Kdy rostou květiny ve dne nebo v noci?

Fotosyntéza je základní proces, kterým rostliny přeměňují sluneční energii na chemickou energii. Málokdo však ví, že k fotosyntéze u rostlin může docházet nejen ve dne, ale i v noci.

Denní fotosyntéza je hlavní formou fotosyntézy u většiny rostlin. Během této doby rostliny aktivně absorbují oxid uhličitý z atmosféry a vodu z půdy a následně za pomoci slunečního záření produkují organické látky, jako je glukóza a škrob. Zároveň uvolňují kyslík do atmosféry. Denní fotosyntéza je zvláště intenzivní v podmínkách jasného slunečního světla a nízkých teplot.

Noční fotosyntéza na rozdíl od denní fotosyntézy probíhá za nepřítomnosti světla. Má své vlastní vlastnosti a vyskytuje se hlavně u sukulentních rostlin a některých dalších rostlin přizpůsobených horkým a suchým klimatickým podmínkám. Během noční fotosyntézy rostliny přijímají oxid uhličitý a uvolňují kyslík, ale činí tak pomocí chemické energie získané dříve během denní fotosyntézy.

Denní fotosyntéza

Hlavním zdrojem energie pro fotosyntézu je světlo, které je absorbováno chlorofylem, molekulou zeleného pigmentu. Chlorofyl se nachází v membránách chloroplastů a hraje klíčovou roli při přenosu světelné energie do chemických reakcí fotosyntézy.

Proces denní fotosyntézy probíhá ve dvou hlavních fázích: reakce světla a tmy.

Při světelné reakci je světelná energie absorbována chlorofylem a spolu s vodou se přeměňuje na energii elektronů. Tento elektron prochází elektronovým transportním řetězcem a způsobuje tvorbu velkého množství energetických molekul – ATP a NADPH. Volné elektrony vzniklé v důsledku procesu jsou nahrazeny elektrony z vody a v důsledku toho se uvolňuje kyslík, který opouští rostlinu do atmosféry.

Při reakci ve tmě se ATP a NADPH produkované při reakci světla používají k syntéze organických molekul. Oxid uhličitý spolu s těmito energetickými molekulami se pomocí enzymů přeměňuje na uhlovodíky, poté na glukózu a další organické látky.

Denní fotosyntéza je hlavním zdrojem energie pro rostliny. Poskytuje rostlinám potřebné organické látky a je důležitou součástí biologických procesů v přírodě.

Rostliny ve světle

Hlavní částí rostliny odpovědné za fotosyntézu je chlorofyl. Tento zelený pigment se nachází v chloroplastech a umožňuje rostlině absorbovat světelnou energii. Chlorofyly mají různá absorpční spektra, která určuje převládající vlnovou délku světla, kterou je daná rostlina schopna využít.

Rostliny mají různé mechanismy, které jim umožňují přizpůsobit se různým světelným podmínkám. Některé rostliny preferují světlé, otevřené plochy, kde dostávají maximum světla. K tomu mají velkou listovou plochu a jejich chlorofyly absorbují světlo v modrém a červeném spektru. Takové rostliny se nazývají světlomilné.

Jiné rostliny preferují stinnější oblasti a mohou růst pod korunami stromů nebo ve stínu jiných rostlin. Takové rostliny vyžadují méně světla a jejich chlorofyly jsou schopny absorbovat světlo v zeleném spektru. Takové rostliny se nazývají odolné vůči stínu.

Některé rostliny, jako jsou kaktusy nebo sukulenty, jsou schopny kontrolovat ztrátu vody a tolerují dlouhá období sucha. Preferují růst v horkých a suchých podmínkách a jsou těmto podmínkám dobře přizpůsobeny. Takové rostliny se nazývají xerofyty.

Je důležité si uvědomit, že osvětlení ovlivňuje nejen proces fotosyntézy, ale také další aspekty vývoje rostlin, jako je fotomorfogeneze a fototropismus. Pod vlivem určitého spektra světla rostliny regulují svůj růst a přizpůsobují se podmínkám prostředí.

