植物将光能转化为化学能的光合作用，主要有三种途径，是对不同环境的精巧适应。C3途径是最原始、最常见的形式，二氧化碳被直接固定成一个三碳化合物。但在高温、强光、干旱下，参与固碳的Rubisco酶会更多地与氧气结合（光呼吸），造成能量浪费。水稻、小麦等多为C3植物。为克服光呼吸，C4植物（如玉米、甘蔗）演化出空间上的“二氧化碳泵”机制：在叶肉细胞，二氧化碳先被固定成四碳化合物，然后运输到维管束鞘细胞再释放，浓缩二氧化碳，抑制光呼吸，从而在高温强光下效率更高。CAM途径（景天酸代谢，如仙人掌、菠萝）则是在时间上做文章：夜间气孔打开吸收二氧化碳，固定为有机酸储存；白天关闭气孔减少水分蒸腾，再释放二氧化碳进行光合作用。这是对极度干旱环境的极致适应。理解这些途径对应对全球变暖、改良作物有重要意义。
