Під час фотосинтезу рослини використовують енергію від сонця для утворення цукру з вуглекислого газу та води. З підвищенням температури, проте, фотосинтез стає більш неефективним у більшості рослин і різко знижує їх продуктивність під час спекотної погоди. Рослини С4 - які містять лише 3 відсотки квітучих рослин - розробили альтернативний засіб фотосинтезу, який дозволяє їм підтримувати ефективність навіть у спекотну погоду. За словами звільненого професора біології Гарвардського Джона Кімбола, незважаючи на низьку кількість видів С4, вони проводять чверть фотосинтезу на суші.
Звичайна кукурудза переживає тепло і яскраве сонце завдяки фотосинтезу С4.Цукрова тростина
Фотосинтетична ефективність більшості рослин - швидкість, з якою вони перетворюють світлову енергію в хімічну енергію, яку вони можуть використовувати для енергетичного зростання та життєвих процесів - коливається в межах від 1 до 4 відсотків, причому більш високі значення належать вирощуваним культурам. Цукровий тростин, рослина С4, демонструє фотосинтетичну ефективність близько 7 відсотків, один з найвищих зареєстрованих у природі рівнів ефективності фотосинтезу на Землі. Фотосинтез С4, який виключає частину енергетичних відходів фотосинтезу, виділяючи процеси в різних частинах рослини, пояснює ефективність цукрової тростини. Цукровий тростин є прикладом одного з багатьох прикладів рослин C4, виявлених у тропіках.
Цукрова тростинаКукурудза
Хоча більшість рослин C4 росте в тропіках, де постійне тепло дає їм адаптивну перевагу, найвідоміша культура в західному світі також використовує фотосинтез С4. Справді, фотосинтез С4 частково пояснює успіх кукурудзи як урожай. За даними зернових фермерів Онтаріо, урожай кукурудзи вдвічі перевищує більшість інших зернових культур, а також кукурудзяні рослини дають вдвічі більше нового приросту за рік, ніж середній середній ліс. Оскільки інші культури відпадають під час довгих днів і високої спеки в літній час, що знижує їх здатність синтезувати енергію для себе, фотосинтез С4 дозволяє кукурудзі продовжувати ефективне виробництво енергії, дозволяючи рослинам рости і процвітати навіть у найскладніших умовах.
Кукурудза
Кактус
Більшість рослин С4 функціонують, виділяючи фотосинтетичні процеси в різних частинах рослини, де висока спека не може спричинити неефективність. Кактуси, однак, належать до групи рослин С4, званих CAM рослин, які використовують форму фотосинтезу С4, яка виконує фотосинтетичні процеси в різний час доби, щоб досягти максимальної ефективності та мінімізувати втрати води. Вночі кактуси відкривають пори на своїх листках, що дозволяють вводити вуглекислий газ - необхідний інгредієнт для фотосинтезу. Якщо їх відкрити протягом дня, ці пори також спричиняють великі втрати води, оскільки вода випаровується з них. Вночі втрати води мінімальні. Кактуси проходять фотосинтетичний шлях С4 і зберігають продукти у своїх клітинах. У міру підняття сонця і підвищення температури кактуси закривають пори в листі і, використовуючи зберігаються продукти С4, завершують процес фотосинтезу.
Кактус