• Světlo je nedílnou součástí života rostlin a hraje důležitou roli ve fotosyntéze a celkovém vývoji.
• Rostliny mohou být světlomilné, odolné vůči stínu nebo xerofytické, v závislosti na jejich preferencích pro osvětlení.
• Světelné podmínky také ovlivňují fotomorfogenezi a fototropismus rostlin.

Noční fotosyntéza

Na rozdíl od denní fotosyntézy, která probíhá za přítomnosti světla, je noční fotosyntéza možná pouze u některých rostlin, které jsou schopny se přizpůsobit zvláštním podmínkám. Je charakteristický především pro rostliny žijící na tmavých a vlhkých místech, jako jsou některé druhy tropických pralesů nebo jeskynní rostliny.

Hlavním zdrojem energie pro noční fotosyntézu není světlo, ale dříve uložená energie ve formě chemických sloučenin, jako je sacharóza nebo škrob. Během dne rostliny akumulují energii a v noci ji využívají k syntéze organických látek.

Jedním z klíčových procesů umožňujících noční fotosyntézu je oxaloacetátový cyklus, známý také jako Calvin-Bassamův kruh nebo melacyklus. Během tohoto cyklu rostliny využívají specifický protein, fosfoenolpyrivát karboxykinázu (PEP karboxyláza), k přeměně oxidu uhličitého na organické sloučeniny. Tento mechanismus poskytuje rostlinám schopnost fotosyntézy při slabém osvětlení nebo v noci.

Noční fotosyntéza má své vlastní charakteristiky, které ji odlišují od denního procesu. Obecně probíhá pomaleji než denní fotosyntéza a je doprovázena nízkou produkcí kyslíku. Je to proto, že v noci rostliny tráví většinu své energie udržováním metabolických procesů, jako je dýchání a růst.

Noční fotosyntéza je speciální úprava pro rostliny, která jim umožňuje efektivně využívat energii i v podmínkách omezeného osvětlení nebo v noci. Tento proces je zajímavým předmětem výzkumu zaměřeného na studium mechanismů fotosyntézy a její role v životě rostlin.

Rostliny ve tmě

Na rozdíl od dne, kdy jsou rostliny schopny fotosyntézy, v noci nemohou využívat sluneční světlo k získávání živin. To však neznamená, že rostliny nejsou ve tmě aktivní. Naopak mnoho rostlinných procesů a funkcí pokračuje i v noci.

Hlavním úkolem rostlin ve tmě je uchovat a mobilizovat energii nahromaděnou během dne. Rostliny využívají energii získanou z fotosyntézy k provádění různých důležitých procesů. Jedním z těchto procesů je dýchání, v jehož důsledku rostliny dostávají množství energie nezbytné pro život. Živiny se oxidují a uvolňuje se oxid uhličitý.

Rostliny provádějí ve tmě také řadu dalších důležitých procesů, jako je růst a vývoj. V této době rostliny aktivně syntetizují bílkoviny, sacharidy a další složky nezbytné pro růst. Také pokračují v provádění fotosyntetických reakcí s využitím uložené energie. To umožňuje rostlinám růst a vyvíjet se i v noci, kdy není k dispozici sluneční světlo.

Kromě toho rostliny aktivně využívají energii ve tmě, aby se chránily před stresovými situacemi, jako je zima, vítr nebo suchá půda. Rostliny jsou schopny produkovat různé ochranné látky a přizpůsobovat se nepříznivým podmínkám.

Je zajímavé poznamenat, že některé rostliny jsou zvláště aktivní v noci. Některé květiny se například otevírají pouze v noci, aby přilákaly opylovače, kteří jsou v tomto období aktivní. Také některé rostliny mohou být užitečné večerní nebo noční dekorativní prvky v zahradách a parcích.

