Regatul plantelor a dezvoltat diferite strategii pentru a supraviețui. Unele sunt vizibile, cum ar fi spini de cactus, de exemplu, care nu sunt altceva decât frunze modificate care au înlocuit capacitatea de fotosinteză cu cea de a proteja corpul acestor plante. Dar există și altele care nu sunt așa, precum așa-numitul C4 plante.
Sunt plante care trăiesc în general în regiuni aride sau semi-aride, deci au evoluat pentru a reduce pierderea de dioxid de carbon (CO2) în timpul fotosintezei, deoarece acesta este un gaz esențial în timpul procesului de transformare a energiei Soarelui în hrană pentru plante.
Caracteristicile fotosintezei plantelor C4
Imagine - Wikimedia / Ninghui Shi
Pentru a înțelege mai bine plantele C4, vom explica mai întâi fotosinteza pe care o cunoaștem cel mai bine, în principal pentru că este cea care se studiază la școală, C3. Este constă în absorbția energiei solare și a dioxidului de carbon prin cloroplastele celulelor găsite în părțile verzi sau fotosintetice ale plantelor, și apă din rădăcini, pentru ao transforma în alimente printr-o serie de reacții chimice.
La început, această energie luminoasă se transformă în energie chimică, fiind moleculele NADPH (nicotină adenină dinucleotid fosfat) și ATP (adenozin trifosfat, primul care o stochează. Dar mai târziu, aceste molecule sintetizează carbohidrați pe măsură ce se reduce dioxidul de carbon.
Ultima etapă a acestui proces este atunci când plantele folosesc energia pe care au obținut-o în timpul zilei pentru a fixa carbonul dioxidului de carbon sub formă de glucoză. Aceasta face parte din ciclul Calvin.
Dar fotosinteza la plantele C4 este diferită. Au două tipuri de cloroplaste. Unele sunt lângă vasele conducătoare (am putea spune că sunt echivalente cu venele animalelor), iar altele care se găsesc în celulele parenchimului periferic al clorofilei, care sunt cele care sunt mai aproape de marginile frunzelor. Acestea din urmă sunt, de asemenea, numite celule mezofile și sunt cele care au cloroplaste care vor fixa dioxidul de carbon cu ajutorul moleculei PEPA (acid fosfoenolpiruvic) și a enzimei fosfoenolpiruvat carboxilază.
Din aceste molecule, se va genera acid oxaloacetic, care este compus din 4 atomi de carbon (motiv pentru care sunt cunoscute sub numele de plante C4). Acesta este apoi transformat în acid malic și atunci trece la cloroplastele care conțin celulele interne ale vaselor conducătoare prin plasmodesme (acestea sunt structuri pe care le are peretele care înconjoară nucleul celulei, citoplasma). CO2 va fi eliberat în ele, iar ciclul Calvin poate continua.
Clima și plantele C4
Plantele care trăiesc în zone calde și uscate au mult mai multe dificultăți decât restul pentru a evita pierderea apei. Dar pentru a trăi trebuie să respiri și, făcând acest lucru, este inevitabil să pierzi apă. Prin urmare, atunci când temperaturile sunt ridicate, stomatele (porii) frunzelor se închid și, astfel, oxigenul generat în timpul fotosintezei își mărește concentrația.
În situații normale, când cantitatea de oxigen și dioxid de carbon este echilibrată, enzima care este responsabilă de fixarea carbonului (RuBisCO) își poate îndeplini funcția fără probleme. Dar când concentrația de CO2 este mai mică decât cea de oxigen, această enzimă catalizează ultimul gaz și nu CO2, ceea ce se întâmplă la plantele C4.
Acestea sunt foarte speciale, deoarece pe lângă faptul că au două tipuri de cloroplaste (vezi secțiunea superioară), enzima fosfoenolpiruvat carboxilază, care este una dintre cele implicate în fixarea carbonului, susține concentrații ridicate de oxigen.
Care sunt avantajele plantelor C4?
Există câteva avantaje importante pe care aceste plante le au:
- De obicei, crește mai repede decât plantele C3.
- Folosesc mai bine carbonul, fie pentru a produce mai multe rădăcini și / sau mai multe frunze.
- Pierde mai puțină apă în timpul fotosintezei (conform acest articol, se estimează că pierd 277 de molecule de apă pentru fiecare moleculă de CO2, în timp ce plantele C3 pierd 833 molecule de apă pentru fiecare din CO2 pe care o fixează).
- Creșteți producția de glucoză, care este rezultatul final al fotosintezei.
- Pot trăi pe uscat unde este puțină apă.
Din toate aceste motive, ele devin din ce în ce mai interesante, în special pentru creșterea în climatul uscat.
Ce sunt plantele C4?
Există multe plante care realizează fotosinteza C4. De exemplu, porumb, iarbă, amarant, trestie de zahăr, sorg sau secară. Sunt cele care au țesuturi mai puțin dense decât cele care provin din climă temperată, cum ar fi arțari sau camelii, de exemplu.
Prin urmare, cunoașterea lor poate fi foarte utilă pentru a ști ce să crească în zonele în care există puțină disponibilitate de apă.