植物的耐旱性背后有多种机制在起作用，但有一组植物拥有一种利用方法，使其能够生活在低水分条件下，甚至生活在世界干旱地区，如沙漠。这些植物被称为景天酸代谢植物，或CAM植物。令人惊讶的是，超过5%的维管植物物种使用CAM作为其光合途径，其他物种可能在需要时表现出CAM活性。CAM不是一种替代的生化变体，而是一种使某些植物能够在干旱地区生存的机制。事实上，这可能是一种生态适应。

CAM植物的例子，除了上述仙人掌（仙人掌科）外，还有菠萝（凤梨科）、龙舌兰（龙舌兰科）甚至天竺葵（天竺葵）的一些种类。许多兰花是附生植物，也是CAM植物，因为它们依靠气生根吸水。

cam植物的历史与发现

CAM植物的发现是以一种非常不寻常的方式开始的，当时罗马人发现，他们饮食中使用的一些植物叶子在早晨收割时尝起来很苦，但在当天晚些时候收割时味道就不那么苦了。1815年，一位名叫本杰明·海恩（Benjamin Heyne）的科学家在品尝景天科植物苔藓（Bryophyllum calycinum）时注意到了同样的事情（因此，这个过程被称为“景天蓝酸代谢”）。他为什么吃这种植物还不清楚，因为它可能有毒，但他显然活了下来，并刺激了关于为什么会发生这种情况的研究。

然而，几年前，一位名叫尼古拉斯·西奥多·德·索绪尔的瑞士科学家写了一本名为《植物化学研究》的书。他被认为是第一位记录CAM存在的科学家，他在1804年写道，仙人掌等植物的气体交换生理学不同于薄叶植物。

cam设备如何工作

CAM植物与“普通”植物（称为C3植物）的光合作用方式不同。在正常的光合作用中，当二氧化碳（CO2）、水（H2O）、光和一种叫做Rubisco的酶共同作用，产生氧气、水和两个碳分子，每个碳分子含有三个碳（因此，命名为C3）时，就会形成葡萄糖。这实际上是一个低效的过程，原因有二：大气中的碳含量低，以及Rubisco对二氧化碳的亲和力低。因此，植物必须产生高水平的Rubisco，才能“捕获”尽可能多的二氧化碳。氧气（O2）也会影响这一过程，因为任何未使用的Rubisco都会被O2氧化。工厂中的氧气水平越高，Rubisco就越少；因此，较少的碳被吸收并转化为葡萄糖。C3植物通过在白天保持气孔开放来处理这一问题，以便尽可能多地收集碳，尽管在这一过程中它们可能会损失大量水分（通过蒸腾作用）。

沙漠中的植物白天不能让气孔打开，因为它们会失去太多有价值的水分。干旱环境中的植物必须尽可能地保持水分！因此，它必须以不同的方式处理光合作用。CAM植物需要在夜间打开气孔，因为蒸腾作用导致水分流失的可能性较小。这种植物在夜间仍能吸收二氧化碳。早上，苹果酸由二氧化碳形成（还记得海恩提到的苦味吗？），白天在关闭气孔的条件下，苹果酸被脱羧（分解）成二氧化碳。然后，二氧化碳通过卡尔文循环转化为必要的碳水化合物。

当前研究

对CAM的详细研究仍在进行，包括其进化历史和遗传基础。在2013年8月，C4和CAM植物生物学研讨会在伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校召开，讨论了CAM植物用于生物燃料生产原料的可能性，并进一步阐明了CAM的过程和演化。