Co rostliny „dělají“ v noci? Chci jen odpovědět na tuto otázku: „Odpočívají.“ Koneckonců by se zdálo, že celý „aktivní život“ rostliny probíhá během dne. Během dne se květy otevírají a jsou opylovány hmyzem, listy se rozvíjejí, mladé stonky rostou a natahují své vrcholy směrem ke slunci. Právě během denního světla rostliny využívají sluneční energii k přeměně oxidu uhličitého, který absorbují z atmosférického vzduchu, na cukr.

Organické látky však rostlina nejen syntetizuje – využívá je také v procesu dýchání, opět je oxiduje na oxid uhličitý a absorbuje kyslík. Ale množství kyslíku, které rostliny potřebují k dýchání, je asi 30krát menší než to, co uvolňují během fotosyntézy. V noci, ve tmě, k fotosyntéze nedochází, ale i v tuto dobu spotřebovávají rostliny tak málo kyslíku, že se nás to vůbec netýká. Proto je stará tradice odstraňování rostlin z pacientova pokoje v noci zcela neopodstatněná.

Pygmy vačice opyluje květenství eukalyptu

Existuje také řada rostlinných druhů, které v noci spotřebovávají oxid uhličitý. Vzhledem k tomu, že energie ze slunečního záření nezbytná k úplné redukci uhlíku není v tuto chvíli k dispozici, cukr se samozřejmě netvoří. Ale oxid uhličitý absorbovaný ze vzduchu je uložen ve složení jablečné nebo asparagové kyseliny, které se pak již na světle znovu rozkládají a uvolňují CO₂. Právě tyto molekuly oxidu uhličitého jsou zařazeny do cyklu základních reakcí fotosyntézy – tzv. Calvinova cyklu. U většiny rostlin tento cyklus začíná zachycením molekuly CO₂ přímo ze vzduchu. Tato „jednoduchá“ metoda se nazývá C₃-cesty fotosyntézy, a pokud je oxid uhličitý předem uložen v kyselině jablečné – jedná se o C₄-cesta.

Zdá se, proč potřebujeme další komplikace? Především proto, abychom šetřili vodou. Koneckonců, rostlina může absorbovat oxid uhličitý pouze otevřenými průduchy, kterými se odpařuje voda. A během dne se v horku ztrácí průduchy mnohem více vody než v noci. A u C₄-průduchy rostlin jsou během dne uzavřeny a voda se nevypařuje. Tyto elektrárny provádějí výměnu plynu během chladných nočních hodin. Kromě toho C₄-cesta je obecně efektivnější, umožňuje syntetizovat větší množství organických látek za jednotku času. Ale pouze v podmínkách dobrého osvětlení a při dostatečně vysoké teplotě vzduchu.

Takže C₄-fotosyntéza je charakteristická pro „jižany“ – rostliny z horkých oblastí. Je vlastní většině kaktusů, některým dalším sukulentům a řadě bromélií – například známému ananasu (Ananasový ananas), cukrová třtina a kukuřice.

Zajímavé je, že v roce 1813, dávno předtím, než byly známy biochemické reakce, které jsou základem fotosyntézy, napsal výzkumník Benjamin Hayne Linnean Scientific Society, že listy řady sukulentních rostlin chutnaly ráno obzvláště pronikavě a poté, v poledne, jejich chuť se stává jemnější.

Schopnost využívat CO vázaný v organických kyselinách₂ je dáno geneticky, ale realizace tohoto programu je také pod kontrolou vnějšího prostředí. Při silném dešti, kdy nehrozí vysychání a osvětlení je slabé, C₄-rostliny mohou během dne otevřít průduchy a přejít na normální C₃-cesta.

Co se ještě může rostlinám v noci stát?

Některé druhy se přizpůsobily, aby přitahovaly své opylovače v noci. Používají k tomu různé prostředky: vůni, která se v noci zintenzivňuje, a barvu příjemnou a nápadnou pro oči nočních opylovačů – bílou nebo žlutobéžovou. Na takové květiny létají můry. Jsou to oni, kdo opylují květy jasmínu (Jasminum), gardénie (Gardenia), měsíční květy (Ipomea alba), noctule nebo noční fialová (Hesperis), Lyubka bifolia (Platanthera bifolia), kadeřavá lilie (lilium martagon) a řada dalších rostlin.

