Cactussen nemen ‘s nachts koolstofdioxide op een bewaren het dan. Daarna wachten ze tot de dag om de lichtreacties uit te voeren. Afbeelding van DGustafson.

Heb je ooit uitgerekend hoeveel water je nodig hebt op een dag? Of hoeveel water de planten in je tuin nodig hebben? De meeste mensen moeten bijna twee liter water drinken op een dag om gezond te blijven. Dat is ongeveer veertien liter per week. Sommige planten hebben nog meer nodig dan dat. Mensen en de meeste planten, waaronder de fruit en groente die we elke dag eten, hebben veel water nodig. Maanden zonder water leven lijkt onmogelijk.

Toch hebben sommige planten zich aangepast om dat te kunnen. Bepaalde cactussoorten kunnen bijvoorbeeld maanden zonder regen overleven. Zij voelen zich heerlijk in de woestijnen over de hele wereld waar het heet en droog is.

Wat is een cactus?

De saguaro-cactus is goed aangepast om lange, droge, hete zomers te overleven. Afbeelding van Miwasatoshi.

Cactussen zijn een type vetplant. Vetplanten hebben een sponsachtige binnenkant die een heleboel water kan opslaan. Ook hebben ze een heel dikke, wasachtige bovenlaag die de buitenkant van de plant bedekt. Die laag heet epidermis, de naam is opgebouwd uit “epi” dat Latijn is voor “op/boven” en “dermis” dat “huid” betekent.

Vetplanten hebben meestal geen normale bladeren zoals bomen. In plaats daarvan zijn de stekels op een cactus de bladeren. Anders dan de bladeren van bomen die fotosynthese uitvoeren, zijn de stekels hard en scherp geworden om te beschermen tegen dieren. Cactussen fotosynthetiseren in de epidermis, waardoor de hele plant groen is.

Leven zonder water

Wanneer het regent in de woestijn, nemen de cactussen snel grote hoeveelheden water op met hun wortels. De binnenkant van een cactus is net een spons, dus het kan enorm veel water vasthouden. Het is zelfs zo dat sommige saguarocactussen wel 900 liter water op kunnen slaan. De cactus overleeft van dit water tijdens droge perioden zonder regen.

Cactussen kunnen maanden zonder water leven omdat ze maar weinig water nodig hebben voor hun fotosynthese. De meeste planten verliezen veel water wanneer ze hun huidmondjes openzetten om koolstofdioxide voor de fotosynthese binnen te laten. Zeker in hete, droge woestijnen gaat water dan snel verloren. Cactussen verliezen minder water doordat ze hun huidmondjes alleen ’s nachts openzetten. Omdat het ’s nachts kouder is en minder droog, verdampt er dan minder water uit de plant.

De meeste koolstofdioxide komt de plant binnen via huidmondjes die kleine openingen zijn, beschermd door cellen. De meeste huidmondjes kun je vinden in de bladeren van planten. Klik voor meer informatie.

‘s Nachts ademhalen 

Hoewel cactussen ‘s nachts de koolstofdioxide die ze nodig hebben opnemen, is er nog steeds zonlicht nodig voor fotosynthese. Cactussen bewaren de koolstofdioxide die ze tijdens de nacht opnemen in hun cellen, ze zetten het daarvoor om in een chemisch stofje genaamd appelzuur.

CAM planten verzamelen koolstofdioxide alleen ‘s nachts, wanneer de huidmondjes open staan. Klik voor meer informatie.

Gedurende de dag wordt appelzuur terugveranderd in koolstofdioxide. In de zonneschijn kunnen de lichtreacties energie opwekken voor de calvincyclus en kan de koolstofdioxide worden veranderd in suikers. Dit type fotosynthese heeft de Engelse naam “Crassulacean Acid Metabolism” (vetplanten-zuur metabolisme) omdat het de koolstofdioxide ’s nachts opslaat als een zuur.

Terwijl biologen de fotosynthese in planten blijven bestuderen, beginnen ze te ontdekken dat meer planten dan alleen cactussen het CAM proces gebruiken. Er zijn bijvoorbeeld ook planten die CAM aan en uit kunnen zetten. En zelfs een paar waterplanten kunnen CAM fotosynthese gebruiken. CAM planten kun je over de hele wereld vinden en laten zien hoe planten zich kunnen aanpassen aan hun omgeving wanneer water of koolstofdioxide schaars zijn.

Afbeeldingen via Wikimedia Commons. Afbeelding ijsplant van Frank Vincentz.
Doorsnede blad en Licht/Donker cyclus van Sabine Deviche.