Примеры растений C4

Во время фотосинтеза растения используют энергию солнца для образования сахара из углекислого газа и воды. Однако по мере повышения температуры фотосинтез становится все более неэффективным на большинстве растений и резко снижает их продуктивность в жаркую погоду. Растения С4 - которые составляют только 3 процента цветущих растений - разработали альтернативные средства фотосинтеза, которые позволяют им сохранять эффективность даже в жаркую погоду. По словам отставного профессора биологии Гарварда Джона У. Кимбалла, несмотря на небольшое количество видов С4, они проводят четверть фотосинтеза на суше.

Карамельная тросточка

Эффективность фотосинтеза большинства растений - скорость, с которой они преобразуют световую энергию в химическую энергию, которую они могут использовать для роста и жизненных процессов - колеблется от 1 до 4 процентов, причем более высокие значения относятся к возделываемым культурам. Сахарный тростник, растение С4, демонстрирует эффективность фотосинтеза около 7 процентов, один из самых высоких зарегистрированных показателей естественной эффективности фотосинтеза на Земле. Фотосинтез С4, который устраняет некоторые энергетические потери фотосинтеза путем изоляции процессов в разных частях завода, объясняет эффективность сахарного тростника. Сахарный тростник иллюстрирует один из многих примеров растений C4, найденных в тропиках.

Кукуруза

Хотя большинство растений С4 растут в тропиках, где постоянная жара дает им адаптивное преимущество, наиболее знакомая культура западного мира также использует фотосинтез С4. Действительно, фотосинтез С4 частично объясняет успех кукурузы как культуры. По данным Зерновых Фермеров Онтарио, урожайность кукурузы вдвое выше, чем у большинства других зерновых культур, а растения кукурузы также дают вдвое больше нового роста в год, чем средний лес умеренного пояса. Поскольку другие культуры не выдерживают долгие дни и сильную жару в середине лета, что снижает их способность синтезировать энергию для себя, фотосинтез С4 позволяет кукурузе продолжать эффективное производство энергии, позволяя растениям расти и развиваться даже в самых сложных условиях.

Кукуруза

Кактус

Большинство растений С4 функционируют, изолируя процессы фотосинтеза в разных частях растения, где высокая температура не может привести к неэффективности. Кактусы, однако, принадлежат к группе растений C4, называемых заводами CAM, которые используют форму фотосинтеза C4, которая выполняет процессы фотосинтеза в разное время дня, чтобы максимизировать эффективность и минимизировать потерю воды. Ночью кактусы открывают поры в своих листьях, которые пропускают углекислый газ - необходимый ингредиент для фотосинтеза. При открытии в течение дня эти поры также являются причиной больших потерь воды, поскольку вода испаряется из них. Ночью потери воды минимальны. Кактусы проходят путь фотосинтеза С4 и хранят продукты в своих клетках. Когда солнце поднимается и температура повышается, кактусы закрывают поры в листве и, используя сохраненные продукты C4, завершают процесс фотосинтеза.

Кактус