Wenn das Wetter heiß und trocken ist, schließen Pflanzen ihre Spaltöffnungen, um Wasserverlust zu verhindern. Infolgedessen sinkt der Kohlendioxidgehalt in den Pflanzenzellen und der Sauerstoffgehalt steigt. Dies führt zur Photorespiration, einem chemischen Prozess, bei dem Pflanzen Sauerstoff verwenden und Kohlendioxid freisetzen, anstatt Kohlendioxid zu verwenden. Die Photorespiration ist für Pflanzen nicht ideal, da sie giftige Verbindungen freisetzt und weit weniger Energie bindet als die Photosynthese.
Photorespiration ist ein Problem, mit dem viele Pflanzenarten an heißen, trockenen Tagen konfrontiert sind. Wenn Pflanzen normal Photosynthese betreiben, werden pro Reaktion zwei Moleküle G3P produziert. Nach einer Reihe zusätzlicher chemischer Reaktionen werden diese G3P-Moleküle zur Herstellung von Glukose verwendet, die die Pflanze später zur Energiegewinnung abbaut. Die Photorespiration ist bei der Energiespeicherung weitaus weniger effizient als die Photosynthese. Es produziert nur ein G3P-Molekül zusammen mit einem giftigen Phosphoglycolat-Molekül, das die Pflanze Energie aufwenden muss, um sie in eine ungiftige Substanz umzuwandeln.
Einige Pflanzen haben Mechanismen entwickelt, um kostspielige Photorespirationsreaktionen zu vermeiden, wenn Kohlendioxid knapp wird. CAM-Pflanzen, wie Orchideen und Kakteen, verwenden einen Stoffwechselweg namens Crasulacea-Säuremetabolismus, um Kohlendioxid nachts in eine organische Säure umzuwandeln, wenn die Spaltöffnungen sicher geöffnet sind. Tagsüber, wenn die Spaltöffnungen geschlossen sind, werden diese organischen Säuren abgebaut, um Kohlendioxid freizusetzen, damit die Pflanze die Photosynthese fortsetzen kann.
