Kilkaset litrów wody w jednym kaktusie

Od próbki tkanki do całej rośliny

Pavón i współpracownicy wybrali 20 roślin w meksykańskim rezerwacie Barranca de Metztitlán. Zmierzyli wysokość, średnicę podstawy, liczbę odgałęzień oraz długość i grubość pędów. Średnia wysokość wynosiła 3,3 ± 0,147 m, a liczba odgałęzień mieściła się między 3 a 34. Są to zatem pomiary okazałych, rozgałęzionych kaktusów rosnących w naturze [Pavón i wsp. 2016].

W kwietniu i sierpniu 2011 roku pobrano niewielkie próbki miękiszu z pnia. Różnica masy świeżej i suchej dostarczyła informacji o ilości wody w próbce. Objętość rośliny oszacowano, sumując przybliżone cylindry odpowiadające pędom. Zawartość wody przeliczono następnie na tak uzyskaną objętość. Ten etap ekstrapolacji łączy analizę tkanek z geometrią całej rośliny [Pavón i wsp. 2016].

Pojemność zależna od sezonu i wielkości

Średni oszacowany zapas wynosił 537,64 ± 71,59 l w porze suchej i 692,24 ± 92,18 l w porze deszczowej. Wartości po znaku ± oznaczają błąd standardowy średniej. Przeciętna różnica między sezonami wyniosła około 155 l na roślinę. Autorzy podali również maksymalne oszacowanie 3509,7 l dla osobnika wysokości 7 m. Wielkość takiego magazynu jest więc ściśle związana z rozbudowaniem korony [Pavón i wsp. 2016].

Dwa sezonowe pomiary opisują stan zgromadzonej wody w określonych terminach. Ich różnica obejmuje łączny skutek pobierania i utraty wody oraz zmian fizjologicznych rośliny. Przypisanie konkretnej części tej różnicy samemu kwitnieniu, transpiracji lub wzrostowi wymagałoby osobnego bilansu przepływów. Pomiar tkanki podpowiada skalę zasobu, a jego wykorzystanie w czasie pozostaje kolejnym zagadnieniem [Pavón i wsp. 2016].

Fizjologiczna dostępność zapasu zależy także od tego, które tkanki oddają wodę. Nobel badał ten proces u ukorzenionych, nierozgałęzionych odcinków Selenicereus undatus, opisanych jako Hylocereus undatus. Podczas suszy miękisz wodonośny kurczył się silniej niż sąsiadująca z nim chlorenchyma. Pomiary wymiarów komórek zestawiono z potencjałem wody, ciśnieniem osmotycznym i nocnym pobieraniem CO₂. Takie połączenie metod pozwalało wyjaśnić, jak zmiana magazynu współistnieje z utrzymaniem pracy tkanki fotosyntetycznej [Nobel 2006].

Komórki magazynujące wodę rozszerzały się również silniej po przepłukaniu skrawków wodą destylowaną, co wspierało udział bardziej podatnych ścian w ich odpowiedzi. U I. dumortieri oszacowano sezonowy stan zasobu całej rośliny, natomiast doświadczenie z pitahaya rozdzielało odpowiedź dwóch tkanek. Oba badania opisują kolejne poziomy tej samej gospodarki wodnej, pojemność rozgałęzionego pędu i sposób wykorzystania zgromadzonej wody [Nobel 2006] [Pavón i wsp. 2016].

Zapas węgla i granice pomiaru

Te same rośliny posłużyły do oszacowania zawartości węgla. W analizowanej suchej biomasie udział węgla wyniósł 46,1 ± 2,34%, a oszacowany zapas na roślinę 16,75 ± 7,07 kg, również podane z błędem standardowym. Autorzy pobierali miękkie tkanki i wyłączyli drewno z pomiaru, aby ograniczyć uszkadzanie kaktusów. Wynik odnosi się do tak zdefiniowanego materiału i modelu [Pavón i wsp. 2016].

Zapas węgla opisuje ilość obecną w badanym momencie. Tempo długotrwałego zatrzymywania węgla zależy także od przyrostu, oddychania, obumierania i późniejszego rozkładu tkanek. Dlatego przeliczenie kilogramów zawartych w roślinie na roczną sekwestrację wymaga pomiarów prowadzonych w czasie. Badanie wskazuje przede wszystkim na znaczenie dużych kaktusów jako składnika biomasy suchych zarośli [Pavón i wsp. 2016].

Kwitnienie w czasie suszy

Badania fenologiczne I. dumortieri w tym regionie dokumentują rozwój kwiatów i owoców w porze suchej. Zgromadzone wcześniej zasoby pozwalają powiązać sezon opadów z późniejszym dostarczaniem nektaru, pyłku i owoców zwierzętom. W trzyletniej obserwacji tempo wzrostu pędów i liczebność struktur rozrodczych zmieniały się w różny sposób. Ta sezonowość pokazuje, jak fizjologia pojedynczego kaktusa uczestniczy w rytmie całego zespołu roślin i zwierząt [Cruz i Pavón 2013] [Pavón i wsp. 2016].