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Determinação do Ponto de Compensação Luminoso e Efeito do Déficit Hídrico Sobre a Fotossíntese e Respiração

Determinação do Ponto de Compensação Luminoso e Efeito do Déficit Hídrico Sobre a Fotossíntese e Respiração

OBJETIVO

Determinação do ponto de compensação luminoso e verificação do efeito do déficit hídrico sobre a fotossíntese e respiração.

INTRODUÇÃO

     O efeito quantitativo da respiração mitocôndriaL e da fotorrespiração sobre a produção de fotossíntese líquida está relacionado com os fatores (características) ambientais que controlam a taxa fotossintética. Por mais que o efeito da luz sobre a respiração mitocondrial e fotorrespiração seja uma realidade, a fotossíntese líquida durante o dia mostra  que a taxa fotossintética excede as taxas de perdas de CO2. Mas sua intensidade pode decrescer constantemente com a redução da intensidade de luz ao ponto da taxa de fotossíntese líquida é zero e este é o ponto de compensação (PC). A planta, entretanto, é capaz de se adaptar às condições de luminosidade, mantendo constante a proporção da taxa fotossintética. O ponto de compensação de CO2, tem o valor correspondente à concentração de CO2 no ambiente em que a taxa de fotossíntese líquida é zero, ou seja a incorporação do CO2 se iguala à sua liberação pela respiração e fotorrespiração para o ambiente. Apesar de polêmicos e merecer uma discussão maior e mais cuidadosa, também se pode pensar no PC de temperatura, de água. Veja nas figuras a seguir os PC-luz e PC-CO2

 

PONTO DE COMPENSAÇÃO DE LUZ EM PLANTAS C3 E C4 E EM PLANTAS DE SOMBRA E PLANTAS DE SOL

PONTO DE COMPENSAÇÃO DE CO2 EM PLANTAS C3 E C4 E EM PLANTAS DE SOMBRA E PLANTAS DE SOL

 

Resposta fotossintética de plantas de metabolismo fotossintético C3 e C4 a diferentes  níveis de CO2 em condições de alta luminosidade e condições não limitantes de água nutrientes (adaptado de Allen e Prasad, 2004)

 

       Todos estes pontos de compensação são interdependentes e as inferências possíveis de uso de algumas medidas de valores dessas características são específicas somente para as condições bem particulares de ambiente.

      Não é simples estabelecer como uma deficiência de água na planta tenha ou não efeito inibidor sobre a fotossíntese, pois a quantidade de água envolvida com os processos fotoquímicos e da fixação e redução do CO2 da  fotossíntese é muito pequena em comparação à quantidade necessária para manter a turgescência celular e a planta viva. Assim, acredita-se que, uma determinada deficiência hídrica atue de modo inibidor na fotossíntese de maneira direta, bem depois que os efeitos da escassez de água sobre a turgescência celular, e consequentemente sobre a divisão e alongamento da células. Os efeitos de baixos potenciais hidricos sobre a fotossintese e alongamento celular pode ser visto na figura a seguir.

 

      Naturalmente, este efeito da baixa disponibilidade de agua no solo poderá retardar a assimilação do CO2 pela fotossíntese, bem como outros processos fisiológicos importantes, dentre os quais a perda da agua pela transpiração, processos intimamente relacionados com a difusão dos gases CO2 e vapor de agua através dos estômatos. Essas discussões envolvendo as relações entre a assimilação do CO2 (Taxa fotossintética) e o movimento da água no sistema solo-planta-atmosfera (Taxa transpiratória) remetem a uma atenção toda especial ao que se conhece como “Eficiência no Uso de Agua” (EUA) pela planta. Essa definição pode ser representada pela equação:(EUA = Taxa fotossintética/Taxa transpiratória). A figura a seguir ilustra bem a importância da EUA e como pode variar entre as espécies vegetais

