בגרות בביולוגיה 043282 - קיץ 2022

קוראים מהגרף את מספר ההאכלות הממוצע בשעה לפי סדר הבקיעה: ראשון – כ־7, שני – כ־5.6, שלישי – כ־5.1, רביעי – כ־4.1. מספר ההאכלות יורד בהדרגה עם סדר הבקיעה, והבכור מקבל כ־1.7 פעמים יותר האכלות מן הרביעי.

מסקנה: בקן הזנבן חלוקת המזון בין הגוזלים אינה שווה – גוזל שבקע מוקדם יותר (מבוגר וגדול יותר) מקבל יותר האכלות, והגוזל הצעיר ביותר מקבל הכי מעט. (אפשר להוסיף: קווי השגיאה של הבכור ושל הרביעי אינם חופפים, כך שההבדל ביניהם אינו מקרי.)

בין קינים יש הבדלים שאינם קשורים לסדר הבקיעה – למשל הורים מנוסים יותר או פחות, גודל הקבוצה, מיקום הטריטוריה. גם בין שנים יש הבדלים בכמות המזון ובתנאי מזג האוויר. אילו נבדק קן אחד בעונה אחת, ייתכן שהתוצאה הייתה נובעת מגורם מקרי כזה.

מעקב אחר מספר רב של קינים (19) במשך חמש עונות רבייה הוא מספר רב של חזרות: מחשבים ממוצע, ההשפעה של הבדלים מקריים מצטמצמת, מהימנות התוצאות עולה, ואפשר להכליל את המסקנה על הזנבנים בכלל ולא רק על קן מסוים או על שנה מסוימת.

במחקר רוצים לבדוק את הקשר בין סדר הבקיעה (המשתנה הבלתי תלוי) לבין מספר ההאכלות (המשתנה התלוי). הצווארון נועד רק לזיהוי הגוזל, אבל הצבע עצמו עלול להשפיע על התנהגות ההורים: צבע מסוים יכול למשוך יותר את תשומת לב ההורה המאכיל, להיראות טוב יותר בתוך הקן או להיראות כמו מזון, וצבע אחר עלול להרתיע.

אילו כל גוזל היה עונד כל הזמן את אותו צבע, לא היה אפשר לדעת אם הבכור מקבל יותר מזון בגלל סדר הבקיעה או בגלל צבע הצווארון שלו. החלפת הצבעים בין הגוזלים בסוף כל תצפית (תוך רישום איזה גוזל ענד איזה צבע) מבטיחה שכל צבע נמצא אצל גוזלים שונים – כך צבע הצווארון אינו גורם קבוע אצל גוזל מסוים, והשפעתו על התוצאות מנוטרלת.

בניסוי נבדקו שני גורמים שהחוקרים קבעו או שינו, ובדקו את השפעתם על מספר ההאכלות:

- מיקום הגוזל בקן יחסית למאכיל – המחיצה מוקמה תמיד באותו כיוון, ומקומו של כל גוזל הוחלף בכל פעם, כך שכל גוזל היה פעם קרוב, פעם רחוק, ופעם בימין או בשמאל (טבלה 1).

- גיל הגוזל (סדר הבקיעה) – ראשון, שני, שלישי או רביעי (טבלה 2).

המשתנה התלוי הוא שיעור ההאכלות שקיבל הגוזל (אחוז מסך כל ההאכלות).

מיקום הגוזל יחסית למאכיל (טבלה 1): שיעור ההאכלות יורד ככל שהגוזל רחוק יותר מכיוון הגעת המאכיל: קרוב – 44.1%, ימין – 24.2%, שמאל – 20.0%, רחוק – 11.7%. הגוזל הקרוב מקבל פי 3.8 יותר האכלות מן הרחוק. המאכיל מאכיל בעיקר את הגוזל הקרוב אליו – שאליו הוא מגיע ראשון, שמקורו הפעור קרוב ובולט ביותר. המיקום הוא הגורם המשפיע ביותר.

