A fotoszintézis során a növények felhasználják a nap energiáját cukor képzésére szén-dioxidból és vízből. A hőmérséklet emelkedésével azonban a fotoszintézis a legtöbb növényben egyre hatékonyabbá válik, és forró időben drasztikusan csökkenti termelékenységüket. A C4 növények - amelyek a virágos növények mindössze 3% -át teszik ki - kifejlesztettek egy alternatív módszert a fotoszintézisre, amely lehetővé teszi számukra a hatékonyság fenntartását még forró időben is. John W. Kimball, a nyugdíjas harvardi biológiai professzor szerint a C4 fajok alacsony száma ellenére a szárazföldi fotoszintézis egynegyedét hajtják végre.
A közönséges kukorica a C4 fotoszintézise révén túléli a meleget és a fényes napot.Cukornád
A legtöbb növény fotoszintézis hatékonysága - az a sebesség, amellyel a könnyű energiát kémiai energiává alakítják, amelyet felhasználhatják a növekedés és az életfolyamatok fejlesztéséhez - 1 és 4 százalék között van, a magasabb értékek a megművelt növényekhez tartoznak. A C4 típusú cukornád kb. 7% -os fotoszintetikus hatékonyságot mutat, amely a Föld egyik legmagasabb természetesen előforduló fotoszintézis hatékonysági szintje. A C4 cukornád hatékonyságát a C4 fotoszintézis képezi, amely a növény szintjének különféle folyamatainak elkülönítésével kiküszöböli a fotoszintézis energiafelhasználását. A cukornád a trópusokon található C4 növények sok példájára szolgál.
CukornádKukorica
Bár a C4 növények többsége a trópusokon nő, ahol az állandó hő ad adaptív életet, a nyugati világ legismertebb növényei szintén használják a C4 fotoszintézist. Valójában a C4 fotoszintézise részben a kukorica növényi sikerének tulajdonítható. Az Ontario gabonatermelői szerint a kukorica hozama kétszerese a legtöbb többi gabona növényének, és a kukorica növények évente kétszer annyi új növekedést termelnek, mint az átlagos mérsékelt éghajlatú erdők. Mivel más növények elbomlanak a hosszú napok és a nagy szombati hő miatt, ami csökkenti az energiaszintetizáló képességüket, a C4 fotoszintézis lehetővé teszi a kukoricának a hatékony energiatermelés folytatását, lehetővé téve a növényeknek a legnehezebb körülmények között történő növekedését és virágzását.
Kukorica
Kaktusz
A legtöbb C4 növény úgy működik, hogy elkülöníti a fotoszintézis folyamatokat a növény különböző részein, ahol a magas hő nem okozhat hatékonyságot. A kaktuszok azonban a C4 növények azon csoportjába tartoznak, amelyeket úgynevezett CAM növényeknek alkalmaznak, és amelyekben a C4 fotoszintézisének olyan formája van, amely a nap különböző időpontjaiban végzi a fotoszintézis folyamatát a hatékonyság maximalizálása és a vízveszteség minimalizálása érdekében. Éjszaka a kaktuszok megnyitják a pórusokat a levelekben, amelyek lehetővé teszik a szén-dioxid - a fotoszintézishez szükséges összetevő - belépését. Ha napközben nyitják meg, akkor ezek a pórusok jelentős vízveszteségeket is okoznak, mivel a víz elpárolog tőlük. Éjszaka a vízveszteség minimális. A kaktuszok a C4 fotoszintézis útján mennek keresztül, és a termékeket sejtjeikben tárolják. A nap emelkedésével és a hőmérséklet emelkedésével a kaktuszok bezárják a lombozat pórusait, és a tárolt C4 termékek felhasználásával befejezik a fotoszintézis folyamatát.
Kaktusz
