São aqueles seres vivos capazes de produzir o seu próprio alimento. Se eles se utilizarem da energia proveniente da luz como fonte de energia para a elaboração de seus compostos orgânicos eles são designados de fotossintetizantes ou (foto autotróficos). Exemplo: as algas, as árvores.
Já se eles se utilizarem da energia química oriunda da oxidação de substâncias inorgânicas eles são denominados quimiossintetizantes. Exemplos: bactérias do gênero Beggiatoa e Thiobacillus, também denominadas de sulfobactérias (oxidação de compostos com enxofre). Outro exemplo são as bactérias do gênero Nitrosomonas e Nitrobacter,( oxidação do íon amônio (NH4+))
· Heterótrofos-
São aqueles seres vivos que não conseguem produzir seu próprio alimento. Exemplo: O coelho, o boi, os passarinhos e o próprio ser humano. Os seres heterótrofos podem ser classificados em:
a) herbívoros- são aqueles seres que se alimentam de plantas ou de partes dela. Exemplos: O coelho, a girafa, as capivaras, a zebra. Os seres que se alimentam unicamente de vegetais (seres produtores) são denominados de consumidores primários.
b) predadores- são aqueles que capturam presas. Exemplos: os Leões, os Ursos, crocodilos, tubarões-brancos. O indivíduo de uma espécie mata um indivíduo de outra espécie para se nutrir.
Ao capturarem consumidores primários passam a ser considerados consumidores secundários. Ao se alimentarem de consumidores secundários passam a ser chamados de consumidores terciários.
c) parasitas- se alimentam da matéria viva. O parasita utiliza-se de um organismo de outra espécie, o hospedeiro, como habitat e fonte de alimentação causando-lhe prejuízo. Exemplo: a lombriga, que parasita o tubo digestivo do ser humano.
d) saprófitos ou decompositores- são aqueles seres que se alimentam de restos da matéria orgânica morta.
Todos os tipos de consumidores dependem de forma direta ou indireta dos seres produtores. Existindo assim uma permanente transferência de nutrientes e de energia dos seres produtores para os consumidores em qualquer ecossistema. Portanto os organismos encontram-se relacionados pela nutrição. O conjunto organizado desta forma recebe o nome de cadeia alimentar. O ecossistema pode possuir várias cadeias alimentares, essa relação existente entre elas é denominada de teia alimentar.
A matéria é invariavelmente reaproveitada, fluindo de forma cíclica. No entanto a quantidade de energia diminui ao longo da cadeia alimentar. Pois a energia começa a ser transferida do Sol para os vegetais, estes transformam a energia luminosa em energia química. Parte dessa energia é dissipada pelos produtores e também pelos demais consumidores na forma de energia térmica. Ocorrendo dessa forma um fluxo unidirecional de energia no sentido dos produtoresconsumidores
O metabolismo
Ele é um conjunto de reações relacionados à manutenção da vida, ou seja, são as atividades gerais do organismo. Como por exemplo podemos citar o crescimento e a respiração.
Essas reações podem ser de dois tipos:
· Catabólicas (quebra) -quando ocorre o “desmonte” de moléculas. Exemplo: a quebra da molécula de glicose no processo de respiração celular liberando energia.
· Anabólicas (construção) -são formadas novas moléculas a partir de outras moléculas mais simples. Exemplo: o processo de fotossíntese no qual as plantas transformam a energia luminosa do sol em energia química.
O metabolismo energético
Os átomos de carbono são quebrados pelos seres vivos para conseguirem energia.
A principal fonte de energia para os seres vivos é a molécula de glicose, que é um tipo de carboidrato. O amido e o glicogênio são formas de polissacarídeos pelas quais muitos dos seres vivos armazenam a glicose. O amido possui origem vegetal e o glicogênio é produzido pelas células dos animais.
Os lipídios compreendem os óleos e as gorduras. Eles desempenham também a função de reserva energética nos animais. Podemos citar como exemplo de lipídios o azeite, a margarina, a manteiga, o toucinho e a banha. As gorduras que são a união de uma molécula de glicerol, um álcool de 3 átomos de carbono, com 2 ou 3 moléculas de ácido graxo. O tipo mais comum é a triglicéride. Ele é a principal forma de reserva de energia pela qual as plantas e os animais armazenam a gordura.
