El regne vegetal ha desenvolupat diferents estratègies per sobreviure. Algunes són visibles, com les espines dels cactus per exemple, les quals no són més que fulles modificades que han substituït la capacitat de realitzar la fotosíntesi per la de protegir el cos d'aquestes plantes. Però hi ha altres que no ho són tant, com la de les anomenades plantes C4.
Són plantes que generalment viuen en regions àrides o semi-àrides, de manera que han evolucionat fins a aconseguir reduir la pèrdua de diòxid de carboni (CO2) durant la fotosíntesi, Ja que aquest és un gas essencial durant el procés de transformació de l'energia de Sol en aliment per a les plantes.
Característiques de la fotosíntesi de les plantes C4
Imatge - Wikimedia / Ninghui Shi
Per entendre millor a les plantes C4, explicarem primer la fotosíntesi que més coneixem, principalment per ser la que s'estudia des del col·legi, la C3. aquesta consisteix en l'absorció de l'energia solar i diòxid de carboni a través dels cloroplasts de les cèl·lules que es troben en les parts verdes o fotosintètiques de les plantes, i aigua per part de les arrels, per, mitjançant una sèrie de reaccions químiques, transformar-la en aliment.
Durant un primer moment, aquesta energia lumínica canvia a energia química, sent les molècules NADPH (nicotín adenín dinucleòtid fosfat) i l'ATP (adenosina trifosfat, les primeres en emmagatzemar-la. Però després, aquestes molècules sintetitzen els hidrats de carboni a mesura que el diòxid de carboni es redueix.
L'última etapa d'aquest procés és quan les plantes utilitzen l'energia que han aconseguit durant el dia per fixar el carboni de l'diòxid de carboni en forma de glucosa. Això forma part del cicle de Calvin.
Però la fotosíntesi de les plantes C4 és diferent. Elles tenen dos tipus de cloroplasts. Uns estan al costat dels vasos conductors (podríem dir que són l'equivalent a les venes dels animals), i altres que es troben en les cèl·lules de parènquima clorofíl·lic perifèric, que són les que es troben més a prop dels marges de les fulles. Aquestes últimes es diuen també cèl·lules mesòfiles, i són les que posseeixen els cloroplasts que fixaran el diòxid de carboni amb l'ajuda de la molècula PEPA (àcid fosfoenolpirúvic) i l'enzim fosfoenolpiruvat carboxilasa.
A partir d'aquestes molècules, es generarà àcid oxalacètic, el qual està compost per 4 carbonis (Que és pel que es coneixen com plantes C4). Aquest es transforma després en àcid màlic, i és llavors quan passa als cloroplasts que contenen les cèl·lules internes dels vasos conductors a través dels plasmodesmes (són estructures que posseeix la paret que envolta el nucli de la cèl·lula, el citoplasma). En ells s'alliberarà el CO2, i el cicle de Calvin podrà continuar.
El clima i les plantes C4
Les plantes que viuen en zones càlides i seques tenen moltes més dificultats que la resta per evitar la pèrdua d'aigua. Però per viure cal respirar, i a el fer-ho és inevitable perdre aigua. Per això, quan les temperatures són altes els estomes (porus) de les fulles es tanquen, i a el fer-ho l'oxigen que es va generar durant la fotosíntesi augmenta la seva concentració.
En situacions normals, quan la quantitat d'oxigen i de diòxid de carboni està equilibrada, l'enzim que encarregada de fixar el carboni (RuBisCO) pot complir amb la seva funció sense problema. però quan la concentració de CO2 és inferior a la del oxigen, aquest enzim catalitza aquest últim gas i no el CO2, Que és el que passa a les plantes C4.
Aquestes són molt especials, perquè a més de tenir dos tipus de cloroplasts (veure apartat superior), l'enzim fosfoenolpiruvat carboxilasa, que és una de les que intervenen en la fixació de carboni, suporta concentracions altes d'oxigen.
Quins són els avantatges de les plantes C4?
Són diverses i importants avantatges les que tenen aquestes plantes:
- En general, creixen més ràpid que les plantes C3.
- Aprofiten millor el carboni, Ja sigui per produir més arrels i / o més fulles.
- Perden menys aigua a l'realitzar la fotosíntesi (segons aquest article, S'estima que perden 277 molècules d'aigua per cada molècula de CO2, mentre que les plantes C3 perden 833 molècules d'aigua per cadascuna de CO2 que fixen).
- Impulsen la producció de glucosa, Que és el resultat final de la fotosíntesi.
- Poden viure en terrenys en els quals hi ha poca aigua.
Per tot això, són cada vegada més interessants, especialment per conrear en els climes secs.
Quines són les plantes C4?
Hi ha moltes plantes que fan la fotosíntesi C4. Per exemple, el blat de moro, el gram, l'amarant, la canya de sucre, la melca, o el sègol. Són aquelles que tenen els teixits menys densos que els que tenen les originàries de climes temperats, com ara els aurons o les camèlies.
Per tot això, conèixer-les pot ser de gran utilitat per saber què conrear en terrenys en els quals hi ha poca disponibilitat d'aigua.