Under fotosyntesen bruger planter energi fra solen til at danne sukker fra kuldioxid og vand. Efterhånden som temperaturerne stiger, bliver fotosyntesen imidlertid stadig mere ineffektiv i de fleste planter og reducerer deres produktivitet drastisk under varmt vejr. C4-planter - som kun udgør 3 procent af blomstrende planter - har udviklet et alternativt fotosyntesemåde, der giver dem mulighed for at bevare effektiviteten, selv under varmt vejr. Ifølge den pensionerede Harvard-biologiprofessor John W. Kimball, på trods af det lave antal C4-arter, udfører de en fjerdedel af fotosyntesen på land.
Almindelig majs overlever varme og lys sol gennem C4-fotosyntesen.Sukkerrør
De fleste planters fotosyntetiske effektivitet - den hastighed, hvormed de omdanner lysenergi til kemisk energi, de kan bruge til at styrke vækst og livsprocesser - ligger mellem 1 og 4 procent, hvor de højere værdier hører til kultiverede afgrøder. Sukkerrør, en C4-plante, demonstrerer en fotosyntetisk effektivitet på ca. 7 procent, en af de højest registrerede naturligt forekommende fotosyntetiske effektivitetsniveauer på Jorden. C4-fotosyntesen, der eliminerer noget af energisvindet ved fotosyntesen ved at isolere processer i forskellige dele af anlægget, tegner sig for sukkerrørens effektivitet. Sukkerrør er et af mange eksempler på C4-planter, der findes i troperne.
Sukkerrørmajs
Selvom de fleste C4-planter vokser i troperne, hvor konstant varme giver dem en adaptiv kant, bruger den vestlige verdens mest kendte afgrøde også C4-fotosyntesen. Faktisk står C4-fotosyntesen delvist for majs succes som afgrøde. I følge Grain Farmers of Ontario giver majsudbyttet det dobbelte af de fleste andre kornafgrøder, og majsplanter producerer også dobbelt så meget ny vækst om året som den gennemsnitlige tempererede skov. Når andre afgrøder vakler under de lange dage og høje varme sommerdage, der nedbryder deres evne til at syntetisere energi for sig selv, tillader C4-fotosyntesen majs at fortsætte effektiv energiproduktion, så planter kan vokse og trives selv under de mest udfordrende forhold.
majs
Kaktus
De fleste C4-planter fungerer ved at isolere fotosyntetiske processer i forskellige dele af planten, hvor høj varme ikke kan forårsage ineffektivitet. Kaktus hører imidlertid til en gruppe C4-planter kaldet CAM-planter, der bruger en form for C4-fotosyntesen, der udfører fotosyntetiske processer på forskellige tidspunkter af dagen for at maksimere effektiviteten og minimere vandtabet. Om natten åbner kaktus porerne i deres blade, der tillader kuldioxid - en nødvendig ingrediens til fotosyntesen - at komme ind. Hvis de åbnes i løbet af dagen, tegner disse porer også store vandtab, da vand fordamper fra dem. Om natten er vandtab minimalt. Kaktus gennemgår C4 fotosyntetisk vej og opbevarer produkterne i deres celler. Når solen stiger og temperaturerne eskalerer, lukker kaktus porerne i løvet og gennemfører de lagrede C4-produkter den fotosyntetiske proces.
Kaktus