סדר הבקיעה (טבלה 2): כאשר המחיצה מונעת מן הגוזלים לדחוף זה את זה, וכל גוזל מוצב לסירוגין בכל המקומות, ההבדלים בין הגילים קטנים בהרבה (21.8%–29.2%), ודווקא הגוזל הצעיר מקבל מעט יותר האכלות מן הבכור (29.2% לעומת 21.8%). ייתכן שהגוזל הצעיר רעב יותר ומקבץ מזון (פוער מקור וקורא) בעוצמה רבה יותר.

מסקנה: בקן טבעי (גרף 1) הבכור מקבל יותר האכלות לא משום שההורה מעדיף אותו אלא משום שהוא גדול וחזק מאחיו – הוא דוחף אותם ותופס את המקום הקרוב למאכיל. כשמבטלים את יתרון הכוח, היתרון של הבכור נעלם.

•בשלב הראשון (גרף 1) נמצא שבקן טבעי המזון אינו מתחלק שווה: הבכור מקבל כ־7 האכלות בשעה, השני כ־5.6, השלישי כ־5.1 והרביעי כ־4.1. כלומר הגוזל הצעיר מקבל פחות מזון, ולכן הוא עלול לרעוב.

•בשלב השני (טבלאות 1 ו־2) נמצא שכמות ההאכלות תלויה בעיקר במיקום הגוזל: הקרוב למאכיל מקבל 44.1% מן ההאכלות והרחוק 11.7%. כשמבטלים את יתרון הכוח של הבכור, הצעירים אינם מקופחים (21.8% עד 29.2%). מכאן שאי־השוויון בקן טבעי נובע מן התחרות בין האחים על המקום הקרוב – וזה מסביר מדוע דווקא הגוזל הצעיר והחלש מועד לרעוב.

הגבלה: במחקר נמדד רק מספר ההאכלות – לא נמדדו משקל הגוזלים, מצבם התזונתי או שיעור התמותה בקן. לכן התוצאות מאששות את ההנחה שחלוקת המזון אינה שווה ושהצעיר מקבל פחות, אבל אינן מוכיחות שהרעב הוא הגורם העיקרי לתמותה – ייתכנו גורמים אחרים (טריפה, מחלות, תנאי מזג אוויר). כדי לבדוק זאת יש לעקוב גם אחר שרידות הגוזלים לפי סדר הבקיעה.

מהירות: אור מתקדם מהר מאוד (כ־300,000 ק"מ בשנייה), ולכן אות חזותי נקלט כמעט מיד. קול מתקדם באוויר לאט בהרבה (כ־340 מטר בשנייה), ולכן התקשורת הקולית איטית יותר – אף שבמרחקים הקצרים שבין זנבנים ההבדל קטן.

תנאי סביבתי הכרחי: תקשורת חזותית מחייבת אור וקו ראייה – היא אינה פועלת בחושך או כשיש מכשול (שיח, סלע) בין המוסר לקולט. תקשורת קולית מחייבת תווך שבו הקול מתקדם (אוויר) וסביבה שאינה רועשת מדי (רוח חזקה, רעש), אבל היא פועלת גם בחושך ועוקפת מכשולים.

דרכים לגיוון המסר: בתקשורת קולית – שינוי גובה הצליל (תדירות), עוצמה, קצב, משך וסדר הצלילים, כך שנוצרים מסרים שונים (שירה, קריאת אזהרה, קריאת קיבוץ). בתקשורת חזותית – צבעים ודוגמאות, תנוחות גוף ותנועות (ניפוח נוצות, הנפת זנב, ריקוד), שאפשר לשלב ביניהם.

מטרת המסר: קולית – קריאת אזהרה המתריעה לבני הקבוצה על טורף, שירה לסימון הטריטוריה, קריאה לגוזלים. חזותית – ריקוד חיזור והצגת נוצות לפני בן הזוג, תנוחת איום כלפי פולש לטריטוריה, הצגת מעמד בקבוצה.

בכל שורה מספיקה דוגמה אחת לכל ערוץ.

אילו הגוזלים היו גדלים ליד רחמים בוגרים, הם היו יכולים לראות אותם זורקים אבנים ולחקות אותם – כלומר ללמוד את ההתנהגות בלמידה חברתית (חיקוי). במקרה כזה, גם אם הרחמים הצעירים היו זורקים אבנים, לא היה אפשר לדעת אם ההתנהגות מולדת או נלמדה.