Lilium martagon, vintage kresba

A existují rostliny (říká se jim chiropterofilní), které jsou v noci opylovány netopýry. Většina těchto rostlin je v tropech Asie, Ameriky a Austrálie a méně v Africe. Jedná se o banány, agáve, boababy, některé zástupce čeledí myrtovitých, luštěniny, begoniaceae, gesneriaceae a cyanaceae.

Květy chiropterofilních rostlin se otevírají až za soumraku a nemají příliš jasnou barvu – zpravidla jsou zelenožluté, hnědé nebo fialové. Vůně takových květin je velmi specifická, pro nás často nepříjemná, ale pro netopýry pravděpodobně atraktivní. Kromě toho jsou květy chiropterofilních rostlin obvykle velké, mají silný periant a jsou vybaveny „přistávacími místy“ pro své opylovače. Taková místa mohou být silné pedicely a stopky nebo bezlisté oblasti větví sousedící s květinami.

Péroocasý kluzák opyluje květenství banksie

Některé chiropterofilní rostliny dokonce „mluví“ se svými opylovači a přitahují je. Když réva kvete Mucuna holtonii, patřící do čeledi bobovitých a rostoucí v tropických lesích Střední Ameriky, se stává připravenou k opylení, jeden z jejích okvětních lístků získává specifický konkávní tvar. Tento konkávní lalok soustřeďuje a odráží signál vydávaný netopýry při hledání potravy, čímž je informuje o jejich poloze.

Ale nejen savci chiroptera opylují květiny. V tropech je známo více než 40 druhů živočichů z jiných řádů, kteří se aktivně podílejí na opylování asi 25 druhů rostlin. Mnohé z těchto rostlin, stejně jako rostliny opylované netopýry, mají květy, které jsou velké a robustní, často páchnoucí a produkují velké množství pylu a nektaru. Obvykle je počet květů na takových rostlinách nebo v jejich květenstvích malý, květy jsou umístěny nízko nad zemí a otevírají se pouze v noci, aby poskytovaly maximální pohodlí pro noční zvířata.

Noční život květin se neomezuje jen na přilákání opylovačů. Řada rostlin na noc zavírá své okvětní lístky, ale hmyz zůstává přes noc uvnitř květiny. Nejznámějším příkladem takového „hotelu“ pro hmyz je amazonská lilie (Victoria amasonica). Evropané ji poprvé viděli v roce 1801 a podrobný popis rostliny provedl v roce 1837 anglický botanik Schomburg. Vědec byl jednoduše šokován jeho obřími listy a nádhernými květy a pojmenoval květinu „Nymphea Victoria“, na počest anglické královny Viktorie.

Semena amazonské viktorie byla poprvé odeslána do Evropy v roce 1827, ale poté nevyklíčila. V roce 1846 byla semena znovu odeslána do Evropy, tentokrát v lahvích s vodou. A cestu nejen dokonale obstály, ale také se vyvinuly v plnohodnotné rostliny, které vykvetly po 3 letech. Stalo se to v botanické zahradě Kew v Anglii. Zpráva o tom, že se Viktorie chystá kvést, se rychle rozšířila nejen mezi zaměstnance botanické zahrady, ale také mezi umělce a reportéry. Ve skleníku se shromáždil obrovský dav. Všichni dychtivě sledovali hodiny a čekali, až se květina otevře. V 5 hodin večer se ještě zavřené poupě zvedlo nad vodu, otevřely se jeho kališní lístky a objevily se sněhově bílé okvětní lístky. Nádherná vůně zralého ananasu se šířila celým skleníkem. O několik hodin později se květina zavřela a potopila se pod vodu. Znovu se objevil až v 7 hodin následujícího dne. Ale k překvapení všech přítomných už okvětní lístky zázračného květu nebyly bílé, ale jasně růžové. Brzy začaly opadávat, přičemž jejich barva byla stále intenzivnější. Po úplném opadnutí okvětních lístků začal aktivní pohyb tyčinek, který byl podle svědectví přítomných dokonce slyšitelný.