      Muitos trabalhos tem relatado reduções na intensidade fotossintética de diferentes espécies de plantas em ecossistemas naturais e agrícolas, quando seus solos são submetidos à baixa disponibilidade de água. Certamente estes efeitos inibidores são devidos primordialmente à redução da hidratação do protoplasma e ao fechamento  dos estômatos. A eficiência das enzimas e demais atores envolvidos está ligada com a desidratação do protoplasma, a qual, naturalmente, diminui ou mesmo inibe a intensidade dos processos físico-químicos e metabólicos na fotossíntese. A fotossíntese parece ser mais sensível à desidratação que outros processos metabólicos, como exemplo a respiração. Uma razão disto seria o dano físico que uma desidratação pode causar à estrutura e arranjo micromolecular do sistema de membranas dos tilacóides,  comprometendo os processos de fosforilação e produção de poder redutor do aparato cloroplastídico.

      É possível pensar que uma desidratação das células guarda leva a um determinado fechamento dos estômatos, e consequentemente a uma redução na absorção de CO2.Não devemos desconsiderar que os estômatos que aparentemente estão fechados, na realidade, se observados com mais atenção, pode encontrar-se suficientemente abertos para que se tenha lugar uma absorção  praticamente normal de CO2. A redução gradual da intensidade fotossintética em condições de desidratação não está relacionada, exclusivamente, com o simples fechamento dos estômatos. É muito provável que vários outros fatores influenciam, entre os quais o fechamento dos estômatos seja somente um deles, não o único.

METODOLOGIA:

      No laboratório encontra-se uma solução composta de NaHCO3 (84 mg/L), KCl (7,46 g/L) e vermelho cresol (10 mg/L) a qual tem um pH de 8,1. Essa solução tem uma cor purpúrea e serve de indicadora do teor de CO2 no ar. Quando o CO2 aumenta, a solução torna-se mais ácida e sua cor passa a amarelo; quando CO2 diminui, torna-se mais alcalina e sua cor passa à porpúrea mais intenso.

      No laboratório encontram-se também dois lotes de folhas de uma espécie qualquer, escolhida pelo instrutor. Um desses grupos foi umidecido na véspera e guardado em saco de polietileno (folhas túrgidas). O outro foi deixado a secar na mesa do laboratório (folhas murchas).

      Tome 2 mL da solução indicadora em tubos de ensaios, fechando-os bem com tampa de cortiça, borracha ou parafilme. Faça os seguintes tratamentos:

1. Deixe um tubo arrolhado com testemunha, para comparação de cor.

2. Coloque cinco segmentos de folhas túrgidas pendentes dos suportes das rolhas, cada um num tubo de ensaio, fechando bem os tubos e coloque-os a várias distâncias de uma fonte luminosa. Tome as intensidades luminosas ao nível de cada tubo de ensaio com folha. Atenção: Os tubos poderão ser vedados também com filme de PVC.

3. Proceda do mesmo modo com um outro tubo, enrolando-o completamente em folha de alumínio.

4. Tome num tubo um segmento de folha murcha e coloque-o frente a luz forte.

5. Tome vários segmentos de folha túrgida num mesmo tubo de ensaio e coloque-o frente à luz forte.

6. Sopre um tubo de ensaio contendo apenas solução indicadora observando a mudança de coloração.

7. Mais ou menos após duas horas observe a coloração da solução indicadora nos diversos tratamentos.

 QUESTIONÁRIO:

  1. Comente sobre o PC de luz de uma Planta C3 e planta C4 e de uma planta de sobra e planta de sol
  2. Comente sobre o PC de CO2 de uma Planta C3 e planta C4
  3. Qual a importância de se conhecer o significado do ponto de compensação de luz de uma espécie sob ponto de vista de distribuição vertical das espécies num ecossistema florestal?
  4. Qual é o ponto de compensação de luz da(s) espécie(s) utilizadas neste estudo demonstrativo)?
  5. Quais os efeitos do déficit de água na utilização do gás carbônico?
    Discorra sobre os resultados obtidos neste experimento.
  6. Que relações você pode fazer de um ecossistema natural ou agrícola (exemplo: um consórcio entre uma planta C3 e outra C4) com os resultados observados e discutidos neste experimento?