Během fotosyntézy rostliny využívají energii ze slunce k tvorbě cukru z oxidu uhličitého a vody. S rostoucí teplotou se však fotosyntéza stává ve většině rostlin stále neefektivnější a během horkého počasí drasticky snižuje jejich produktivitu. Rostliny C4 - které obsahují pouze 3 procenta kvetoucích rostlin - vyvinuly alternativní způsob fotosyntézy, který jim umožňuje udržovat účinnost i za horkého počasí. Podle bývalého profesora biologie Harvardu Johna W. Kimballa, i přes nízký počet druhů C4, provádí čtvrtinu fotosyntézy na souši.
Běžná kukuřice přežívá teplo a jasné slunce fotosyntézou C4.Cukrová třtina
Fotosyntetická účinnost většiny rostlin - rychlost, jakou přeměňují světelnou energii na chemickou energii, kterou mohou použít k růstu energie a životním procesům - se pohybuje mezi 1 a 4 procenty, přičemž vyšší hodnoty patří pěstovaným plodinám. Sugarcane, závod C4, vykazuje fotosyntetickou účinnost asi 7 procent, což je jedna z nejvyšších zaznamenaných přirozeně se vyskytujících úrovní fotosyntetické účinnosti na Zemi. Fotosyntéza C4, která eliminuje část energetického odpadu z fotosyntézy izolováním procesů v různých částech rostliny, odpovídá účinnosti cukrové třtiny. Cukrová třtina je příkladem jednoho z mnoha příkladů rostlin C4 vyskytujících se v tropech.
Cukrová třtinaKukuřice
Ačkoli většina rostlin C4 roste v tropech, kde jim konstantní teplo dává adaptivní okraj, nejznámější plodina západního světa také používá fotosyntézu C4. Fotosyntéza C4 částečně odpovídá úspěchu kukuřice jako plodiny. Podle Grain Farmers of Ontario jsou výnosy kukuřice dvojnásobné než u většiny ostatních obilnin a rostliny kukuřice také produkují dvakrát tolik nového růstu ročně než průměrný mírný les. Vzhledem k tomu, že jiné plodiny v dlouhých dnech ztrácejí a vysoké teplo slunovratu, které snižuje jejich schopnost syntetizovat energii pro sebe, fotosyntéza C4 umožňuje kukuřici pokračovat v účinné produkci energie, což rostlinám umožňuje růst a prosperovat i v těch nejnáročnějších podmínkách.
Kukuřice
Kaktus
Většina rostlin C4 funguje tak, že izoluje fotosyntetické procesy v různých částech rostliny, kde vysoké teplo nemůže způsobit neefektivitu. Kaktusy však patří do skupiny C4 rostlin zvaných CAM rostliny, které používají formu C4 fotosyntézy, která provádí fotosyntetické procesy v různých denních dobách, aby maximalizovala účinnost a minimalizovala ztráty vody. V noci kaktusy otevírají v listech póry, které umožňují vstup oxidu uhličitého - nezbytné složky fotosyntézy. Pokud jsou tyto póry otevřeny během dne, představují také velké ztráty vody, protože se z nich odpařuje voda. V noci jsou ztráty vody minimální. Kaktusy procházejí C4 fotosyntetickou cestou a ukládají produkty do svých buněk. Jak slunce stoupá a teploty stupňují, kaktusy uzavírají póry v listech a pomocí uložených produktů C4 dokončují fotosyntetický proces.
Kaktus
