Fatores que influenciam a fotossintética

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

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. 

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.

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.

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, R.F.; EICHHORN, S. Biologia vegetal. Tradução de Jane Elizabeth Kraus. 6.ed. Rio de Janeiro: Guanabara 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 de Ensino de Ciências. São Paulo. 2000.