Introdução
A fotossíntese é o processo através do qual
os organismos autótrofos conseguem sintetizar alimento e matéria orgânica a
partir de elementos inorgânicos. Os vegetais, por exemplo, utilizam a clorofila
como substância precursora deste processo.
Entretanto, para que uma planta consiga
realizar o processo de fotossíntese de forma adequada é necessário um conjunto
de fatores diversos, internos ou externos. Como internos, podemos destacar,
entre outros, a presença de nutrientes, a idade da folha, a quantidade de água
presente; como fatores externos temos como exemplo, a luz, a disponibilidade
água, a temperatura e etc.
Os principais fatores que influenciam no
processo são: luz, concentração de gás carbônico e temperatura.
Por ser um processo que ocorre naturalmente,
os mecanismos que comprovam a influência dos fatores citados acima foram
baseados em estudos e testes feitos com a retirada e a colocação de determinado
fator. Assim, se tivermos uma condição ideal de luminosidade e uma concentração
adequada de gás carbônico, poderemos analisar os efeitos da variação da
temperatura sobre o processo da fotossíntese.
Fatores que influenciam a fotossintética
Para que a
fotossíntese seja realizada com sucesso, ela depende de alguns fatores importantes.
Estes fatores podem ser internos ou externos
Estes fatores podem ser internos ou externos
Internos: quantidade de
pigmentos, a composição das folhas, presença de nutrientes, a aglomeração de
compostos fotossíntetizadores no cloroplasto, entre outros.
Externos: a intensidade da luz e da hidratação, temperatura, entre outros.
Externos: a intensidade da luz e da hidratação, temperatura, entre outros.
Todos estes fatores
agem de maneira independente um do outro, porém se um desses fatores não
estiver contribuindo com a sua parte, ele estará reduzindo a intensidade da
fotossíntese.
Este princípio foi
apresentado em 1995 por Blackmann, e foi chamado de “principio do fator limitante”.
O
crescimento das plantas depende da actividade fotossintética. Esta é fortemente
influenciada por vários factores ambientais. Num determinado habitat, a luz e a
temperatura variam significativamente ao longo de um dia, por conseguinte, a
fotossíntese ocorre a uma taxa abaixo do seu valor máximo durante parte do
tempo.
Para
reconhecer até que ponto os factores ambientais influenciam a taxa de
fotossíntese, foi realizada uma experiência com plantas de sardinheira, em
diferentes condições experimentais. Nos doze ensaios realizados, foram
utilizadas lotes de plantas com o mesmo grau de desenvolvimento, submetidas a
concentrações de dióxido de carbono e a temperaturas que variaram de acordo com
a Tabela II. Nestes ambientes, as condições de humidade e de intensidade
luminosa foram semelhantes e não limitantes
A intensidade com a qual uma célula executa a
fotossíntese pode ser avaliada pela quantidade de oxigênio que ela libera para
o ambiente, ou pela quantidade de CO2 que ela consome.
Quando se mede a taxa de fotossíntese de uma
planta, percebe-se que essa taxa pode aumentar ou diminuir, em função de certos
parâmetros. Esses parâmetros são conhecidos como fatores limitantes da
fotossíntese. A fotossíntese tem alguns fatores limitantes,
alguns intrínsecos e outros extrínsecos.
Fatores limitantes intrínsecos
Disponibilidade de pigmentos
fotossintetizantes
Como a clorofila é a responsável principal
pela captação da energia limunosa, a sua falta restringe a capacidade de
captação da energia e a possibilidade de produzir matéria orgânica.
Disponibilidade de enzimas e de cofatores
Todas as reações fotossintéticas envolvem a
participação de enzimas e de co-fatores, como os aceptores de elétrons e os
citocromos. A sua quantidade deve ser ideal, para que a fotossíntese aconteça
com a sua intensidade máxima.