Ale kromě své mimořádné krásy mají květiny Victoria také úžasné vlastnosti spojené s přitahováním hmyzu. První den se teplota v květu bílé Viktorie zvýší asi o 11°C oproti okolnímu vzduchu a večer s nastupujícím ochlazením se na tomto „teplém místě“ hromadí velké množství hmyzu. Na plodolistůch květu se navíc tvoří speciální potravní tělíska, která přitahují i ​​opylovače. Když se květina zavře a ponoří se pod vodu, potopí se s ní i hmyz. Tam stráví noc a celý další den, dokud květ opět nevystoupí na hladinu. Teprve teď je zima a nevoní a hmyz naložený pylem letí hledat nové teplé a voňavé bílé květy, aby je opyloval a zároveň přespával v dalším teplém a bezpečném „hotelu“.

V hlavním městě Thajska, Bangkoku, se nachází úžasně krásný chrám smaragdového Buddhy. Mnoho soch Buddhy se nachází uvnitř i kolem chrámu. Thajští věřící přinášejí svému bohu dary a lotosové květy. Ve speciálních jezírkách přímo vedle nich rostou živé lotosy, které potěší oko svými úžasně krásnými květy

Další, možná neméně krásná květina poskytuje také noční ubikace svým opylovačům – lotos. Existují dva druhy lotosu. Ve Starém světě roste ořechonosný lotos s růžovými květy a v Americe – americký lotos se žlutými květy. Lotos dokáže uvnitř svých květů udržovat relativně stálou teplotu – mnohem vyšší, než je teplota okolního vzduchu. I když je venku jen +10°C, uvnitř květiny je +30. +35°С! Lotosové květy se 1–2 dny před otevřením zahřívají a 2–4 ​​dny se v nich udržuje stálá teplota. Během této doby dozrávají prašníky a blizna pestíku se stává schopnou přijímat pyl.

Lotos je opylován brouky a včelami, jejichž aktivní let vyžaduje teplotu jen kolem 30°C. Pokud se hmyz ocitne v květině po jejím zavření a stráví noc v teple a pohodlí, aktivně se pohybuje a je pokrytý pylem, pak ráno, když se květina otevře, je okamžitě schopen létat k jiným květinám. „Obyvatelé“ lotosu tak získávají výhodu nad otupělým hmyzem, který strávil noc v chladu. Teplo květu přenesené na hmyz tak přispívá k prosperitě lotosové populace.

Mnoho členů rodiny aroidů, jako je obří amorphophallus (Amorphophallus titanus), známé monstery a filodendrony mají květní řapíky, které v noci produkují teplo, zvýrazňují vůni a pomáhají opylujícímu hmyzu strávit noc s maximálním pohodlím. Nepříjemný zápach amorfofalu přitahuje například spoustu brouků, kteří mezi okvětními lístky obřího květenství nacházejí teplý byt, jídlo i manželské partnery. Další zajímavou rostlinou z čeledi aroidů je Typophonium brownii – napodobuje hromady zvířecího trusu, přitahuje hnojníky, které v noci „zachytává“ a nutí je na sebe nosit svůj pyl.

Rostliny tak v noci fungují různými způsoby. Je zajímavé, že mezi kvetoucími rostlinami jsou i takové, které denní světlo vůbec nespatří a celý jejich život prochází pod rouškou tmy. Jedná se o parazitické rostliny – fotosyntéza je ve tmě nemožná, ale k vysávání šťáv z kořenů jiných rostlin není potřeba světlo. Obvykle jsou na povrchu vidět pouze květy těchto rostlin – a to jen na krátkou dobu nutnou k jejich opylení. Mezi podobné rostliny patří Petrův kříž (Lathraea squamaria) a smeták (orobanche). Ale v podzemních orchidejích Rhizanthella и Thismia, rostoucí v Austrálii, ani květy se na povrchu neukazují. Opylují je termiti a některý další hmyz žijící v půdě. Dá se tedy říci, že tyto orchideje jsou výhradně noční.