A glicose é quebrada e sua energia é liberada em pequenas quantidades e assim possibilitando seu aproveitamento pelas células. Essa energia é armazenada temporariamente na forma de adenosina trifosfato (ATP) afim de evitar a perda de energia na forma de calor. Esse mecanismo é chamado de acoplamento de reações. Toda vez que a célula necessitar ela pode gastar essa espécie de “reserva energética” que é o ATP. O ATP é formado de adenina, (ribose que é um açúcar constituído de cinco átomos de carbono) e por três grupos fosfatos.
O ser vivo para realizar suas atividades diárias vai usar essa energia química. Uma pessoa pode usar essa energia para correr por exemplo. Ao correr ela estará convertendo essa energia em movimento (energia cinética) e em calor (energia térmica).
A energia solar e os vegetais
O Sol é a fonte principal de energia luminosa, ainda que os organismos fotossintetizantes possam fazer a fotossíntese na presença de fontes artificiais tais como as lâmpadas fluorescentes e incandescentes.
Praticamente toda a energia que adentra na biosfera é oriunda da fotossíntese. Portanto sem a existência desse fluxo de energia originário do sol e transportado por meio dos cloroplastos (das células eucarióticas), a vida no nosso planeta se extinguiria completamente.
Uma enorme quantidade de matéria orgânica é produzida pelas plantas, de forma geral, é produzida uma quantidade de matéria orgânica mais elevada do que verdadeiramente necessitam para realizar suas atividades metabólicas. O que sobra é armazenado na planta na forma de amido e sacarose.
O produto fotossintético também serve para liberar energia de forma direta ou indireta para os consumidores, uma vez que eles se nutrem de vegetais ou de outros animais (os quais estavam sendo alimentados a partir de seres autótrofos).
O leite, os ovos e as carnes que são artigos de procedência animal também são produtos indiretos da fotossíntese, já que, para se produzi-los é indispensável alimentar esses animais com capim e grãos por exemplo.
Até mesmos os combustíveis que utilizamos atualmente como a gasolina e o álcool, encontram-se relacionados com a fotossíntese. A gasolina que é um derivado do petróleo. O petróleo é formado a partir da decomposição incompleta de seres vivos fotossintetizantes ou dependentes da fotossíntese para obter alimentação.
As Cianobactérias ou cianofíceas, também conhecidas popularmente como algas azuis, as plantas e as algas são seres produtores que obtém sua energia do sol. Uma exceção são as bactérias que vivem em fontes termais ou nas profundezas dos mares as quais metabolizam o enxofre para se suprir energeticamente.
Além de ser indispensável para o próprio organismo fotossintetizante, todos os outros organismos vivos, os quais empregam o oxigênio no processo respiratório necessitam da produção desse gás pelos vegetais.
Para analisarmos melhor o processo de fotossíntese precisamos conhecer melhor os vegetais.
As partes de uma planta
1-A Raiz
É um órgão que na maioria das vezes é subterrâneo e que possui a função de fixação do vegetal ao solo e de retirar e distribuir os nutrientes e também trabalha como órgão de armazenamento das reservas nutritivas.
A raiz pode se encontrar espaçosa pelo acumulo de reserva de nutrientes como por exemplo na: cenoura, beterraba, nabo, rabanete. Essa raiz é denominada de Tuberosa.
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Foto: 28
Raiz tuberosa presente na Daucus carota subsp. sativus (cenoura) |
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Foto: 29
Raiz secundária tuberosa presente na Ipomoea batatas (L.) Lam (batata-doce) |
Outros tipos de raízes:
Raízes fasciculadas (Cabeleira) - presentes nas monocotiledôneas.
Elas se originam de um único ponto.
