Kaktüsgiller
Su tasarrufu için uyum sağlama > Metabolizma

Fotosentez, bitkilerin karbondioksit gazını (CO2) almasını gerektirir. Bunu yaparken terleme yoluyla su kaybederler. Diğer sukulentler gibi, kaktüsler de fotosentez yaparak bu su kaybını azaltır. "Normal" yapraklı bitkiler C3 mekanizmasını kullanır: gündüz saatlerinde, CO2 sürekli olarak yaprakların içindeki boşluklarda bulunan havadan çekilir ve önce dönüştürülür üç karbon atomu içeren bir bileşiğe (3-fosfogliserat) ve daha sonra karbonhidrat gibi ürünlere dönüştürülür. Bitki içindeki havanın iç boşluklara erişimi, açılıp kapanabilen stomata tarafından kontrol edilir. Fotosentez sırasında sürekli bir CO2 kaynağına duyulan ihtiyaç, stomaların açık olması gerektiği anlamına gelir, bu nedenle su buharı sürekli olarak kaybolur. C3 mekanizmasını kullanan bitkiler kökleri yoluyla aldıkları suyun %97'sini bu şekilde kaybederler. Bir başka sorun da sıcaklık arttıkça, CO2 yakalayan enzim bunun yerine giderek daha fazla oksijen yakalamaya başlar ve fotosentez verimliliğini %25'e kadar azaltır.
Krassulasean asit metabolizması (CAM), kaktüsler ve diğer sulu meyveler tarafından C3 mekanizmasının sorunlarından kaçınmak için benimsenen bir mekanizmadır. Tam CAM'da, stomalar yalnızca sıcaklıkların ve su kaybının en az olduğu geceleri açılır. CO2 bitkiye girer ve hücrelerin içinde depolanan organik asitler (kofullarda) şeklinde yakalanır. Stomalar gün boyunca kapalı kalır ve fotosentez yalnızca bu depolanan CO2'yi kullanır. CAM, atmosferden sabitlenen ve dolayısıyla büyüme için mevcut olan karbon miktarını sınırlama bedeli karşılığında suyu çok daha verimli kullanır. CAM döngüsü stomaların C3 mekanizmasını kullanan bitkilerde olduğu gibi gündüzleri açıldığı, daha az su verimli bir sistemdir. Geceleri veya bitki susuz kaldığında, stomalar kapanır ve CAM mekanizması daha sonra fotosentezde kullanılmak üzere solunum tarafından üretilen CO2'yi depolamak için kullanılır. CAM döngüsü Pereskia türlerinde mevcuttur.
Bir bitkiye dahil edilen 14C ile 13C oranını inceleyerek - izotopik imza - gece ne kadar CO2 ve gündüz ne kadar CO2 alındığını çıkarmak mümkündür. Bu yaklaşım kullanılarak, araştırılan Pereskia türlerinin çoğu bir dereceye kadar CAM döngüsü sergiler ve bu yeteneğin tüm kaktüslerin atasında mevcut olduğunu gösterir. Pereskia yapraklarının sadece gövdelerle sınırlı CAM ile C3 mekanizmasına sahip olduğu iddia edilmektedir. Daha yakın tarihli çalışmalar, "gövdede önemli bir karbon asimilasyonunun gerçekleşmesinin oldukça az bir ihtimal" olduğunu göstermektedir; Pereskia türlerinin "uyarılabilir CAM'lı C3'e" sahip olduğu tanımlanmaktadır. Yapraksız kaktüsler, tam CAM kullanarak tüm fotosentezlerini gövdede yapar. 2012 Şubat itibarıyla, gövde tabanlı CAM'ın yalnızca çekirdek kaktüslerde mi yoksa ayrı ayrı opuntia ve kaktüslerde mi evrimleştiği net değildir; CAM'ın birçok kez yakınsak olarak evrimleştiği bilinmektedir.
Fotosentez gerçekleştirmek için kaktüs gövdeleri birçok uyum geçirmiştir. Evrimsel tarihlerinin başlarında, modern kaktüslerin ataları (Leuenbergeria türleri hariç) gövdelerinde stomada geliştirdiler ve kabuk gelişimini geciktirmeye başladılar. Ancak, bu tek başına yeterli değildi; yalnızca bu uyumu olan kaktüsler gövdelerinde çok az fotosentez yapıyor gibi görünmektedir. Gövdelerin normalde yalnızca yapraklarda bulunanlara benzer yapılar geliştirmesi gerekiyordu. Dış epidermisin hemen altında, mekanik destek sağlayan kalınlaşmış duvarları olan hücrelerden oluşan bir hipodermal tabaka gelişti. Hücreler arasında karbondioksitin içeriye doğru yayılmasına izin vermek için hava boşluklarına ihtiyaç duyuldu. Sapın merkezi olan korteks, kloroplastlar içeren, nispeten uzmanlaşmamış hücrelerden oluşan, "süngerimsi bir tabaka" ve fotosentezin çoğunun gerçekleştiği bir "palisade tabakası" şeklinde düzenlenmiş bitki dokusu olan "klorenkima" geliştirdi.