Počas fotosyntézy rastliny využívajú slnečnú energiu na tvorbu cukru z oxidu uhličitého a vody. S rastúcimi teplotami sa však fotosyntéza stáva vo väčšine rastlín stále neefektívnejšou a drasticky znižuje svoju produktivitu počas horúceho počasia. Rastliny C4 - ktoré tvoria iba 3 percentá kvitnúcich rastlín - vyvinuli alternatívny spôsob fotosyntézy, ktorý im umožňuje udržiavať efektívnosť aj za horúceho počasia. Podľa profesora Harvardskej biológie na dôchodku Johna W. Kimballa, napriek nízkemu počtu druhov C4, vykonávajú štvrtinu fotosyntézy na súši.
Kukurica obyčajná prežíva teplom a jasným slnkom prostredníctvom fotosyntézy C4.Cukrová trstina
Fotosyntetická účinnosť väčšiny rastlín - miera, pri ktorej premieňajú svetelnú energiu na chemickú energiu, ktorú môžu použiť na podporu rastu a životných procesov - sa pohybuje od 1 do 4 percent, pričom vyššie hodnoty patria pestovaným plodinám. Sugarcane, závod C4, vykazuje fotosyntetickú účinnosť asi 7 percent, jednu z najvyšších zaznamenaných úrovní fotosyntetickej účinnosti na Zemi. Fotosyntéza C4, ktorá eliminuje časť energetického odpadu z fotosyntézy izolovaním procesov v rôznych častiach rastliny, zodpovedá za účinnosť cukrovej trstiny. Cukrová trstina je príkladom jedného z mnohých príkladov rastlín C4 nachádzajúcich sa v trópoch.
Cukrová trstinakukurica
Aj keď väčšina rastlín C4 rastie v trópoch, kde im konštantné teplo dáva adaptívnu hranu, najznámejšia plodina západného sveta používa aj fotosyntézu C4. Fotosyntéza C4 je čiastočne zodpovedná za úspech kukurice ako plodiny. Podľa spoločnosti Grains Farmers of Ontario sa výnosy kukurice zdvojnásobujú v porovnaní s väčšinou ostatných obilnín a rastliny kukurice tiež produkujú dvakrát toľko nového rastu za rok ako priemerný mierny les. Pretože iné plodiny v priebehu dlhých dní a vysokej horúčavy letného slnka, ktoré znižujú ich schopnosť syntetizovať energiu pre seba, zlyhávajú, fotosyntéza C4 umožňuje kukurici pokračovať v efektívnej výrobe energie, čo umožňuje rastlinám rásť a prosperovať aj v tých najnáročnejších podmienkach.
kukurica
kaktus
Väčšina rastlín C4 funguje tak, že izoluje fotosyntetické procesy v rôznych častiach rastliny, kde vysoké teplo nemôže spôsobiť neefektívnosť. Kaktusy však patria do skupiny rastlín C4 nazývaných CAM rastliny, ktoré používajú formu fotosyntézy C4, ktorá vykonáva fotosyntetické procesy v rôznych denných časoch, aby sa maximalizovala účinnosť a minimalizovala strata vody. V noci kaktusy otvárajú v listoch póry, ktoré umožňujú vstup oxidu uhličitého - nevyhnutnej zložky pre fotosyntézu. Pri otvorení počas dňa tieto póry tiež spôsobujú veľké straty vody, pretože sa z nich vyparuje voda. V noci sú straty vody minimálne. Kaktusy prechádzajú C4 fotosyntetickou cestou a výrobky ukladajú do svojich buniek. Keď slnko stúpa a teploty stupňujú, kaktusy uzatvárajú póry v listoch a pomocou uskladnených produktov C4 dokončujú fotosyntetický proces.
kaktus