גידול בבידוד מבני מינם הבוגרים (וגם בלי אבנים, כדי שלא יתנסו בהן קודם) מבטל את אפשרות הלמידה מאחרים ואת ההתנסות המוקדמת. לכן כל רכיב של ההתנהגות שמופיע אצלם בהזדמנות הראשונה – הוא מולד.

רכיב מולד: הרחמים גודלו בלי בוגרים ובלי אבנים, ובכל זאת כשהוכנסו אבנים לכלוב בגיל שלושה חודשים הם החלו מיד להרים אותן ולהשליך אותן. הם לא יכלו ללמוד זאת מאחרים או מניסיון קודם – לכן הנטייה להרים ולזרוק אבנים מולדת.

רכיב נלמד: כשהוכנסו ביצי יען, הרחמים זרקו תחילה אבנים לכיוונים שונים, ורק עם הזמן החלו לכוון את האבנים אל הביצים, עד שהצליחו לשבור אותן. השיפור ההדרגתי מעיד על למידה בניסוי וטעייה (התניה אופרנטית): זריקה שפגעה בביצה ושברה אותה הובילה לתגמול – אכילת תוכן הביצה – ולכן הזריקה אל הביצים התחזקה.

לכן ההתנהגות השלמה של שבירת ביצה היא גם מולדת וגם נלמדת.

•מגדלים קבוצת פרטים מרגע הבקיעה או הלידה בבידוד: בלי פרטים בוגרים מבני מינם שאפשר ללמוד מהם, ובלי חשיפה מוקדמת לגירוי הקשור בהתנהגות.

•קבוצת ביקורת: פרטים מאותו מין ובאותו גיל שגדלו בתנאים רגילים, עם בוגרים.

•בגיל שבו ההתנהגות מופיעה בדרך כלל, חושפים את שתי הקבוצות לגירוי ובודקים אם ההתנהגות מופיעה ובאיזו צורה.

- התנהגות מולדת: ההתנהגות מופיעה בפרטים המבודדים כבר בפעם הראשונה, בשלמותה ובאופן דומה לקבוצת הביקורת – אף שלא הייתה להם כל אפשרות ללמוד אותה.

- התנהגות נלמדת: הפרטים המבודדים אינם מבצעים את ההתנהגות, או שהיא מופיעה רק לאחר התנסות חוזרת או צפייה בפרטים אחרים, והיא משתפרת בהדרגה עם הזמן. בקבוצת הביקורת היא מופיעה כרגיל.

כדי לדעת אם הגדלת התטולה השפיעה על הצלחת גידול הגוזלים, צריך להשוות לקינים שבהם לא שינו דבר. הקינים שלא הוסיפו להם ביצים (3 ביצים – גודל התטולה הטבעי) הם קבוצת הביקורת. הם נמצאים באותו בית גידול, באותה עונה ובאותם תנאים (מזון, מזג אוויר, טורפים), ולכן הבדל בין הקבוצות יכול לנבוע רק ממספר הביצים בקן – המשתנה הבלתי תלוי.

בקינים המוגדלים היו 5 ביצים במקום 3, וברוב הקינים כל הגוזלים פרחו. כלומר ההורים הצליחו לדגור על 5 ביצים ולגדל 5 גוזלים.

i. כתם הדגירה של האם – התוצאות אינן תומכות. כתם הדגירה (אזור עור חשוף ועשיר בכלי דם בבטן האם, המחמם את הביצים) הוא שקובע על כמה ביצים האם יכולה לדגור. אילו גודלו מגביל את מספר הביצים ל־3, היו הביצים הנוספות לא מתחממות, ובקינים המוגדלים חלק מהביצים לא היו בוקעות. אולם ברוב הקינים כל הגוזלים בקעו ופרחו, כלומר האם יכלה לדגור על 5 ביצים.

