Contente
- TL; DR (muito longo; não leu)
- Fotossíntese: necessária para toda a vida
- Fotossíntese ocorre nas folhas
- Energia do Sol: Etapas da Fotossíntese
- Clorofila, absorção de luz e criação de energia
- Fotossíntese e respiração celular
- Aquecimento Global e Reação à Fotossíntese
O processo de fotossíntese, no qual plantas e árvores transformam a luz do sol em energia nutricional, pode parecer a princípio mágico, mas direta e indiretamente, esse processo sustenta o mundo inteiro. À medida que as plantas verdes buscam a luz, suas folhas capturam a energia do sol usando produtos químicos que absorvem a luz ou pigmentos especiais para produzir alimentos a partir de dióxido de carbono e água extraídos da atmosfera. Esse processo libera oxigênio como subproduto de volta à atmosfera, um componente no ar necessário para todos os organismos respiratórios.
TL; DR (muito longo; não leu)
Uma equação simples para a fotossíntese é dióxido de carbono + água + energia luminosa = glicose + oxigênio. Como as entidades do reino vegetal consomem dióxido de carbono durante a fotossíntese, elas liberam oxigênio de volta à atmosfera para que as pessoas respirem; árvores e plantas verdes (em terra e no mar) são as principais responsáveis pelo oxigênio na atmosfera e, sem elas, animais e seres humanos, assim como outras formas de vida, podem não existir como hoje.
Fotossíntese: necessária para toda a vida
Coisas verdes e em crescimento são necessárias para toda a vida no planeta, não apenas como alimento para herbívoros e onívoros, mas para o oxigênio respirar. O processo de fotossíntese é a principal maneira pela qual o oxigênio entra na atmosfera. É o único meio biológico do planeta que capta a energia luminosa do sol, transformando-a em açúcares e carboidratos que fornecem nutrientes às plantas enquanto liberam oxigênio.
Pense nisso: plantas e árvores podem essencialmente puxar energia que começa nos confins do espaço, na forma da luz solar, transformá-la em alimento e, no processo, liberar o ar necessário para que os organismos prosperem. Você poderia dizer que todas as plantas e árvores produtoras de oxigênio têm uma relação simbiótica com todos os organismos que respiram oxigênio. Os seres humanos e os animais fornecem dióxido de carbono às plantas, e eles fornecem oxigênio em troca. Os biólogos chamam isso de um relacionamento simbiótico mutualista, porque todas as partes no relacionamento se beneficiam.
No sistema de classificação de Linnaean, a categorização e classificação de todos os seres vivos, plantas, algas e um tipo de bactéria chamada cianobactéria são as únicas entidades vivas que produzem alimentos à luz do sol. O argumento para derrubar florestas e remover plantas em prol do desenvolvimento parece contraproducente se não houver mais humanos para viver nesses empreendimentos porque não existem plantas e árvores para produzir oxigênio.
Fotossíntese ocorre nas folhas
Plantas e árvores são autótrofos, organismos vivos que produzem seu próprio alimento. Porque eles fazem isso usando a energia da luz do sol, os biólogos chamam de fotoautotróficos. A maioria das plantas e árvores do planeta são fotoautotróficas.
A conversão da luz solar em alimento ocorre no nível celular, dentro das folhas das plantas, em uma organela encontrada nas células vegetais, uma estrutura chamada cloroplasto. Enquanto as folhas consistem em várias camadas, a fotossíntese acontece no mesofilo, a camada do meio. Pequenas micro aberturas na parte inferior das folhas, chamadas estômatos, controlam o fluxo de dióxido de carbono e oxigênio de e para a planta, controlando as trocas gasosas das plantas e o balanço hídrico das plantas.
Existem estômatos no fundo das folhas, voltados para o sol, para minimizar a perda de água. Pequenas células protetoras ao redor dos estômatos controlam a abertura e o fechamento dessas aberturas em forma de boca inchando ou diminuindo em resposta à quantidade de água na atmosfera. Quando os estômatos se fecham, a fotossíntese não pode ocorrer, pois a planta não pode absorver dióxido de carbono. Isso faz com que os níveis de dióxido de carbono na planta caiam. Quando a luz do dia fica muito quente e seca, o estroma se fecha para conservar a umidade.
