Фотосинтетическая активность разных растений не одинакова. Есть лидеры фотосинтетической эффективности, которые лучше используют падающий на них чем их соседи.
Большинство растений С4 — это злаковые. C4-растения составляют 5 % от общей растительной биомассы мира при том, что занимают 3 % от общего количества видов растений.
По графику видно, что растения с фотосинтезом С4 очень эффективно захватывают и усваивают углекислый газ, при малых его концентрациях. Возможно, что это эволюционный ответ на снижение концентрации углекислого газа, за счет его «выедания» растениями и запасанием в связанных формах.
С4 фотосинтез плохо работает в тени и при низких температурах.
В то время как при фотосинтезе С 3 во всех хлоропластах идут реакции как световой, таи и темновой фазы фотосинтеза. А хлоропласты растений С 4 специализированны по этому признаку, они даже пространственно разнесены, одни в пучке, вторые в обкладке этого пучка.
Цитата: «C4-фотосинтез, или цикл Хэтча — Слэка, — путь связывания углерода, характерный для высших растений, первым продуктом которого является четырёхуглеродная щавелевоуксусная кислота, а не трёхуглеродная 3-фосфоглицериновая кислота, как у большинства растений с обычным C3-фотосинтезом»
«Ими заселено всего 17 % поверхности Земли, но они осуществляют около 30 % наземного фотосинтеза. Всего известно около 8100 видов, использующих C4-путь фиксации углерода, все они относятся к цветковым растениям. Большинство C4-растений произрастает в тропиках и субтропиках ниже широты 45° в условиях высокой температуры, недостатка воды и обилия солнечного света»
Фиксация углерода производится при помощи ферментов — фосфоенолпируваткарбоксилазы (ФЕП-карбоксилаза). Эти ферменты в разных растениях С4 по разному зависимы от температуры окружающего воздуха. К примеру кукуруза – это типичное растение С4, но в холодном климате его преимущества в процессе фотосинтеза может быть «сведена на нет», из за того что в холодных условиях фермент не работает.
Но растения С4 могут расти в более засушливом климате, это их свойство определяется тем, что «из за эффективного захвата CO2 растение закрывает устьица на листе, быстрее и это предотвращает потери воды при испарении.
Тем более, что засушливые территории часто совпадают с повышенным уровнем инсоляции, что очень важно для растений С4.
Растения С4 были выделены после 1954 года, когда при изучении особенностей фотосинтеза сахарного тростника были выделены особенности биосинтеза в сахарном тростнике в отличии от других растений. В 1970 году Хэтч и Слэк описали и доложили подробную схему С4-фотосинтеза.
Какие растения от носятся к группе С4 ?
- Сахарный тросник
- Кукуруза
- Мискантус
- Сорго
- Росичка (хорошее пастбищное растение)
- Амарант
- Портулак
- Иван-чай
- Марь
- ТопинамбурМорская зелёная макроводоросль Udotea flabellum
- Одноклеточная диатомею Thalassiosira
- Hydrilla verticillata
- Безлистная осока Элеохарис живородящий (может С3 и С4 осуществлять)
Безлистная осока Элеохарис живородящий (может С3 и С4 осуществлять) Если растет под водой то фотосинтез идет по пути С3, при высыхании водоема растение переключается на путь С4. (в том числе меняется морфология побегов).
Растения с4 можно определить и по морфологии. Так например
кранц-анатомия листа отличает от других растений. Проводящие пучки имеют вокруг себя покровы из двух слоев зелёных клеток. (то есть строения типа корона
Kranz — корона, венец).
Интересно, что такую отличную структуру листовой пластины описали задолго до выделения С4 растений, за много лет , аж в 1884 году. то спустя почти 90 лет стало понятно, для чего такая морфология потребовалась растениям, которые научились проводить фотосинтез по иному пути.