Fatores limitantes extrínsecos
A concentração de CO2
O CO2 (gás carbônico ou dióxido de
carbono) é o substrato empregado na etapa química como fonte do carbono que é
incorporado em moléculas orgânicas. As plantas contam, naturalmente, com duas
fontes principais de CO2: o gás proveniente da atmosfera, que penetra nas
folhas através de pequenas aberturas chamadas estômatos, e o gás liberado na
respiração celular.
Sem o CO2, a intensidade da fotossíntese é
nula. Aumentando-se a concentração de CO2 a intensidade do processo também
se eleva. Entretanto, essa elevação não é constante e ilimitada. Quando todo o
sistema enzimático envolvido na captação do carbono estiver saturado, novos
aumentos na concentração de CO2 não serão acompanhados por elevação na
taxa fotossintética.
A Temperatura
Na etapa química, todas as reações são catalisadas
por enzimas, e essas têm a sua atividade influenciada pela temperatura.
De modo geral, a elevação de 10 °C na
temperatura duplica a velocidade das reações químicas.
Entretanto, a partir de temperaturas próximas a 40 °C, começa a ocorrer desnaturação enzimática, e a velocidade das reações tende a diminuir. Portanto, existe uma temperatura ótima na qual a atividade fotossintetizante é máxima, que não é a mesma para todos os vegetais.
Entretanto, a partir de temperaturas próximas a 40 °C, começa a ocorrer desnaturação enzimática, e a velocidade das reações tende a diminuir. Portanto, existe uma temperatura ótima na qual a atividade fotossintetizante é máxima, que não é a mesma para todos os vegetais.
Na etapa química, todas as reações são
catalisadas por enzimas, e essas têm a sua atividade influenciada pela
temperatura.
Entretanto, a partir de temperaturas próximas
a 40 °C, começa a ocorrer desnaturação enzimática, e a velocidade das
reações tende a diminuir.
Portanto, existe uma temperatura
ótima na qual a atividade fotossintetizante é máxima, que não é a mesma
para todos os vegetais
A assimilação da luz pelas
clorofilas a e b, principalmente, e secundariamente pelos
pigmentos acessórios, como os carotenóides, determina oespectro de ação da
fotossíntese.
Para que uma planta verde execute a fotossíntese com boa intensidade, não se deve iluminá-la com luz verde, uma vez que essa luz é quase completamente refletida pelas folhas.
Para que uma planta verde execute a fotossíntese com boa intensidade, não se deve iluminá-la com luz verde, uma vez que essa luz é quase completamente refletida pelas folhas.
Quanto à temperatura, não podemos nos
esquecer de que a ação das enzimas é fundamental para minimizar o gasto
energético das reações que ocorrem em todos os organismos. Assim, caso a
temperatura atinja níveis muito altos ou muito baixos, a atuação, não só das
enzimas, mas de todas as proteínas cessará ou diminuirá, levando a graves
consequências. Esse processo é conhecido como desnaturação.
Existe um nível de temperatura ideal para os
organismos funcionarem corretamente e com as plantas não seria diferente.
Temos, atualmente, que o limite de temperatura ideal para a realização do processo
de fotossíntese seria aproximadamente 35ºC, visto que a partir desta
temperatura a fluidez da membrana onde está presente a clorofila será alterada.
A quantidade natural de gás carbônico na
atmosfera está entre 0,03 e 0,04%, ou seja, a quantidade é mínima. Assim,
estudos comprovaram que ao se aumentar a concentração de gás carbônico, haveria
uma resposta positiva em relação à produção de matéria orgânica, através da
fotossíntese. Logo, temos estabelecido um limite máximo de 0,3% de gás
carbônico como quantidade ideal para a realização do processo fotossintético,
uma vez que acima desta concentração não haveria modificações positivas no
processo.
Temos temperaturas amenas naturalmente, não
ultrapassando o limite de 35ºC e, em relação à luminosidade solar, temos uma
ótima oferta; o fator limitante ao processo natural de fotossíntese é a pouca
quantidade de gás carbônico presente na atmosfera.