ii. כמות המזון שעומדת לרשות האם לפני עונת הרבייה – התוצאות תומכות בהשערה (או לפחות אינן שוללות אותה). ייצור ביצים דורש מן האם אנרגיה וחומרי בניין רבים (חלבונים, שומנים, סידן), שמקורם במזון שאכלה לפני ההטלה. בניסוי האם לא ייצרה את שתי הביצים הנוספות – החוקרים הוסיפו אותן. השלב היחיד שהניסוי לא בדק הוא ייצור הביצים, ושני הגורמים האחרים (דגירה וגידול) נשללו. לכן ייתכן שהאם מטילה 3 ביצים בלבד כי המזון שעומד לרשותה לפני הרבייה מספיק לייצור 3 ביצים בלבד. (כדי לבדוק ישירות השערה זו יש להוסיף מזון לנקבות לפני עונת הרבייה ולבדוק אם הן מטילות יותר ביצים.)

iii. כמות המזון שעומדת לרשות האם במהלך גידול הגוזלים – התוצאות אינן תומכות. אילו המזון בזמן הגידול היה מגביל, ההורים לא היו מצליחים להאכיל 5 גוזלים, וחלק מהגוזלים בקינים המוגדלים היו מתים מרעב לפני הפריחה. אולם ברוב הקינים כל 5 הגוזלים פרחו.

הערה: בניסוי נבדקה רק הפריחה מן הקן. ייתכן שלגידול תטולה גדולה יש מחיר שלא נמדד – משקל נמוך יותר של הגוזלים, שרידות נמוכה יותר שלהם אחרי הפריחה, או פגיעה בהישרדות ההורים בעונה הבאה.

כשההורה מגיע לקן, הגוזלים פוערים את מקוריהם. הצבע הצהוב והנקודות הצהובות בשני צדי המקור בולטים בקן המוצל ומסמנים את פתח הפה. הם משמשים אות חזותי – גירוי מפתח – שמעורר אצל ההורה את התגובה המולדת של הכנסת מזון לפה הפעור ומכוון אותו בדיוק אל המקום שבו צריך להניח את המזון. כך ההאכלה מהירה ויעילה.

זוהי תקשורת תוך־מינית – המסר עובר בין פרטים מאותו מין: מן הגוזל אל הוריו. שני הצדדים מרוויחים: הגוזל מקבל מזון, וההורה מגדל את צאצאיו ומעביר את הגנים שלו.

מן הסונוגרמות ומן המידע עולה:

- קולות ניווט וחיפוש וקולות בעת ציד של חרק משמיעים כל העטלפים – נקבות וזכרים. אלה קולות הדרושים לכל פרט לצורך התמצאות והשגת מזון.

- הקולות הייחודיים שונים בצורתם מן הקולות האחרים (בסונוגרמה מופיעים, בנוסף לקולות הרגילים סביב 120 קילוהרץ, צלילים קצרים בתדירויות אחרות), והם מושמעים רק על ידי זכרים בודדים.

•הקולות הוקלטו בעונת הרבייה (ספטמבר), כשהנקבות מרוכזות במושבה והזכרים מפוזרים בשטח.

קול שמשמיע רק מין אחד (זכרים בודדים), שהוקלט בעונת הרבייה, ושאינו משמש לניווט או לציד – מתאים לאות שמטרתו למשוך בן זוג. לכן שיערו החוקרים שהזכרים הבודדים שרים כדי למשוך אליהם את הנקבות – שירת חיזור.

התנהגות חיזור תורמת להצלחת הרבייה בכמה דרכים (מספיקות שתיים):

1. זיהוי בן זוג מאותו מין – לכל מין אותות חיזור משלו, וכך נמנעת הזדווגות עם פרט ממין אחר, שאינה מניבה צאצאים או מניבה צאצאים לא פוריים, ונחסך בזבוז של תאי מין ואנרגיה.

2. בחירת בן זוג איכותי – איכות השירה או התצוגה מעידה על בריאות הזכר ועל כושרו, והנקבה יכולה לבחור זכר שיעביר לצאצאים תכונות המגדילות את סיכויי הישרדותם.

3. איתור בן זוג – כשהפרטים מפוזרים בשטח (כמו הזכרים אצל העטלפים), הקול מאפשר לנקבה למצוא את הזכר.

4. תיאום – החיזור מסנכרן את המוכנות הפיזיולוגית וההתנהגותית של שני בני הזוג, כך שההזדווגות מתרחשת בזמן שבו הנקבה פורייה.