Como uma organela ou estrutura em um nível celular nas folhas da planta, os cloroplastos têm uma membrana externa e interna que os rodeia. Dentro dessas membranas, existem estruturas em forma de prato chamadas tilacóides. A membrana tilacóide é onde as plantas e as árvores armazenam clorofila, o pigmento verde responsável por absorver a energia da luz do sol. É aqui que ocorrem as reações dependentes da luz iniciais, nas quais numerosas proteínas compõem a cadeia de transporte para transportar energia puxada do sol para onde ela precisa ir para dentro da planta.
Energia do Sol: Etapas da Fotossíntese
O processo de fotossíntese é um processo de duas etapas e várias etapas. O primeiro estágio da fotossíntese começa com o Reações à luz, também conhecido como Processo Dependente da Luz e requer energia luminosa do sol. O segundo estágio, o Reação Sombria estágio, também chamado de Ciclo de Calvin, é o processo pelo qual a planta produz açúcar com a ajuda de NADPH e ATP desde a fase de reação à luz.
o Reação à luz fase da fotossíntese envolve as seguintes etapas:
Tudo isso ocorre no nível celular dentro dos tilacóides da planta, sacos achatados individuais, dispostos em grana ou pilhas dentro dos cloroplastos da planta ou nas células das árvores.
o Ciclo de Calvin, nomeado para o bioquímico de Berkeley Melvin Calvin (1911-1997), o ganhador do Prêmio Nobel de Química de 1961 por descobrir o estágio da Reação das Trevas, é o processo pelo qual a planta produz açúcar com a ajuda do NADPH e ATP desde o estágio da reação da luz. Durante o ciclo de Calvin, ocorrem as seguintes etapas:
Clorofila, absorção de luz e criação de energia
Embutidos dentro da membrana tilacóide estão dois sistemas de captura de luz: o fotossistema I e o fotossistema II composto de múltiplas proteínas semelhantes a antenas, onde as plantas saem mudam a energia luminosa em energia química. O Photosystem I fornece suprimentos de portadores de elétrons de baixa energia, enquanto o outro fornece as moléculas energizadas para onde precisam ir.
A clorofila é o pigmento que absorve a luz, dentro das folhas das plantas e das árvores, que inicia o processo de fotossíntese. Como um pigmento orgânico dentro do tilacóide cloroplástico, a clorofila absorve apenas energia dentro de uma faixa estreita do espectro eletromagnético produzido pelo sol na faixa de comprimento de onda de 700 nanômetros (nm) a 400 nm. Chamada de faixa de radiação fotossinteticamente ativa, o verde fica no meio do espectro de luz visível, separando a energia mais baixa, mas os vermelhos, amarelos e laranjas mais compridos, da alta energia, os mais curtos, azuis, índigos e violetas.
Como as clorofilas absorvem um único fóton ou distinto pacote de energia luminosa, faz com que essas moléculas fiquem excitadas. Uma vez que a molécula da planta fica excitada, o restante das etapas do processo envolve a entrada dessa molécula no sistema de transporte de energia através do transportador de energia chamado nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato ou NADPH, para entrega no segundo estágio da fotossíntese, a fase de reação escura ou o ciclo de Calvin.
Depois de entrar no cadeia de transporte de elétrons, o processo extrai íons hidrogênio da água absorvida e o entrega para o interior do tilacóide, onde esses íons hidrogênio se acumulam. Os íons passam através de uma membrana semi-porosa do lado do estroma para o lúmen do tilacoide, perdendo parte da energia do processo, à medida que se movem pelas proteínas existentes entre os dois fotossistemas. Os íons hidrogênio se reúnem no lúmen tilacóide, onde aguardam a reenergização antes de participarem do processo que produz o adenosina trifosfato ou ATP, a moeda energética da célula.