Intensidade luminosa
Quando uma planta é colocada em completa
obscuridade, ela não realiza fotossíntese. Aumentando-se a intensidade
luminosa, a taxa da fotossíntese também aumenta. Todavia, a partir de um certo
ponto, novos aumentos na intensidade de iluminação não são acompanhados por
elevação na taxa da fotossíntese. A intensidade luminosa deixa de ser um fator limitante
da fotossíntese quando todos os sistemas de pigmentos já estiverem sendo
excitados e a planta não tem como captar essa quantidade adicional de luz.
Atingiu-se o ponto de saturação luminosa.
Aumentando-se ainda mais a intensidade de
exposição à luz, chega-se a um ponto a partir do qual a atividade
fotossintética passa a ser inibida. Trata-se do ponto de inibição da
fotossíntese pelo excesso de luz
Em relação à luminosidade devemos nos lembrar
que existem plantas que necessitam de muita luz, plantas de “Sol” e plantas que
devem ser protegidas da luz solar, plantas de “sombra”. Desta forma, podemos
perceber que as folhas também são diferentes de acordo com a característica da
planta.
A Importância da Fotossíntese Para a Vida no Planeta
A
palavra fotossíntese significa, literalmente, síntese (produção) pela luz. É
através desse processo que a energia radiante do Sol é capturada e transformada
em matéria orgânica, em especial, a glicose.
Apenas alguns tipos de organismos vivos realizam fotossíntese: plantas, algas e algumas bactérias que possuem clorofila, o pigmento essencial para o desempenho do processo fotossintético. Esses organismos utilizam a energia solar para converter moléculas simples – CO2 (dióxido de carbono) e H2O (água) – em moléculas mais complexas, das quais toda a vida no planeta necessita. Além disso, durante o processo, os seres fotossintetizantes, liberam O2 (oxigênio) para o ar que respiramos.
A fotossíntese é, sem dúvidas, o processo mais importante que ocorre na Terra. Toda a vida no nosso Planeta depende desse processo. A glicose produzida, substância muito energética, torna-se disponível para outros seres vivos. Mesmo os animais carnívoros dependem da fotossíntese, pois comem outros animais que alimentam-se de vegetais.
O
oxigênio, liberado para a atmosfera, garante a respiração aeróbica dos próprios
vegetais e animais.
Grande parte dos recursos energéticos disponíveis no Planeta, como o petróleo e o carvão, derivados de seres vivos, foram armazenados em matéria orgânica produzida pela fotossíntese.
Como fora dito anteriormente, os seres fotossintetizantes convertem moléculas simples, como o CO2, em moléculas orgânicas, com liberação de O2. Assim a fotossíntese promove o “seqüestro do carbono” da atmosfera, enquanto que, durante a respiração da maioria dos organismos, ocorre o consumo e oxigênio e liberação de gás carbônico. É justamente esse ciclo e equilíbrio de retirada e liberação de carbono na atmosfera que favoreceu e favorece a existência de um ambiente propício à vida no Planeta.
Atualmente a liberação de CO2 para a atmosfera está maior do que os seres fotossintetizantes podem consumir. A queima de combustíveis fósseis, onde havia carbono aprisionado, acaba liberando esse carbono para a atmosfera na forma de gás carbônico. Este aumento de CO2 afeta a vida de todos os seres vivos, inclusive o homem, pois promove o aumento da temperatura da Terra.
Diminuir as emissões de CO2 e outros gases de efeito estufa, juntamente com a conservação das nossas florestas, da nossa biodiversidade é uma das formas de suavizar os efeitos do aquecimento global, que tanto se fala atualmente.
Nós, seres humanos, e todas as outras formas de vida, somos totalmente dependentes da fotossíntese, seja porque é um processo que nos fornece alimento e oxigênio seja porque ameniza a temperatura da Terra. O fato é que a sobrevivência de todos depende muito da continuidade desse processo em nosso Planeta.
Para a manutenção da vida, um constante fornecimento de energia é
requerida. Uma diferença fundamental entre plantas e animais é a forma como é
obtida a energia para a manutenção da vida. Os animais obtêm, nos alimentos, os
compostos orgânicos, enquanto que a energia química é obtida através da
respiração. Plantas verdes absorvem energia em forma de luz a partir do sol,
convertendo-a em energia química no processo chamado Fotossíntese.
