CAM-Photosynthese (CAM = Crassulacean Acid Metabolism)

CAM steht für "Crassulacean Acid Metabolism" (zu. dt. Crassulaceen-Säurestoffwechsel). Diese Form der Photosynthese funktioniert ähnlich wie die C4-Photosynthese und findet sich nur bei Sukkulenten, also Pflanzen sehr trockener Standorte. Sie ist an den Tag-Nacht-Rhythmus gekoppelt, weshalb sie auch ’diurnaler Säurerhythmus’ genannt wird.

Bei der CAM-Photosynthese wird das CO2 nachts fixiert, weil dann die Stomata weit geöffnet werden können, ohne dass ein großer Wasserverlust durch Transpiration zu befürchten ist. Hier ist im Gegensatz zur C4-Photosynthese eine zeitliche Trennung zwischen Tag und Nacht zu beobachten.

Die CO2-Fixierung läuft ebenfalls über einen C4-Körper (Oxalacetat, Umwandlung zu Malat). Dieses Malat wird in der Vakuole zwischengespeichert, damit es am Tag bei geschlossenen Stomata als CO2-Spender dienen kann. Dadurch sinkt der pH-Wert in der Vakuole auf ca. 3 (wer also am frühen Morgen in einen Kaktus beißt, wird feststellen, dass dieser sauer schmeckt).

Am Tag werden die Stomata geschlossen. Wenn die Lichtreaktion der Photosynthese anläuft, wird das Malat abgebaut und CO2 freigesetzt, das dann dem Calvin-Zyklus zur Verfügung steht. Bei extremer Trockenheit bleiben die Stomata auch nachts geschlossen und lediglich das veratmete CO2 aus der Dunkelatmung wird refixiert und als Malat gespeichert. Das verschafft den Pflanzen einen großen Standortvorteil, weil sie auch an extrem trockenen Standorten existieren können.

Für die Fixierung des CO2 in der Nacht muss extra Phosphoenolpyruvat aus tags zuvor gebildeter Speicherstärke unter zusätzlichem Energieverbrauch bereitgestellt werden. Diese Speicher werden am Tag wieder aufgefüllt, um nachts erneut abgebaut zu werden. Dadurch ist der Zugewinn an Kohlenhydraten bei der CAM-Photosynthese eher gering. Ein zweites Problem ergibt sich durch die Größe der Vakuole, in der nur eine bestimmte Menge an Malat gespeichert werden kann. Daher tritt die CAM-Photosynthese nur bei Sukkulenten auf, die stark vergrößerte Vakuolen zur Wasserspeicherung besitzen.

Andererseits ergibt der lichtreiche Standort einen wesentlich höheren Energiegewinn, der somit den zusätzlichen Energieverbrauch bei der Umwandlung der Stärke im Vergleich zu C3-Pflanzen wieder ausgleicht. Manche Pflanzenarten (etwa Mittagsblumengewächse, Mesembryanthemum) können je nach Bedarf zwischen C3 und CAM wechseln.

Siehe auch: Photosynthese, C3-Pflanzen, C4-Pflanzen, C4-Photosynthese, CAM-Pflanzen.

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