Foto: 30 Raiz fasciculada presente na grama
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Foto: 31
Raiz fasciculada em Allium schoenoprasum popularmente conhecida como cebolinha verde |
Ocorrem nas dicotiledôneas. Na planta ocorre a formação de uma raiz principal que geralmente é maior que as demais raízes.Raízes Pivotantes (axiais)
2-O Caule
Trata-se de um órgão de ligação entre a raiz e a folhagem.É habitualmente aéreo que possui a função de disseminar os nutrientes (condução da seiva) e de servir para a sustentação das folhas, flores e frutos.3-A Folha
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| Foto: 32 Folha de Embaúba (Cecropia glaziovii Sneth.) |
Trata-se de órgão laminar com simetria bilateral e com desenvolvimento limitado. Ela possui as seguintes funções:· Respiração: absorve gás oxigênio e faz a eliminação de gás carbônico;· Transpiração: eliminação do vapor de água pela planta efetivado pelos estômatos;· Fotossíntese: em virtude dos pigmentos verdes de clorofila que possui, a folha tem a capacidade de fixar a energia luminosa e, com essa energia, fabricar alimentos.· Realizar a condução e distribuição da seiva. A seiva elaborada é composta especialmente por glicose (produzida no processo de fotossíntese).O aparecimento do homem sobre a superfície da Terra foi possível graças as folhas verdes que liberam o oxigênio (O2) para o ar atmosférico. Sem a Luz e sem a clorofila não haveria vida (sob a forma que conhecemos hoje) sobre a superfície da Terra.Os tecidos situados entre a epiderme superior e a epiderme inferior da folha recebe o nome de mesofilo.
Tipos de folhas:
-Paralelinérveas:
Estão presentes nas angiospermas e monocotiledôneas.
As nervuras se encontram paralelas entre si.
-Reticulares:
Elas ocorrem nas dicotiledôneas.
Sendo que as nervuras se ramificam formando uma rede.
4-A Flor
Elas formam o aparelho reprodutor sexual das plantas superiores.Função: A sua grande importância é para a reprodução sexual.5-O Fruto
Resulta da fecundação e desenvolvimento das flores.Ele possui o intuito de ser o envoltório protetor para a semente, ao mesmo tempo que garante a proliferação e perpetuação das espécies.6-A Semente
O óvulo fecundado e desenvolvido é denominado de semente. Ela é composta pelo tegumento e pelo embrião e outros tecidos que contêm reservas.
Nas monocotiledôneas existe somente um cotilédone.
O cotilédone é uma folha modificada, cuja função esta relacionada a alimentação das células embrionárias que poderão dar origem a uma nova planta. Exemplo: a semente do milho.
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| Foto: 33 MILHO DE PIPOCA -Nome científico: Zea Mays Everta |
Nas Dicotiledôneas ocorrem dois cotilédones. Exemplo:a semente do feijão.
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Foto: 34 -FEIJÃO - Nome científico: Phaseolus vulgaris L. |
A Fotossíntese:
O vegetal retira do solo, através dos pelos absorventes de suas raízes, os nutrientes de que tanto necessita. Esses nutrientes compreendem os sais minerais como o nitrogênio, fósforo, potássio, enxofre, magnésio e cálcio. Absorve água onde encontra o hidrogênio e o oxigênio.E a através das folhas retira do ar o gás carbônico (CO2).Segundo Séo (1986) podemos fazer a seguinte analogia: As folhas nas plantas funcionariam como os Pulmões dos animais, as raízes como os intestinos e a seiva podemos falar que ela é equivalente ao sangue. Seguindo essa analogia podemos dizer que o ‘’nariz das plantas’’ seriam os estômatos.
Os estômatos são estruturas responsáveis pelas trocas gasosas. Os ‘’narizes’’ das plantas são numerosos e microscópicos e podem fechar-se quando necessário com a finalidade de evitar a perda de água. A perda de água das plantas pela sua parte aérea, na forma de vapor compreende o que chamamos de transpiração.Uma camada chamada cutícula recobre as células epidérmicas da grande maioria das plantas, ela atua como uma camada impermeável a água.Quando a cutícula se encontra espessa as perdas de água vão acontecer quase que unicamente pelos estômatos. Quando os estômatos encontram se fechados a transpiração diminui. Os estômatos podem ser localizados em ambas faces da folha e variam no formato e numericamente nas diversas espécies vegetais. Cada estômato é formado por duas células-guarda.As células- guardas possuem cloroplastos fazendo com que os estômatos se abram na presença da luz e se fechem na sua falta. Outro fator que estimula sua abertura são as reduzidas concentrações de gás carbônico, já as elevadas concentrações provocam um rápido fechamento, mesmo que estejam submetidos a luz. As temperaturas elevadas, superior a 30°C comumente causa seu fechamento.Podemos chamar de fotossíntese o processo pelo qual