5. הפחתת תוקפנות בין בני הזוג, כך שהזכר יכול להתקרב לנקבה בלי שיותקף.

- ויסות חום – עטלפים הם יונקים קטנים שמאבדים חום מהר (יחס גדול בין שטח הפנים לנפח). הצטופפות של מאות פרטים מקטינה את איבוד החום של כל פרט ושומרת על טמפרטורה גבוהה במושבה. כך נחסכת אנרגיה, וזה חשוב במיוחד לגורים הצעירים.

- הגנה מפני טורפים – בקבוצה גדולה הסיכוי של כל פרט להיטרף קטן, ויש יותר פרטים שיכולים לגלות סכנה.

- מידע על מזון – פרטים יכולים לעקוב אחר אחרים אל אזורי ציד עשירים.

- מחלות וטפילים – במגע צפוף מחלות וטפילים עוברים בקלות ובמהירות מפרט לפרט.

- תחרות על מזון באזור שסביב המושבה ועל מקום לינה.

- משיכת טורפים – ריכוז גדול של פרטים במקום קבוע מושך טורפים ובולט להם.

מין פולש הוא מין שאינו מקומי – הוא הגיע מאזור גאוגרפי אחר, בדרך כלל בעזרת האדם (כמו החמציץ הנטוי שהובא מדרום אפריקה כצמח נוי). בבית הגידול החדש הוא:

•מתבסס ומתרבה בטבע בלי עזרת האדם;

•מתפשט במהירות, כי אין בבית הגידול החדש אויבים טבעיים (אוכלי עשב, מחלות, טפילים) ומתחרים שהתפתחו לצדו ומגבילים אותו;

•דוחק את המינים המקומיים בתחרות על משאבים (אור, מים, מקום), פוגע במגוון המינים ומשנה את המערכת האקולוגית (ולעתים גורם גם לנזק חקלאי).

היבט: קצב הריבוי. החמציץ מתרבה בעיקר באופן וגטטיבי, בפקעיות. פרט יחיד יכול לייצר עד 70 פקעיות בעונה, ומכל פקעית מתפתח בעונה הבאה צמח חדש, שגם הוא מייצר פקעיות. מספר הפרטים גדל אפוא במהירות רבה, ואין צורך בהאבקה, בבן זוג או בהתאמה בין פרטים. הכיסוי הצפוף שנוצר מונע את חדירת האור לקרקע, ולכן נבטים וצמחים נמוכים של המינים המקומיים אינם מקבלים די אור לפוטוסינתזה – והחמציץ דוחק אותם.

(היבט אחר אפשרי: הפקעיות שבקרקע מכילות חומרי תשמורת, שורדות את הקיץ ומתפזרות עם תנועת קרקע, למשל בחריש – כך המין מתפשט לשטחים חדשים.)

יתרון: בריבוי וגטטיבי הצאצא נוצר מחלק של צמח ההורה, בחלוקות מיטוזה בלבד, ולכן:

•הריבוי מהיר ואינו תלוי בהאבקה, במאביקים או בבן זוג – גם פרט בודד שהגיע לשטח חדש יכול להתרבות.

•הצאצאים זהים גנטית להורה, ולכן הם נושאים את אותה התאמה לסביבה שבה ההורה הצליח לגדול.

•הפקעת מכילה חומרי תשמורת, ולכן הצמח החדש גדל מהר יותר מנבט שמתפתח מזרע קטן.

חיסרון: כל הצאצאים זהים גנטית (שבט), ולכן אין באוכלוסייה שונות גנטית. אם הסביבה משתנה (בצורת, שינוי טמפרטורה) או מופיעה מחלה או מזיק, כל הפרטים רגישים באותה מידה, והאוכלוסייה כולה עלולה להיפגע. בנוסף, הצאצאים נשארים קרוב להורה ומתחרים בו ובזה בזה על משאבים (פיזור למרחק קטן).

מדד היעילות של הטיפול בחמציץ הוא שיעור הכיסוי בחמציץ לאחר הטיפול (כל החלקות המטופלות התחילו בכיסוי של 100%):

- A (ריסוס אחד): 99% ב־2019 – כמעט ללא שינוי – ו־25% ב־2021. ריסוס אחד אינו מספיק.