Assim dizemos que as plantas, de maneira geral, são autotróficas, ou
seja se auto-alimentam, enquanto que os animais são heterotróficos.
A Fotossíntese está muito ligada a Respiração, ou seja pode-se dizer que
a fotossíntese e a respiração são espelho uma da outra, e, de maneira geral, há
um balanço entre estes dois processos na biosfera (= soma de organismos na
Terra).
A intensidade luminosa, a temperatura, a concentração de CO2, o teor de
nitrogênio da folha e a umidade do solo são fatores que afetam a atividade
fotossintética dos vegetais (Marenco & Lopes, 2005). O processo de abertura
e fechamento dos estômatos está relacionado principalmente com a intensidade de
luz e o estado de hidratação da folha. Dessa forma, o funcionamento dos
estômatos e a área foliar influenciam a produtividade do vegetal. O primeiro
fator porque controla a absorção de CO2 e o segundo porque determina a
interceptação de luz.
Segundo Larcher (2000), a capacidade fotossintética é uma característica
intrínseca de cada espécie vegetal, sendo que as trocas gasosas mudam durante o
ciclo do desenvolvimento do indivíduo e dependem do curso anual e até mesmo do
curso diário das flutuações ambientais (luz, temperatura, nível de CO2,
etc) em torno do vegetal.
Entre os diversos componentes do ambiente, a luz é primordial para o
crescimento das plantas, não só por fornecer energia para a fotossíntese, mas
também por fornecer sinais que regulam seu desenvolvimento por meio de
receptores de luz sensíveis a diferentes intensidades, qualidade espectral e
estado de polarização. Dessa forma, modificações nos níveis de luminosidade,
aos quais uma espécie está adaptada, podem condicionar diferentes respostas
fisiológicas em suas características bioquímicas, anatômicas e de crescimento
(ATROCH, 2001).
O objetivo deste trabalho foi determinar os efeitos da falta de
luminosidade e CO2 na
fotossíntese em folíolos de feijão.
Material e métodos
O experimento foi realizado no Laboratório de Morfologia Vegetal do
Campus 2 da Pontifícia Universidade Católica do Paraná (PUC-PR), São José dos
Pinhais, PR. Utilizaram-se três folíolos de planta de feijão com dois meses de
idade, aplicou-se pasta de vaselina sólida sobre as duas epidermes de um dos
folíolos, em outro folíolo cobriu-se totalmente com papel alumínio e o outro
como testemunha, colocou-se a planta na luz natural
Conclusão
Em
suma chega-se a conclusão que a fotossíntese é basicamente um processo celular
pelo qual a maioria dos seres autótrofos produz seu próprio alimento
(substâncias orgânicas) a partir de elementos inorgânicos. A energia para a
realização desse processo vem da luz, tendo como principal fonte o próprio Sol.
A energia luminosa solar fica armazenada nas moléculas de glicídios, e passa a
ser utilizada como reserva de nutrientes ou fonte de alimento para outros seres
vivos.
Praticamente
todo gás oxigênio presente em nossa atmosfera (20% aproximadamente) foi
resultante do processo de fotossíntese; alguns cientistas chegam a afirmar que
são necessários cerca de 2000 anos para se renovar toda essa quantidade de
oxigênio presente na Terra.
Bibliografia
FERREIRA, Fabricio Alves.
"Fotossíntese";
http://www.infoescola.com/biologia/fotossintese/
TAIZ, L.; ZEIGER, E. Fisiologia vegetal.
Porto Alegre: 3ª edição, Artmed, 2004.
RAVEN, P.H.; EVERT,
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Koogan, 2001.
ALMEIDA, R, O., Noção De Fotossíntese:
Obstáculos Epistemológicos Na Construção Do Conceito Científico Atual E
Implicações Para A Educação Em Ciência. Revista Candomba. 2005.
DELIZOICOV, D., ANGOTTI, J, A., Metodologia
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