你了解碳4植物吗?
在光合作用过程中,植物利用来自太阳的能量从二氧化碳和水中形成糖。然而,随着温度的升高,大多数植物的光合作用变得越来越低效,并且在炎热的天气中大大降低了它们的生产力。碳4植物 - 仅占开花植物的3% - 已经开发出一种替代的光合作用方法,即使在炎热的天气中也能保持效率。根据教授说法,尽管碳4植物物种的数量很少,但它们在陆地上进行了四分之一的光合作用。
甘蔗
大多数植物的光合作用效率 - 它们将光能转化为可用于推动生长和生命过程的化学能的速率 - 在1%到4%之间,较高的值属于栽培作物。甘蔗是一种碳4植物,其光合效率约为7%,是地球上有记录以来自然发生的光合效率水平最高的水平之一。碳4植物光合作用通过隔离植物不同部分的过程来消除光合作用的一些能量浪费,解释了甘蔗的效率。甘蔗是热带地区发现的碳4植物的众多例子之一。
玉米
虽然大多数碳4植物生长在热带地区,那里的恒定热量使它们具有适应性优势,但西方世界最熟悉的作物也使用碳4植物光合作用。事实上,碳4植物光合作用部分解释了玉米作为作物的成功。根据安大略省谷物农民的说法,玉米产量是大多数其他谷物作物的两倍,玉米植物每年产生的新生长量也是温带森林平均产量的两倍。由于其他作物在仲夏的漫长日子和高温下步履蹒跚,这降低了它们为自己合成能量的能力,碳4植物光合作用使玉米能够继续有效的能量生产,使植物即使在最具挑战性的条件下也能生长和茁壮成长。
仙人掌
大多数碳4植物通过隔离植物不同部分的光合作用过程来发挥作用,在这些部分,高热量不会导致效率低下。然而,仙人掌属于一组称为CAM植物的碳4植物,它们使用一种碳4光合作用形式,在一天中的不同时间进行光合作用过程,以最大限度地提高效率并最大限度地减少水分损失。晚上,仙人掌打开叶子上的孔隙,让二氧化碳(光合作用的必要成分)进入。如果在白天打开,这些孔隙也会造成大量的水分损失,因为水会从中蒸发。晚上,水损失很小。仙人掌经历C4光合作用途径并将产物储存在细胞中。随着太阳升起和温度升高,仙人掌关闭叶子中的孔隙,并使用储存的碳4植物产品完成光合作用过程。