24 - Fatores Limitantes da Fotossíntese

Muitos fatores ambientais influenciam a velocidade com que a planta realiza a fotossíntese. A intensidade dessa reação pode ser medida pela quantidade de O2 liberada ou pela quantidade de CO2 produzida pela planta em um certo intervalo de tempo.

Entre os fatores ambientais (fatores externos) que influenciam a velocidade da fotossíntese, temos: a intensidade de luz que a planta recebe; a temperatura ambiental; a concentração de CO2 no meio onde se encontra a planta; e a disponibilidade de água no ambiente.

Figura 1. Gráfico representando o a taxa fotossintética em relação à intensidade luminosa.

Intensidade Luminosa

Desde que as demais condições sejam mantidas constantes, partindo-se de uma intensidade luminosa igual a zero, à medida que a intensidade luminosa oferecida à planta aumenta, a velocidade da reação de fotossíntese também aumenta, até atingir um limite máximo, quando, então, se estabiliza. A intensidade de luz, em que a velocidade da reação é máxima e se estabiliza, é denominada ponto de ponto de saturação luminosa (PSL) (Fig.1). O ponto de saturação luminosa nada mais é que a saturação da captura da luz pelos fotossistemas presentes na membrana dos tilacóides.

Para manter-se viva, a planta também precisa realizar o processo de respiração e, ao contrário do que acontece na fotossíntese, tudo indica que a intensidade de luz não interfere na velocidade da reação da respiração, qualquer que seja a intensidade de luz, a taxa de respiração permanece a mesma. (Fig. 2). Ao realizar a respiração aeróbia, a planta faz exatamente o contrário do que faz na fotossíntese, ou seja, consome oxigênio (O2) e glicose (C6H12O6) e libera gás carbônico (CO2), desta forma a planta obtém energia sob a forma de ATP para manter as atividades celulares.

Ao comparar a taxa fotossintética e a respiração aeróbia das plantas observamos que existe uma determinada intensidade luminosa em que a velocidade com que a planta realiza a fotossíntese é igual à velocidade com que faz a respiração.

Figura 2 . Influência da intensidade luminosa sobre a velocidade da respiração celular

A intensidade luminosa em que há esse equilíbrio entre fotossíntese e respiração é o ponto de compensação fótico (PCF). Quando está recebendo uma intensidade de luz correspondente ao seu PCF, a planta encontra-se em equilíbrio energético, pois toda a glicose produzida pela fotossíntese será consumida pela respiração, não havendo, portanto, saldo energético. Também no PCF, todo o O2 produzido e liberado pela fotossíntese será utilizado na respiração, e todo o CO2 produzido pela respiração será consumido pela fotossíntese. Assim, fica claro que a planta, para sobreviver, não pode permanecer por um longo período recebendo uma intensidade luminosa abaixo do PCF, uma vez que, nessa intensidade, o consumo de glicose pela respiração é superior à sua produção pela fotossíntese, o que obriga a planta a utilizar suas reservas de amido. Abaixo do PCF, uma vez esgotadas suas reservas, a planta morre, pois não terá glicose suficiente para atender às suas necessidades metabólicas (Fig. 3).

Se mantida durante um certo tempo recebendo uma intensidade luminosa correspondente ao seu PCF, a planta sobrevive, porém não cresce, uma vez que toda a matéria orgânica que for produzida pela fotossíntese será consumida pela respiração. Uma planta, para crescer, precisa acumular matéria orgânica e, para isso, precisa realizar mais fotossíntese do que respiração. Se mantida durante um certo tempo recebendo uma intensidade luminosa correspondente ao seu PCF, a planta sobrevive, porém não cresce, uma vez que toda a matéria orgânica que for produzida pela fotossíntese será consumida pela respiração.

Figura 3 . Comparação entre a fotossíntese e a respiração aeróbia das plantas

Uma planta, para crescer, precisa acumular matéria orgânica e, para isso, precisa realizar mais fotossíntese do que respiração.

O ponto de compensação fótico não é o mesmo para todas as espécies de plantas. As heliófilas (plantas de sol), por exemplo, têm um ponto de compensação fótico elevado e, por isso, só conseguem viver em locais de alta luminosidade. As umbrófilas (plantas de sombra), ao contrário, possuem um ponto de compensação fótico baixo, isto é, necessitam de menor intensidade de luz e, por isso, conseguem se adaptar e sobreviver em ambientes sombreados.

Temperatura

O aumento da temperatura estimula o aumento da velocidade fotossintética até um certo ponto, isso porque o aumento da temperatura aumenta a velocidade enzimática. Quando a velocidade da reação atinge um valor máximo, é a chamada temperatura ótima da reação. Acima da temperatura ótima, a velocidade começa a diminuir, devido ao processo de desnaturação das enzimas que atuam na reação, em especial na fase escura.

Figura 4 . Influência da temperatura sobre a velocidade da reação de fotossíntese

Figura 5 .Influência da concentração de CO2 no meio sobre a velocidade da reação de fotossíntese

Concentração de CO2

Mantendo-se constantes todas as condições, à medida que a concentração de CO2 aumenta, a partir de uma concentração inicial igual a zero, a taxa de fotossíntese também aumenta, até atingir uma velocidade máxima, quando, então, se estabiliza. Isso ocorre porque as enzimas responsáveis pela fixação do carbono estão saturadas, ou seja atingiram sua capacidade máxima de trabalho.

A oscilação da temperatura durante o dia, faz com que de modo geral a taxa fotossintética sofra oscilações. Nas plantas C3 usadas como modelo até o momento, se comportam seguindo o gráfico da figura 6.


Nestas plantas (C3) seu processo metabólico demanda uma enorme quantidade de água, por isso nos períodos mais frescos do dia a taxa fotossintética é mais elevada. No período mais quente do dia, apesar da alta intensidade luminosa, os estômatos vegetais se fecham, evitando assim a perda de água na forma de vapor. Porém ao fechar os estômatos, impede a entrada de CO2, limitando assim a taxa fotossintética, como pode ser observado no gráfico à baixo.

Figura 6 . Oscilação da taxa fotossintética durante as horas do dia.

Referências:

  • JUNQUEIRA, Luis C. & CARNEIRO, J. "Biologia Celular e Molecular". Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 1991. 5ª Edição. Cap. 1.

  • OLIVEIRA, Óscar; RIBEIRO, Elsa & SILVA, João Carlos "Desafios Biologia". Editora ASA, Porto, 2007. 2ª Edição. Cap.1.

  • AMABIS, JOSÉ MARIANO; MARTHO, GILBERTO RODRIGUES. Volume 1: Biologia das células – 3. Ed. – São Paulo: Moderna, 2010.

  • NELSON, D. L.; COX, M. M. Lehninger: Princípios de Bioquímica. 3ª ed., Sarvier, 2003