as plantas verdes transformam a energia radiante (eletromagnética) em energia química.A etapa inicial da fotossíntese é a absorção de energia luminosa pelos pigmentos. Os vegetais possuem em suas células um pigmento denominado de clorofila os quais se encontram embrulhados nos tilacóides dos cloroplastos presentes nas folhas e nos caules verdes. Ocorre a produção de açúcar após essa absorção de energia luminosa pelos vegetais. O açúcar é um tipo de alimento para o vegetal. Com esse carboidrato produzido o vegetal terá uma enorme disponibilidade de energia química, a qual poderá ser empregada pelas células em diversos processos metabólicos. Para que ocorra essa produção é necessário que o vegetal retire do ar gás carbônico através dos estômatos de suas folhas e absorva água e sais minerais pelas suas raízes. A solução dissolvida constituída por sais minerais e compostos orgânicos é a forma pela qual podemos encontrar a água que está no solo. A seiva bruta é constituída pela água pelos sais minerais absorvidos. A seiva bruta é distribuída pelos vasos condutores (xilema) para todas as partes da planta. Essa seiva chega as folhas verdes e se junta ao gás carbônico absorvido do ar. A energia luminosa captada pela clorofila vai permitir a combinação do gás carbônico com a água, ocasionando a produção de glicose e o desprendimento de gás oxigênio e de água. O gás oxigênio desprendido se origina da molécula de água (H2O) e não do gás Carbônico CO2.O açúcar produzido na fotossíntese vai fazer parte da seiva elaborada, a qual é constituída também por água e sais minerais. Com a glicose produzida na fotossíntese o vegetal vai formar o amido, os óleos e várias outras substâncias. A seiva elabora é distribuída pelo vegetal pelos vasos condutores (floema) as diferentes partes da planta.
Equação global da fotossíntese:
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| Foto: 35 |
Onde ocorre a fotossíntese?
Nos Cloroplastos
Eles são organelas celulares que ocorrem nos tecidos verdes de forma numerosa nas células do mesófilo das folhas. Possuem uma membrana externa com particularidades típicas de uma membrana unitária dupla. Esta membrana limita a matriz fluida denominada de estroma. Internamente existem várias vesículas ou bolsas envolvidos por membranas achatadas, denominadas de tilacóides, as quais encontrar-se organizados em pilhas. Individualmente cada grupo de pilhas recebe o nome de granum. O conjunto desses granum são intitulados de grana.
As membranas tilacóides estão incrustadas pelos pigmentos fotossintetizantes e outras enzimas indispensáveis para as reações luminosas primárias.
A sede das reações fotoquímicas responsáveis pela captação e alteração da energia luminosa em energia química (ATP) está situada nas lamelas e nas granas dos cloroplastos.
As plantas superiores em seus aparelhos fotossintéticos possuem além da clorofila, outros pigmentos, que consistem nos carotenoides. A cor amarelada ou alaranjada dos carotenoides é de forma geral é encoberta pela cor verde presente nas clorofilas. A ação de destruição, ou seja, oxidação das clorofilas pode ocorrer em algumas condições ambientais quando por exemplo ocorre frio, seca ou excesso de luminosidade e as folhas passam adquirir tonalidades amarelo-a laranjada ou até mesmo avermelhada.
A fotossíntese ocorre exclusivamente nas plantas verdes?
Não. Ela igualmente acontece nos organismos eucariontes inferiores tais como as algas, euglenoides, dinoflagelados, diatomáceas e também em certos procariontes. Nos procariontes a fotossíntese vai ocorrer no hialoplasma desses seres. Entre os organismos mais autossuficientes na biosfera podemos citar as cianobactérias pelo fato delas fixarem o nitrogênio atmosférico. Os diferentes microrganismos que constituem o fitoplâncton presente no oceano, rios e lagos podem ser apontados como responsáveis pela metade da atividade fotossintetizante que acontece no planeta.
Luz - Componente indispensável da fotossíntese
O formato pelo qual a luz solar atravessa o espaço é o da radiação eletromagnética com frequências ou comprimentos de ondas distintos. Para concretização da fotossíntese os vegetais necessitam absorver a radiação solar na faixa do espectro que corresponde aproximadamente entre os 400 e 700nm (nanômetros) que compreende a região da luz visível.
O Sol é a melhor fonte de energia visível que conhecemos.
Os fótons ou quanta consistem em ‘’pacotes’’ de energia pelos quais a radiação luminosa é transportada.
A transdução da energia radiante em energia química acontece nos tilacóides, por meio da excitação das moléculas de pigmentos situadas nas membranas. As clorofilas correspondem aos pigmentos especiais para a captação da energia da luz.