- B (שני ריסוסים): 11.3% ב־2019 ו־10% ב־2021 – ירידה של כ־90% שנשמרה לאורך שנתיים.

- C (שני ריסוסים + זריעה): 1% ב־2019, אבל 22.5% ב־2021 – החמציץ חזר והתפשט.

לכן טיפול B היה היעיל ביותר: בסוף התקופה (2021) הכיסוי בחמציץ בחלקות B הוא הנמוך ביותר מבין החלקות המטופלות (10%, לעומת 22.5% ב־C ו־25% ב־A), והירידה בו יציבה לאורך שתי השנים.

(אפשר לציין ש־C היה היעיל ביותר בטווח הקצר – 1% ב־2019 – אבל השאלה היא על יעילות הטיפול לאורך זמן, ולכן B עדיף.)

מדוע D היא קבוצת בקרה: בחלקות D לא בוצע אף אחד מן הטיפולים שנבדקו (לא ריסוס ולא זריעה), ולא היה בהן חמציץ נטוי (כיסוי התחלתי 0%). כל שאר התנאים בהן – אותה חורשה, אותן שנים, אותו גודל חלקה ואותה שיטת מדידה – זהים לשאר החלקות. לכן D מייצגת את המצב הטבעי של החורשה, בלי הפולש ובלי ההתערבות.

- ערך ייחוס למגוון המינים: D מראה מהו מספר המינים הטבעי בחלקה בחורשה (48 ב־2019, 50 ב־2021). כך אפשר להעריך עד כמה הטיפולים השונים החזירו את המגוון למצב הטבעי – למשל, ב־A וב־B מספר המינים (34.5 ו־39 ב־2021) עדיין נמוך מן הטבעי, וב־C (56.5) הוא דומה לטבעי ואף גבוה ממנו.

- נטרול גורמים חיצוניים: בין 2019 ל־2021 מספר המינים ב־D כמעט לא השתנה (מ־48 ל־50, כ־4%). מכאן שהעלייה הגדולה במספר המינים בחלקות A ו־B (פי 2 ויותר) אינה נובעת משנה גשומה או מגורם סביבתי אחר המשותף לכל החלקות, אלא מן הטיפול בחמציץ.

•D מראה גם שהחמציץ מתחיל לחדור לחלקות שלא היה בהן (3.3% ב־2021) – כלומר הפלישה נמשכת.

מדד השמירה על מגוון המינים הוא מספר המינים בחלקה:

בחלקות C מספר המינים הוא הגבוה ביותר בשתי השנים, והוא דומה לזה שבחלקות הביקורת ללא חמציץ (ואף גבוה מעט – 56.5 לעומת 50). בחלקות A ו־B המגוון התאושש לאט ונשאר נמוך ממצב הביקורת.

הסבר: בטיפולים A ו־B, אחרי הריסוס נשארת קרקע חשופה, והחמציץ ומינים מעטים מתבססים בה. ב־C הזריעה של צמח מקומי בין שני הריסוסים מכסה את הקרקע במינים מקומיים, שמתחרים בחמציץ ומשקמים את בית הגידול, ולכן מגוון המינים נשמר.

לכן נמליץ על טיפול C. (הערה: ב־C הכיסוי בחמציץ עלה שוב ל־22.5% ב־2021, ולכן כדאי לשלב ריסוס חוזר בעתיד כדי שהחמציץ לא יחזור ויכסה את השטח.)

מדוע אוקסין הוא הורמון: הורמון הוא חומר בקרה שמיוצר באיבר או ברקמה אחת, מועבר לאיבר אחר ומשפיע שם בריכוזים נמוכים מאוד על פעילות תאי המטרה. אוקסין מיוצר בקצה העליון של הנבט (וגם בעלים צעירים ובזרעים), אבל הגדילה לכיוון האור מתרחשת מתחת לקצה – באזור ההתארכות. בניסויי דרווין, הסרת הקצה או כיסויו מנעו את התגובה, כלומר הקצה קולט את האור ומפריש את החומר, והחומר עובר מן הקצה אל אזור אחר ופועל שם. זו בדיוק פעולה של הורמון.

