Tijdens de fotosynthese gebruiken planten energie van de zon om suiker te vormen uit kooldioxide en water. Naarmate de temperaturen stijgen, wordt de fotosynthese echter inefficiënt in de meeste planten en vermindert hun productiviteit drastisch tijdens warm weer. C4-planten - die slechts 3 procent van de bloeiende planten omvatten - hebben een alternatieve manier van fotosynthese ontwikkeld waarmee ze hun efficiëntie kunnen handhaven, zelfs bij warm weer. Volgens de gepensioneerde professor in de biologie van Harvard, John W. Kimball, voeren ze ondanks het lage aantal C4-soorten een kwart van de fotosynthese op het land uit.
Gewone maïs overleeft hitte en felle zon door C4 fotosynthese.Suikerstok
De fotosynthetische efficiëntie van de meeste planten - de snelheid waarmee ze lichtenergie omzetten in chemische energie die ze kunnen gebruiken om groei en levensprocessen te voeden - varieert van 1 tot 4 procent, waarbij de hogere waarden behoren bij gecultiveerde gewassen. Suikerriet, een C4-plant, vertoont een fotosynthetische efficiëntie van ongeveer 7 procent, een van de hoogste geregistreerde natuurlijk voorkomende fotosynthetische efficiëntieniveaus op aarde. C4 fotosynthese, die een deel van de energieverspilling van fotosynthese elimineert door processen in verschillende delen van de plant te isoleren, is goed voor de efficiëntie van suikerriet. Suikerriet is een voorbeeld van een van de vele voorbeelden van C4-planten die in de tropen worden gevonden.
SuikerstokMaïs
Hoewel de meeste C4-planten in de tropen groeien waar ze door constante hitte een adaptieve voorsprong hebben, maakt het meest bekende gewas in de westerse wereld ook gebruik van C4-fotosynthese. C4-fotosynthese verklaart inderdaad gedeeltelijk het succes van maïs als gewas. Volgens de graanboeren van Ontario levert maïs het dubbele van de meeste andere graangewassen, en maïsplanten produceren ook twee keer zoveel nieuwe groei per jaar als het gemiddelde gematigde bos. Terwijl andere gewassen haperen onder de lange dagen en de hoge hitte van de midzomer die hun vermogen om zelf energie te synthetiseren vermindert, zorgt C4-fotosynthese ervoor dat maïs efficiënte energieproductie blijft voortzetten, waardoor planten kunnen groeien en bloeien, zelfs in de meest uitdagende omstandigheden.
Maïs
Cactus
De meeste C4-planten functioneren door fotosynthetische processen in verschillende delen van de plant te isoleren waar hoge hitte geen inefficiëntie kan veroorzaken. Cactussen behoren echter tot een groep van C4-planten, CAM-planten genaamd, die een vorm van C4-fotosynthese gebruiken die fotosynthetische processen op verschillende tijdstippen van de dag uitvoert om de efficiëntie te maximaliseren en waterverlies te minimaliseren. 'S Nachts openen cactussen de poriën in hun bladeren waardoor koolstofdioxide - een noodzakelijk ingrediënt voor fotosynthese - kan binnendringen. Als ze overdag worden geopend, zorgen deze poriën ook voor grote verliezen aan water, omdat er water uit verdampt. 'S Nachts zijn waterverliezen minimaal. Cactussen ondergaan de C4-fotosynthetische route en slaan de producten op in hun cellen. Terwijl de zon opkomt en de temperaturen escaleren, sluiten cactussen de poriën in het gebladerte en voltooien ze de fotosynthese met behulp van de opgeslagen C4-producten.
Cactus