A capacidade de uma molécula em absorver luz está sujeita ao arranjo dos elétrons ao redor da estrutura do núcleo atômico. Falamos que uma molécula se encontra num estado excitado quando ela absorve um fóton, o que é geralmente instável.
Um elétron é transposto para um nível mais elevado quando um fóton é absorvido. Os elétrons que foram deslocados para um nível superior, de forma usual retornam velozmente ao seu orbital anterior, o qual possui energia inferior; a molécula excitada decai ao estado estável, fornecendo o quantum absorvido na forma de luz ou calor ou empregando-o para o trabalho químico. Recebe o nome de fluorescência a luz irradiada após o declínio das moléculas excitadas.
EXPERIMENTO:
Coloque algumas plantas aquáticas verdes (Elódea - nomes científicos: Egeria densa, Egeria brasiliensis) dentro de um recipiente transparente cheio de água. Coloque esse recipiente assim montado sob a luz do sol e observe.
Ao fim de pouco tempo, você verá o desprendimento de pequenas bolhas gasosas saindo dos ramos verdes. Esse gás liberado é oxigênio.
Essa planta aquática é comumente encontrada à venda em casas de pesca e aquarismo.
Foto: 36 - Gás oxigênio sendo liberado na fotossíntese.
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=Atk4oC2qxUk. Acesso em: 29 de set. de 2017
A RESPIRAÇÃO NAS PLANTAS
O método pelo qual a energia química dos carboidratos é cedida ao ATP, possibilitando se tornar disponível a carência energética imediata da célula é denominada de respiração.
Como nós as plantas também respiram. Absorvem o gás oxigênio (O2) e eliminam o gás carbônico (CO2).
A respiração ocorre em todas as partes do vegetal, mas principalmente nas folhas, já que é nessa parte que existe uma maior quantidade de estômatos. Do mesmo modo que nos animais, as plantas realizam a respiração tanto de dia quanto durante a noite. Ocorre em todas as células vivas do vegetal. O que vai ocasionar a perda de água no corpo do vegetal. Existindo uma reduzida humidade atmosférica, as plantas são capazes de cerrar seus estômatos com a finalidade de conservar suas reservas de água.
Através da respiração a planta consome matéria orgânica (glicose) e gás oxigênio e libera energia, água e gás carbônico. Essa energia é empregada em todas as funções essenciais do vegetal.
Carboidrato + oxigêniodióxido de carbono + água e liberando energia
A respiração não possui somente a finalidade de liberar energia, ela também é responsável pela elaboração de compostos intermediários, indispensáveis para que ocorra a síntese de aminoácidos, DNA, esteroides, dentre outros elementos.
A respiração ocorre nas mitocôndrias que é um tipo de organela celular.
Os vegetais possuem desde suas raízes, caules, folhas e até mesmo o seu ápice caulinar células que realizam a respiração. A respiração vai ocorrer de forma mais acentuada nos órgãos que estão em maior desenvolvimento, já que vão necessitar de mais energia.
Podemos afirmar que os carboidratos, os lipídios e as proteínas são os três elementos fundamentais para a célula utilizar como substrato para a respiração.
Para os vegetais o substrato mais importante para respiração são os carboidratos, já que quase toda a energia “produzida’’ é originada do seu catabolismo.
Nas folhas a respiração ocorre desde o início da formação, até o final de suas vidas pois observamos o desprendimento constante de gás carbônico (CO2). Já no caule ela ocorre de forma mais acentuada na zona do câmbio, onde estão se formando e se desenvolvendo novas células.
Nas raízes a respiração ocorre de forma intensa, proporcionando assim a liberação de energia a qual é empregada para formação de novas raízes. O restante da energia é utilizado para acumular nutrientes, sem os quais os vegetais não seriam capazes de sobreviver.
Bibliografia
RAVEN, P.H.; EVERT, R.F. & EICHORN, S.E. 2007. Biologia Vegetal. 7ª edição. Editora Guanabara Koogan, Rio de Janeiro, 830p.FERRI, Mario Guimarães (2007) Fisiologia Vegetal. Ed. EPU São Paulo. 2ª rev.LEHNINGER, A. L. Princípios de bioquímica. São Paulo: Savier, 1985. p. 194, 195 e 553
SEO, Hirosshi. Manual de agriculura natural, unidade da vida, São Paulo: Ultrivida, 1986.
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Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=ndKauIVZRGY