- עידוד התארכות תאים בגבעול – באור חד־צדדי האוקסין מצטבר בצד המוצל, התאים שם מתארכים יותר, והנבט מתכופף לעבר האור.

- שליטת הקודקוד – אוקסין מן הקודקוד מעכב התפתחות של ניצנים צדדיים.

- עידוד היווצרות שורשים בייחורים.

•עידוד התפתחות פרי.

אור הוא מקור האנרגיה לפוטוסינתזה. נבט שגדל לכיוון האור מציב את העלים במקום שבו הם קולטים יותר אור. כך עולה קצב הפוטוסינתזה, והצמח מייצר יותר סוכרים – חומרי מוצא לבניית החומרים האורגניים של הצמח ולנשימה התאית, שמספקת אנרגיה לגדילה. לנבט זה חשוב במיוחד: חומרי התשמורת שבזרע מוגבלים, ועליו להגיע במהירות לאור כדי להתחיל לייצר מזון בעצמו ולא להיות מוצל על ידי צמחים שכנים בתחרות על האור.

הסבר: כיוון שאתילן הוא גז, הוא אינו זקוק להובלה – הוא מתפזר לכל הכיוונים ואף מחוץ לצמח. לכן פרי מבשיל אחד מאיץ את הבשלת הפירות שלידו ("תפוח רקוב אחד מקלקל את הארגז"). אוקסין, לעומת זאת, מומס ומועבר בכיוון מסוים, ולכן נוצר מפל ריכוזים שמכוון את הגדילה (למשל לכיוון האור). מספיקים שלושה הבדלים.

דרך הפיוניות הפתוחות נכנס CO₂, אבל גם יוצאים אדי מים (דיות). קצב הדיות תלוי בתנאי הסביבה: ביום, בטמפרטורה גבוהה, בקרינה חזקה ובלחות נמוכה, איבוד המים מהיר מאוד; בלילה הטמפרטורה נמוכה והלחות היחסית גבוהה, ולכן איבוד המים קטן בהרבה.

צמח CAM פותח את הפיוניות בלילה וקולט CO₂, שנאגר בחלולית כתרכובת. ביום הפיוניות סגורות, והצמח משתמש ב־CO₂ האגור לפוטוסינתזה באור. כך הוא מבצע פוטוסינתזה ובאותו זמן מצמצם מאוד את איבוד המים – יתרון גדול בצמח שגדל במקום שהמים בו מעטים.

צמחי CAM נמצאים בעיקר בבתי גידול מדבריים וצחיחים (וגם בבתי גידול שבהם יש מחסור במים, כמו צמחים שגדלים על ענפי עצים). בבתי גידול אלה המשקעים מעטים, הקרקע יבשה, והימים חמים ויבשים מאוד. בתנאים כאלה צמח שפותח פיוניות ביום מאבד מים רבים ועלול לנבול. מנגנון CAM מאפשר לקלוט CO₂ בלילה בלי לאבד מים רבים, ולכן הוא מקנה יתרון בהישרדות. דוגמאות: קקטוסים, אגבה, אלוי וצמחים בשרניים אחרים.

בפוטוסינתזה הצמח בונה סוכר מחומרים אנאורגניים בעזרת אנרגיית האור:

$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$ (בנוכחות אור וכלורופיל)

- CO₂ הוא מקור הפחמן: הפחמן שבו מקובע ונבנה לשלד הפחמני של מולקולת הגלוקוז. האנרגיה של האור נאגרת בקשרים הכימיים של הסוכר.

•מן הסוכר בונה הצמח את כל החומרים האורגניים שלו – עמילן, תאית, חלבונים, שומנים – ומפרק אותו בנשימה התאית להפקת אנרגיה.

בלי CO₂ אין חומר מוצא לבניית הסוכר, ולכן מחסור ב־CO₂ (למשל כשהפיוניות סגורות) מגביל את קצב הפוטוסינתזה.

מספיקים שני גורמים:

- עוצמת האור – האור הוא מקור האנרגיה לתהליך. ככל שעוצמת האור עולה, הכלורופיל קולט יותר אנרגיה, וקצב הפוטוסינתזה עולה – עד עוצמה שבה גורם אחר נעשה מגביל (רוויה).

