Augu sausuma tolerances apstākļos darbojas vairāki mehānismi, taču vienai augu grupai ir savs veids izmantot to, kas tai ļauj dzīvot zemūdens apstākļos un pat tādos sausos pasaules reģionos kā tuksnesis. Šos augus sauc par Crassulacean skābes metabolisma augiem jeb CAM augiem. Pārsteidzoši, ka vairāk nekā 5% visu vaskulāro augu sugu izmanto CAM kā savu fotosintēzes ceļu, un citi var parādīt CAM aktivitāti, kad tas nepieciešams. CAM nav alternatīvs bioķīmiskais variants, bet drīzāk mehānisms, kas atsevišķiem augiem ļauj izdzīvot sausos apgabalos. Faktiski tā var būt ekoloģiska adaptācija.
CAM augu piemēri, izņemot iepriekšminēto kaktusu (Cactaceae ģimene), ir ananāsi (Bromeliaceae ģimene), agave (Agavaceae ģimene) un pat dažas sugas Pelargonijs (pelargonijas). Daudzas orhidejas ir epifīti un arī CAM augi, jo ūdens absorbcijai tās paļaujas uz savām gaisa saknēm.
CAM augu vēsture un atklāšana
CAM augu atklāšana tika sākta diezgan neparastā veidā, kad romiešu cilvēki atklāja, ka kāds augs uzturā izmantotās lapas garšoja rūgtas, ja tās novāca no rīta, bet nebija tik rūgtas, ja tās novāca vēlāk diena. Zinātnieks vārdā Benjamin Heyne to pašu pamanīja 1815. gadā, degustējot
Bryophyllum calycinum, augs Crassulaceae ģimenē (tātad šim procesam nosaukums "Crassulacean skābes metabolisms"). Kāpēc viņš ēda augu, nav skaidrs, jo tas var būt indīgs, taču acīmredzot viņš izdzīvoja un stimulēja pētījumus, kāpēc tas notiek.Dažus gadus pirms tam Šveices zinātnieks, vārdā Nikolass Teodors de Saussure, uzrakstīja grāmatu ar nosaukumu Atkārto Chimiques sur la Vegetation (Augu ķīmiskā izpēte). Viņš tiek uzskatīts par pirmo zinātnieku, kurš dokumentējis CAM klātbūtni, tāpat kā viņš rakstīja 1804. gadā ka gāzu apmaiņas fizioloģija tādos augos kā kaktuss atšķīrās no fizioloģiskajiem plānlapu augiem.
Kā darbojas CAM augi
CAM augi atšķiras no "parastajiem" augiem (ko sauc par C3 augi) kā viņi fotosintēze. Normālas fotosintēzes laikā glikoze veidojas, kad oglekļa dioksīds (CO2), ūdens (H2O), gaisma un enzīms ar nosaukumu Rubisco darbosies kopā, veidojot skābekli, ūdeni un divas oglekļa molekulas, kurās katrā ir trīs oglekļi (tātad nosaukums C3). Tas faktiski ir neefektīvs process divu iemeslu dēļ: zems oglekļa līmenis atmosfērā un zema afinitāte, ko Rubisco ir ar CO2. Tāpēc augiem ir jāražo augsts Rubisco daudzums, lai "satvertu" tik daudz CO2, cik tas ir iespējams. Skābekļa gāze (O2) arī ietekmē šo procesu, jo jebkuru neizlietotu Rubisco oksidē O2. Jo augstāks ir skābekļa gāzu līmenis augā, jo mazāk tajā ir Rubisco; tāpēc mazāk oglekļa tiek asimilēts un pārveidots par glikozi. C3 augi to risina, saglabājot savu stomata atvērts dienas laikā, lai savāktu pēc iespējas vairāk oglekļa, kaut arī procesa laikā tie var zaudēt daudz ūdens (caur transpirāciju).
Augi tuksnesī nevar atstāt savu stomu dienas laikā atvērtu, jo tie zaudēs pārāk daudz vērtīga ūdens. Augam nekaitīgā vidē ir jāturas pie visa ūdens, ko tas var! Tātad ar fotosintēzi tai jānodarbojas citādi. CAM augiem ir jāatver stomata naktī, kad ir mazāka iespēja zaudēt ūdeni caur transpirāciju. Naktī iekārta joprojām var uzņemt CO2. No rīta no CO2 veidojas ābolskābe (atcerieties rūgto garšu, kuru minēja Heyne?), Un dienas laikā skābe tiek dekarboksilēta (sadalīta) līdz CO2 slēgtā stomata apstākļos. Pēc tam CO2 caur nepieciešamajiem ogļhidrātiem pārveido vajadzīgajos ogļhidrātos Kalvina cikls.
Pašreizējie pētījumi
Joprojām tiek veikti pētījumi par CAM sīkajām detaļām, ieskaitot tās evolūcijas vēsturi un ģenētisko pamatu. 2013. gada augustā Ilinoisas universitātē Urbana-Champaign notika simpozijs par C4 un CAM augu bioloģiju, uzrunājot iespēju izmantot CAM augus biodegvielas ražošanas izejvielām un sīkāk izskaidrot procesu un attīstību CAM.