Plantas C3, C4 e CAM

C3, C4 e CAM são estratégias distintas de fixação de carbono que convergem no Ciclo de Calvin para a produção de açúcares a partir do CO₂. O que muda entre elas não é a maneira como cada planta faz o CO₂ chegar até a enzima Rubisco no momento certo e no lugar certo. Esse arranjo define a eficiência em diferentes combinações de luz, temperatura e disponibilidade hídrica e, por consequência, explica a distribuição ecológica e o desempenho agronômico de cada grupo.

PLANTAS C3

As plantas C3 são a grande maioria no ecossistema terrestre, representando cerca de 85% das espécies. Fazem parte desse grupo as leguminosas como alfafa, soja e feijão e gramíneas de inverno como trigo e cevada. Essas plantas são menos eficientes no uso da água, sendo mais suscetíveis a altas temperaturas devido ao seu sistema fotossintético.

A planta abre seus estômatos para capturar o CO2 da atmosfera. A enzima Rubisco (ribulose-1,5-bifosfato carboxilase/oxigenasse) pega o CO2 e o transforma em uma estrutura de 3 carbonos, a PGA (ácido 3-fosfoglicérico), por isso o nome C3, pois forma a estrutura com 3 carbonos. Reações vão acontecendo e se forma o Ciclo de Calvin, que gera a glicose, extremamente importante para o metabolismo. 

Um detalhe importante é que as plantas C3 não estocam CO2. Se elas quiserem fazer fotossíntese, precisam abrir os estômatos para capturar o CO2, porém, isso tem um custo: a perda de água. Mas, se a planta manter seus estômatos fechados para evitar perder água, a Rubisco acaba utilizando o oxigênio para fazer o Ciclo de Calvin, afinal ela é uma carboxilase/oxigenase.

Quando a Rubisco se liga ao oxigênio e joga-o par ao ciclo, inicia-se um processo chamado fotorrespiração. Com isso, não há formação de glicose e, pra piorar, acontece o consumo de ATP, ou seja, não se formam açucares e ainda há gasto energético. 

PLANTAS C4

As plantas C4, por sua vez, armazenam CO2 e tem o mecanismo de captura e o Ciclo de Calvin em espaços fisicamente separados: célula do mesófilo e célula da bainha do feixe vascular.

Após a captura do CO2, ele é convertido pela enzima PEP Carboxilase (fosfoenolpiruvato carboxilase) em oxaloacetato, estrutura com 4 carbonos, por isso C4. O oxaloacetato é convertido em malato ou aspartato, que é transportado para a bainha do feixe, sendo descarboxilado, liberando um CO2 que é capturado pela enzima Rubisco e incia-se o Ciclo de Calvi, gerando açucares. 

Por armazenarem o CO2, as plantas C4 não entram em fotorespiração, porém, regenerar  PEP a partir do piruvato exige gasto de energia na forma de ATP. Essa troca compensa quando o ambiente é caracterisado por falta de água, altas temperaturas e intensos períodos luminosos. 

Desta forma, plantas C4 são melhores adaptadas em ambientes mais secos. Entram nesse grupo plantas como a cana de açucar e o milho. E por esse mecanismo ser mais eficientes no uso da água, a caracteristica dessas plantas são portes maiores e maior desenvolvimento vegetal. Isso fica visível quando comparamos uma soja (C3) a um milho (C4) ou uma cana de açucar (C4) a um trigo (C3).

PLANTAS CAM

As plantas CAM, Metabolismo Ácido das Crassuláceas, tem esse nome pois foi um mecanismo descoberto originalmente nas crassuláces. Tem um mecanismo fotossintético muito parecido com as plantas C4, poré, ao inves de terem uma separação física dos processos, tem uma separação temporal. Ou seja, dividem seus processos em dia e noite. 

À noite, com o ar mais fresco e úmido, os estômatos se abrem e o CO2 é capturado. A PEP carboxilase fixa CO₂ em oxaloacetato, convertido em malato, que é estocado como ácido málico nos vacúolos.

De dia, os estômatos permanecem fechados para economizar água. O ácido málico é descarboxilado, liberando CO₂ dentro da célula; a Rubisco recebe esse CO₂ e o ciclo de Calvin produz açúcares com perdas mínimas de água.

Essa adaptação confere altíssima eficiência no uso da água, ideal para ambientes áridos ou sazonalmente secos. O custo é um crescimento mais lento: manter estoques e rodar as etapas em tempos distintos tem ônus energético e limita fluxo de carbono. São exemplos: cactáceas, agaves, abacaxi, muitas suculentas e várias orquídeas.

Exemplos agronômicos e implicações práticas

• Grãos C3 (trigo, arroz, soja) tendem a reduzir produtividade sob ondas de calor e seca por conta da fotorrespiração. Práticas de manejo hídrico, época de semeadura e melhoramento genético para eficiência fotoquímica ajudam a mitigar perdas.
• Culturas C4 (milho, cana, sorgo) aproveitam melhor alta irradiância e temperaturas elevadas, com EFU (eficiência no uso da água) superior. São estratégicas em ambientes tropicais e safrinha.
• CAM (abacaxi, agave): produção viável onde água é o fator limitante. Sistemas com baixa lâmina d’água e solos rasos podem se beneficiar dessas espécies.

No fim, as três estratégias são maneiras diferentes de garantir que o ciclo de Calvin receba carbono com a melhor relação entre energia gasta, água preservada e calor tolerado. C3 se destacam quando o clima favorece trocas gasosas amplas e estáveis. C4 assumem protagonismo quando a combinação de alta luz, temperatura elevada e limitação hídrica prejudicam a Rubisco. CAM leva a economia de água ao limite funcional, deslocando a captação de CO₂ para a noite e sustentando a fotossíntese diurna com estoques internos. Conhecer essas rotas não é apenas um exercício teórico; é base para planejar ambientes de cultivo, ajustar o manejo hídrico e nutricional e alinhar expectativas de produtividade às condições de cada safra e de cada ambiente.