凡心反省

前幾天跟武龍逛菜園時，我說到甘蔗長得好快。武龍回答：「因為甘蔗是碳四植物，光合作用效率高。」我聽得橅煞煞，當下決定一定要找找資料。

一查網路，發現這些在中國可是國、高中生必學的生物課程內容，台灣則是在大學的一些特定課程才會教。似乎有點＂我們的教育已經輸人了＂的憂慮。(不過我內心並不認為這是大家都必須詳盡了解的常識，只要有點概念就可以了。)

摘要對農夫有利用價值的資料供大家參考。如果想進一步了解，那就自己查網路了。

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三種類型的光合作用

C₃植物：行光合作用時，CO₂在卡爾文循環中首先被固定為三個碳的磷酸甘油酸。一般植物如稻米、小麥與向日葵均屬此類。C₃植物生長於水分陽光充足的環境下，氣孔可以常開，也因此只要在光照充足下，就能直接在光反應後進行卡爾文循環以產生葡萄糖。但若當光照過於強烈、氣溫偏高以致水分不足時，氣孔就會關閉，以免過多的水分喪失。這時細胞中氧氣的濃度會因無法排出而累積升高，二氧化碳濃度則因氣孔關閉無法進入細胞而下降，因此會反過來進行「光呼吸」而產生CO₂。然而光呼吸無法產生能量而只能產生CO₂，對於植物的生長並無幫助。

C₄植物：許多生長在亞熱帶或熱帶地區的植物為減少蒸散作用，除葉肉細胞排列緊密外，維管束外圍尚有一層排列緊密的束鞘細胞圍繞。首先將CO₂固定成四個碳的草醋酸，草醋酸再被分解，釋放出CO₂再參與卡爾文循環。卡氏循環在束鞘細胞中進行。如甘蔗、玉米與一些生長於熱帶地區的雜草均屬此類。一般認為光合作用的效率較高。C₄植物生長於高溫、光照強烈或水分不足的地區，因此氣孔開放的時間有限。C₄植物是先在葉肉細胞於氣孔有限開放的時間內將CO₂轉換成有機酸，累積在植物體內，再轉換到維管束鞘細胞進行卡氏循環。

CAM植物 ：景天酸代謝的植物大多生長在乾旱或沙漠等極端缺水地區，為減少水分蒸發，氣孔白天關、晚上開。夜間氣孔開放，CO₂被固定為草醋酸；日間氣孔關閉，有機酸被分解釋出CO₂，再參與卡爾文循環。如鳳梨、石蓮與仙人掌等。(CAM 植物與四碳植物不同之處：CAM 植物兩次固碳作用都在相同的細胞內進行，只是進行的時間不同 。) 

 C₃植物能直接進行卡爾文循環，以能量產生來說，比需要兩階段才能進行卡爾文循環的C₄植物來說就較具「經濟效果」。只是C₄植物的這種產生葡萄糖方式，卻能克服較困難的環境，因此兩種植物並無優劣之分就是了。

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我的感想是，如果日照好、溫度不是太高、水分充足時，C₃植物可以生長得很好，不輸C₄植物。但是近年台灣夏季溫度高，加上我們沒有勤澆水，C₄植物的生長應該比較好。如果地球的氣候真如預期變得更高溫，雨水分布更不均勻，C₄植物會比較適應，大家要學著吃甘蔗、玉米當主食了。