Crassulacean acid metabolism (CAM)

Crassulacean acid metabolism (CAM) photosynthesis functions as an endogenous circadian rhythm coupled to external environmental forcings of energy and water availability. This paper explores the nonlinear dynamics of a new CAM photosynthesis model (Bartlett et al., 2014) and investigates the responses of CAM plant carbon assimilation to different combinations of environmental conditions. The CAM model (Bartlett et al., 2014) consists of a Calvin cycle typical of C3 plants coupled to an oscillator of the type employed in the Van der Pol and FitzHugh–Nagumo systems. This coupled system is a function of environmental variables including leaf temperature, leaf moisture potential, and irradiance. Here, we explore the qualitative response of the system and the expected carbon assimilation under constant and periodically forced environmental conditions. The model results show how the diurnal evolution of these variables entrains the CAM cycle with prevailing environmental conditions. While constant environmental conditions generate either steady-state or periodically oscillating responses in malic acid uptake and release, forcing the CAM system with periodic daily fluctuations in light exposure and leaf temperature results in quasi-periodicity and possible chaos for certain ranges of these variables. This analysis is a first step in quantifying changes in CAM plant productivity with variables such as the mean temperature, daily temperature range, irradiance, and leaf moisture potential. Results may also be used to inform model parametrization based on the observed fluctuating regime.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ฟังก์ชั่น Crassulacean เผาผลาญกรด (CAM) สังเคราะห์ด้วยแสงเป็นจังหวะ circadian endogenous ควบคู่กับ forcings สิ่งแวดล้อมภายนอกพร้อมพลังงานและน้ำ กระดาษนี้สำรวจ dynamics ไม่เชิงเส้นของ CAM สังเคราะห์ด้วยแสงแบบใหม่ (ในบาร์ตเลต et al., 2014) และตรวจสอบการตอบสนองของ CAM พืชคาร์บอนผสมการรวมกันของสภาพแวดล้อม แบบ CAM (ในบาร์ตเลต et al., 2014) ประกอบด้วยวงจรคาลวินของพืช C3 ควบคู่กับตัว oscillator ชนิดจ้าง Van der Pol และระบบ FitzHugh – Nagumo ระบบนี้ coupled คือ ฟังก์ชันของตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมรวมทั้งอุณหภูมิใบ ศักยภาพความชื้นของใบ และ irradiance ที่นี่ เราสำรวจการตอบสนองเชิงคุณภาพของระบบ และสภาพแวดล้อมบังคับให้ผสมคาร์บอนคาดภาย ใต้ค่าคง และเป็นระยะ ๆ ผลแบบจำลองแสดงวิธีวิวัฒนาการ diurnal ของตัวแปรเหล่านี้ entrains รอบแคมกับสภาพแวดล้อมปัจจุบัน ในขณะที่สภาพแวดล้อมคงสร้างการตอบรับท่อน หรือสั่นได้เป็นระยะ ๆ ในการย่อยและการดูดซับกรด malic บังคับระบบ CAM ด้วยแสงอุณหภูมิแสงและใบประจำงวดทุกวันผันผวนเกิดโกลาหลเป็นไปได้และประจำงวด quasi-บางช่วงของตัวแปรเหล่านี้ บทวิเคราะห์นี้เป็นขั้นตอนแรกใน quantifying เปลี่ยนแปลงในผลผลิตพืช CAM มีตัวแปรเช่นอุณหภูมิเฉลี่ย อุณหภูมิประจำวัน irradiance และศักยภาพความชื้นของใบ ยังสามารถใช้ผลลัพธ์เพื่อแจ้งรุ่น parametrization ตามระบอบความสังเกต

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การเผาผลาญกรด Crassulacean (CAM) ฟังก์ชั่นการสังเคราะห์แสงเป็นจังหวะ circadian ภายนอกคู่กับ forcings สิ่งแวดล้อมภายนอกของพลังงานและมีน้ำ กระดาษนี้จะสำรวจการเปลี่ยนแปลงเชิงเส้นของรูปแบบการสังเคราะห์แสง CAM ใหม่ (บาร์ตเลต et al., 2014) และการสำรวจการตอบสนองของพืชดูดซึม CAM คาร์บอนรวมกันที่แตกต่างของสภาพแวดล้อม รุ่น CAM (บาร์ตเลต et al., 2014) ประกอบไปด้วยคาลวินวงจรปกติของพืช C3 ควบคู่กับ oscillator ชนิดที่ใช้ในการ Van der Pol และระบบ Fitzhugh-Nagumo ระบบคู่นี้เป็นฟังก์ชั่นของตัวแปรด้านสิ่งแวดล้อมรวมทั้งอุณหภูมิใบใบที่มีศักยภาพความชื้นและรังสี ที่นี่เราสำรวจคุณภาพการตอบสนองของระบบและการดูดซึมคาร์บอนคาดว่าภายใต้บังคับอย่างต่อเนื่องและเป็นระยะ ๆ สภาพแวดล้อม ผลรูปแบบการแสดงให้เห็นว่าวิวัฒนาการรายวันของตัวแปรเหล่านี้ entrains วงจร CAM กับสภาวะสิ่งแวดล้อม ในขณะที่สภาพแวดล้อมที่คงที่สร้างการตอบสนองอย่างใดอย่างหนึ่งคงที่ของรัฐหรือสั่นเป็นระยะ ๆ ในการดูดซึมกรดมาลิกและปล่อยบังคับ CAM ระบบที่มีความผันผวนเป็นระยะ ๆ ในชีวิตประจำวันในการเปิดรับแสงและอุณหภูมิผลใบในช่วงกึ่งและความวุ่นวายที่เป็นไปได้สำหรับช่วงหนึ่งของตัวแปรเหล่านี้ การวิเคราะห์นี้เป็นขั้นตอนแรกในการเปลี่ยนแปลงเชิงปริมาณในการผลิตพืช CAM กับตัวแปรเช่นอุณหภูมิเฉลี่ยในช่วงอุณหภูมิรายวัน, รังสีและใบมีศักยภาพความชื้น ผลอาจจะใช้รูปแบบที่จะแจ้งให้ตัวแปรที่อยู่บนพื้นฐานของระบอบการปกครองที่มีความผันผวนสังเกต

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

You who are so cute.You who are so cute.You who are so cute.You who are so cute.You who are so cute.