As proteínas da antena no fotossistema 1 absorvem outro fóton, transmitindo-o ao centro de reação PS1 chamado P700. Um centro oxidado, o P700 produz um elétron de alta energia para fosfato de dinucleotídeo de nicotina-amida adenina ou NADP + e o reduz para formar NADPH e ATP. É aqui que a célula vegetal converte energia luminosa em energia química.
O cloroplasto coordena os dois estágios da fotossíntese para usar energia luminosa na produção de açúcar. Os tilacóides no interior do cloroplasto representam os locais das reações de luz, enquanto o ciclo de Calvin ocorre no estroma.
Fotossíntese e respiração celular
A respiração celular, ligada ao processo de fotossíntese, ocorre dentro da célula da planta, pois absorve energia luminosa, muda para energia química e libera oxigênio de volta para a atmosfera. A respiração ocorre na célula da planta quando os açúcares produzidos durante o processo fotossintético se combinam com o oxigênio para gerar energia para a célula, formando dióxido de carbono e água como subprodutos da respiração. Uma equação simples para a respiração é oposta à da fotossíntese: glicose + oxigênio = energia + dióxido de carbono + energia luminosa.
A respiração celular ocorre em todas as plantas, células vivas, não apenas nas folhas, mas também nas raízes da planta ou da árvore. Como a respiração celular não precisa de energia luminosa para ocorrer, ela pode ocorrer de dia ou de noite. Mas regar demais as plantas em solos com pouca drenagem causa problemas para a respiração celular, pois as plantas inundadas não conseguem absorver oxigênio suficiente por suas raízes e transformar a glicose para sustentar os processos metabólicos das células. Se a planta recebe água demais por muito tempo, suas raízes podem ser privadas de oxigênio, o que pode essencialmente parar a respiração celular e matar a planta.
Aquecimento Global e Reação à Fotossíntese
O professor Elliott Campbell, da Universidade da Califórnia, e sua equipe de pesquisadores, observaram em um artigo de abril de 2017 na "Nature", uma revista internacional de ciências, que o processo de fotossíntese aumentou dramaticamente durante o século XX. A equipe de pesquisa descobriu um registro global do processo fotossintético que se estendia por duzentos anos.
Isso os levou a concluir que o total de toda a fotossíntese de plantas no planeta cresceu 30% durante os anos pesquisados. Embora a pesquisa não tenha identificado especificamente a causa de um aumento no processo de fotossíntese globalmente, os modelos de computador das equipes sugerem vários processos, quando combinados, que podem resultar em um aumento tão grande no crescimento global da planta.
Os modelos mostraram que as principais causas do aumento da fotossíntese incluem o aumento das emissões de dióxido de carbono na atmosfera (principalmente devido às atividades humanas), períodos de crescimento mais longos devido ao aquecimento global devido a essas emissões e aumento da poluição por nitrogênio causada pela agricultura em massa e pela combustão de combustíveis fósseis. As atividades humanas que levaram a esses resultados têm efeitos positivos e negativos no planeta.
O professor Campbell observou que, embora o aumento das emissões de dióxido de carbono estimule a produção agrícola, também estimula o crescimento de ervas daninhas indesejadas e espécies invasoras. Ele observou que o aumento das emissões de dióxido de carbono causa diretamente as mudanças climáticas, levando a mais inundações nas áreas costeiras, condições climáticas extremas e aumento da acidificação dos oceanos, todos com efeitos compostos globalmente.
Embora a fotossíntese tenha aumentado durante o século 20, também fez com que as plantas armazenassem mais carbono nos ecossistemas de todo o mundo, resultando nelas se tornando fontes de carbono em vez de sumidouros de carbono. Mesmo com o aumento da fotossíntese, o aumento não pode compensar a combustão de combustíveis fósseis, pois mais emissões de dióxido de carbono da combustão de combustíveis fósseis tendem a sobrecarregar a capacidade das plantas de absorver CO2.
Os pesquisadores analisaram os dados da neve antártica coletados pela Administração Nacional Oceânica e Atmosférica para desenvolver suas descobertas. Ao estudar o gás armazenado nas amostras de gelo, os pesquisadores revisaram as atmosferas globais do passado.