Plantas C3, C4 e CAM: Saiba às Diferenças e Adaptações destas Plantas

Plantas C3, C4 e CAM: Saiba às Diferenças e Adaptações destas Plantas

As plantas evoluíram diversas estratégias para realizar a fotossíntese e sobreviver em diferentes ambientes. Entre essas estratégias, destacam-se os três principais mecanismos de fixação de carbono: C3, C4 e CAM. Essas variações ocorrem em resposta a fatores ambientais, como disponibilidade de água, temperatura e concentração de dióxido de carbono (CO₂) na atmosfera. Neste artigo, exploraremos as características de cada tipo de planta, suas adaptações e as diferenças entre esses mecanismos de fotossíntese.

1. Plantas C3

A maioria das plantas na Terra segue o processo de fotossíntese C3. Aproximadamente 85% das plantas pertencem a este grupo, incluindo culturas importantes como trigo, arroz, soja, batata e a maioria das plantas de folhas largas. O termo “C3” se refere à produção de um composto de três carbonos (3-fosfoglicerato) como o primeiro produto estável da fixação de carbono no ciclo de Calvin.

Características das plantas C3

Ambientes favoráveis: As plantas C3 prosperam em climas temperados e regiões onde a água é abundante e as temperaturas não são extremamente altas.

Fotossíntese: O ciclo de Calvin, onde ocorre a fixação de carbono, é o processo primário de fotossíntese. O CO₂ é diretamente fixado pela enzima rubisco (ribulose-1,5-bisfosfato carboxilase-oxigenase).

Perda de eficiência: A rubisco pode agir tanto como uma carboxilase (fixando CO₂) quanto como uma oxigenase (fixando O₂), o que causa um fenômeno chamado fotorrespiração. A fotorrespiração reduz a eficiência da fotossíntese, especialmente em condições de alta temperatura e baixa concentração de CO₂.

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Limitações

As plantas C3 são menos eficientes em climas quentes e secos, pois perdem muita água através da transpiração e sofrem com a fotorrespiração. Como a rubisco tem afinidade tanto por oxigênio quanto por CO₂, em climas quentes, o aumento da fotorrespiração compromete a produtividade.

Alguns exemplos de Plantas C3:

• Trigo   (Triticum spp.);
• Arroz  (Oryza sativa);
• Soja  (Glycine max);
• Batata  (Solanum tuberosum);
• Feijão  (Phaseolus vulgaris);
• Espinafre  (Spinacia oleracea).

2. Plantas C4

As plantas C4 evoluíram um mecanismo especializado de fixação de carbono que permite maior eficiência em climas quentes e secos. As culturas agrícolas como o milho, a cana-de-açúcar e o sorgo utilizam a fotossíntese C4, assim como algumas gramíneas. O nome “C4” refere-se ao primeiro composto formado na fixação de carbono, que contém quatro átomos de carbono (oxaloacetato).

Características das plantas C4

Separação espacial da fixação de carbono: Nas plantas C4, a fixação de carbono e o ciclo de Calvin são separados em dois tipos diferentes de células. O CO₂ é inicialmente fixado nas células do mesofilo, onde é convertido em um composto de quatro carbonos. Esse composto é então transportado para as células da bainha vascular, onde o CO₂ é liberado para ser usado no ciclo de Calvin.

Minimização da fotorrespiração: Esse mecanismo evita a fotorrespiração, já que a concentração de CO₂ é mantida alta nas células da bainha vascular, onde ocorre o ciclo de Calvin.

Ambientes favoráveis: As plantas C4 são mais comuns em regiões tropicais e subtropicais, onde a luz é intensa, as temperaturas são elevadas e a água pode ser escassa.

Vantagens:

As plantas C4 são mais eficientes no uso da água e do nitrogênio em comparação com as plantas C3, especialmente em ambientes com altas temperaturas e seca. Elas têm menor necessidade de abrir os estômatos para absorver CO₂, o que reduz a perda de água por transpiração.

Alguns exemplos de Plantas C4:

• Milho  (Zea mays);
• Cana-de-açúcar (Saccharum officinarum);
• Sorgo (Sorghum bicolor);
• Capim-elefante (Pennisetum purpureum);
• Capim braquiária (Brachiaria spp.).

3. Plantas CAM

As plantas CAM (Metabolismo Ácido das Crassuláceas) evoluíram para sobreviver em ambientes extremamente áridos, como desertos. Elas são frequentemente encontradas em cactos, suculentas e algumas espécies de bromélias. O metabolismo CAM é uma adaptação extrema para conservar água, e seu nome deriva da família Crassulaceae, onde essa via foi inicialmente descoberta.

Características das plantas CAM

Separação temporal da fixação de carbono: As plantas CAM abrem seus estômatos à noite para absorver CO₂, quando as temperaturas são mais baixas e a perda de água é menor. O CO₂ é fixado em ácidos orgânicos de quatro carbonos (como ácido málico) e armazenado nas vacúolos das células. Durante o dia, os estômatos permanecem fechados, e o CO₂ armazenado é liberado dos ácidos para ser utilizado no ciclo de Calvin.

Ambientes favoráveis: As plantas CAM são altamente eficientes em conservar água, o que as torna bem adaptadas a climas desérticos e regiões com escassez de água.

Vantagens

Eficiência no uso da água: O principal benefício das plantas CAM é a capacidade de realizar a fotossíntese com uma quantidade mínima de água. Ao abrir seus estômatos à noite, essas plantas perdem menos água do que as plantas C3 e C4 que abrem seus estômatos durante o dia.

Adaptação ao estresse hídrico: As plantas CAM conseguem prosperar em condições de seca severa, onde outras plantas teriam dificuldades para sobreviver.

Alguns exemplos de plantas CAM:

• Cactos   (família Cactaceae);
• Ananás  (Ananas comosus);
• Bromélias   (família Bromeliaceae);
• Agave (Agave spp.);
• Orquídeas (família Orchidaceae).

Comparação entre Plantas C3, C4 e CAM