- ריכוז CO₂ – CO₂ הוא חומר המוצא לבניית הסוכר. ככל שריכוזו באוויר גבוה יותר, קצב הפוטוסינתזה עולה, עד לרוויה.

- טמפרטורה – הפוטוסינתזה היא סדרה של תגובות שמזרזים אנזימים. עלייה בטמפרטורה עד לטמפרטורת המיטב מגבירה את הקצב; מעליה האנזימים עוברים דנטורציה (נפגע המבנה המרחבי של האתר הפעיל), והקצב יורד.

- זמינות מים – במחסור במים הפיוניות נסגרות כדי לצמצם את הדיות, כניסת CO₂ נעצרת, וקצב הפוטוסינתזה יורד.

השפעה על קליטת המים: מים עוברים באוסמוזה מאזור שבו פוטנציאל המים גבוה (ריכוז מומסים נמוך) אל אזור שבו פוטנציאל המים נמוך (ריכוז מומסים גבוה). כשמליחות הקרקע עולה, ריכוז המומסים בתמיסת הקרקע גדל ופוטנציאל המים בקרקע יורד. ההפרש בין פוטנציאל המים בקרקע לבין זה שבתאי השורש קטן, ולכן קליטת המים באוסמוזה פוחתת. אם פוטנציאל המים בקרקע נמוך מזה שבתאי השורש, מים אף יוצאים מן השורש אל הקרקע.

התוצאה בצמח: הצמח סובל ממחסור במים, ותאיו מאבדים טורגור (הצמח נובל). הפיוניות נסגרות כדי לצמצם את הדיות, ולכן נכנס פחות CO₂ וקצב הפוטוסינתזה יורד. הצמח מייצר פחות חומרים אורגניים, ולכן גדילתו והתפתחותו (ויבולו) נפגעות.

השפעה נוספת: יוני נתרן וכלור שנקלטים ומצטברים בציטופלסמה ברמה גבוהה רעילים – הם פוגעים בפעילות אנזימים, ובנוסף מפריעים לקליטת יונים חיוניים (כמו אשלגן).

החלבונים בקרום החלולית (חללי האחסון) מעבירים אליה יוני נתרן וכלור מן הציטופלסמה (בהובלה פעילה, שדורשת אנרגיה). למנגנון שתי תרומות:

1. מניעת הרעלה – היונים מבודדים בחלולית ואינם מצטברים בציטופלסמה, שבה מתרחשים רוב התהליכים האנזימטיים של התא. כך האנזימים ממשיכים לתפקד.

2. שמירה על קליטת המים – ריכוז המומסים הגבוה בחלולית מוריד את פוטנציאל המים בתא אל מתחת לפוטנציאל המים של תמיסת הקרקע המלוחה. לכן כיוון האוסמוזה נשמר: מים ממשיכים לעבור מן הקרקע אל תאי השורש, הצמח אינו מאבד מים, והתאים שומרים על טורגור – גם בקרקע מלוחה.

•כרבע מן האדמות החקלאיות סובלות מעלייה במליחות. צמחים עמידים למלח יאפשרו להמשיך לגדל מזון בקרקעות אלה ואף בקרקעות מלוחות שאינן מעובדות כיום – יותר מזון לאוכלוסיית העולם הגדלה.

•אפשר להשקות צמחים עמידים במים מליחים או במי קולחין, וכך לחסוך במים מתוקים.

•בהנדסה גנטית מחדירים תכונה מסוימת במהירות, בלי הכלאות רבות לאורך שנים.

- סכנה למערכת האקולוגית – הגן עלול לעבור באבקה לצמחי בר קרובים, להקנות להם יתרון ולהפוך אותם למינים מתפשטים, שדוחקים מינים אחרים ופוגעים במגוון המינים.

•חשש מהשפעות לא ידועות לטווח ארוך על בריאות הצרכנים (למשל אלרגנים חדשים).

•גידול נרחב של זנים אחידים מקטין את השונות הגנטית בגידולים וגורם לתלות של החקלאים בחברות הזרעים.