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Teste 1 – foto

RADIAÇÃO

Desde Aristóteles já havia se observado que a radiação é necessária para a vida das plantas. Essa, por sua vez, influencia uma série de processos fisiológicos nas plantas, devido a suas propriedades e diferentes formas de propagação e absorção pelos organismos. Dentre os efeitos da radiação sob a fisiologia vegetal quatro podem ser destacados como principais: (I) o efeito térmico da radiação, o qual permite que ocorra a troca de energia entre a planta o ambiente; (II) o efeito no processo fotossintético, característico das plantas e que é a principal forma de adquirir energia livre da biosfera; (III) o efeito na fotomorfogênese onde a radiação atua como reguladora do crescimento e desenvolvimento vegetal participando da diferenciação de tecidos e órgãos; (IV) e o seu efeito no processo mutagênico onde a radiação atua promovendo alterações na estrutura genética (JONES, 1994; BEGON et al., 2006).
A radiação trata-se de uma forma de energia eletromagnética derivada de reações termomoleculares ocorridas no sol pela fusão de quatro núcleos de hidrogênio formando um núcleo de hélio. As alterações promovidas pela radiação nos organismos deve se a suas características tanto de onda como de partícula. Uma onda é caracterizada por um comprimento de onda, denotado lambda (λ) que é a distância entre cristas de onda sucessivas. E a partícula se refere aos fótons ou quanta que podem ser definidos como de “pacotes” de energia transportados (TAIZ & ZEIGER, 2004; JONES, 1994).
A energia (E) contida no foton é relativo ao comprimento de onda (λ) ou a freqüência de oscilação (v) podendo ser calculada pela seguinte equação:

E=hc/ λ=hv
onde: h é a constante de Planck’s (6,63.10-34 J s)
c é a velocidade da luz no vácuo (3.108 m.s-1).

De acordo com esta equação, fótons de comprimento de onda curto (alta freqüência) são mais energéticos em relação a fótons de comprimento de onda mais longo (baixa freqüência). Por exemplo, um fóton de luz vermelha (650nm) tem uma energia de E=3,06 .10-19 (6,63.10-34*3.108/6,5. 10-7) e um fóton de luz azul (450nm), E=4,42. 10-1J, ou seja, a luz azul apresenta 44% mais energia que a luz vermelha. Freqüentemente é mais usual se referir a energia contida no fóton em moles (Número de Avogadro (N) = 6,023.1023 átomos (ou moléculas) por mol; muda-se a equação E = N. h. c/λ) (JONES, 1994).
A luz solar é como uma chuva de fótons de diferentes frequências. Nossos olhos são sensíveis a apenas uma pequena faixa de frequencias, a região da luz visível (Figura 1). A luz com frequências levemente superiores, ou seja, comprimentos de onda mais curtos está na faixa do ultravioleta. Já a luz com frequências levemente inferiores e comprimentos de onda mais longos está na faixa do infravermelho.

espectro_eletromagFigura 1. Espectro eletromagnéticos com enfoque na região de luz vísível.

Os pigmentos envolvidos no processo fotossintético possuem diferentes espetros de absorção, que nada mais é que a quantidade de energia luminosa captada ou absorvida por uma molécula em função do comprimento de onda de luz (Figura 2). A parte do espectro que corresponde aos comprimentos de onda adequados para a fotossíntese, faz parte do espectro de luz visível e se encontra entre 400nm e 700nm. Este intervalo é chamado de região do espectro fotossinteticamente ativa (PAR-photosynthetically active region), sendo a região que contem maior quantidade de energia. A luz de comprimento de onda mais curto que 400 nm compõem a parte ultravioleta do espectro e luz com comprimento de onda mais longo que 700nm é chamado infravermelha que normalmente é percebida como calor (RICKLEFS,1996). Do total de radiação chega até as plantas, 50% consiste de radiação fotossinteticamente ativa (PAR). A atmosfera terrestre, por meio do ozônio, impede que parte da radiação ultravioleta que é deletéria para grande parte dos seres vivos atinja a superfície terrestre. A radiação longa (infravermelha) é absorvida pelo vapor d’água e CO2 à medida que ela atravessa a atmosfera servindo para a manutenção das propriedades térmicas da Terra.

espectroFigura 2. Espectro de absorção dos pigmentos fotossintéticos (Fonte: Buchanan, 2000 com modificações).

A especificidade de comprimento de onda exigido pelos vegetais ocorre devido o espectro de absorção apresentado pelos pigmentos fotossintéticos presentes no cloroplasto (clorofila e carotenóides) (Figura 2). O espectro de absorção mostra a quantidade de energia luminosa captada ou absorvida por uma molécula ou substância em função do comprimento de onda da luz. As clorofilas a e b e os carotenóides absorvem em comprimentos de onda menores (de maior energia) quando comparados com a ficoeritrina e ficocianina, sendo esses últimos mais encontrados em bactérias (TAIZ & ZEIGER, 2004). A clorofila parece verde porque ela absorve luz principalmente nas porções vermelha e azul do espectro, de forma que a parte enriquecida nos comprimentos de onda do verde é refletida para o olho humano. A absorção de um fóton pela molécula de clorofila faz com que ela passe de um estado de menor energia (base) para um estado de maior transição ou excitação.
A distribuição de elétrons na molécula excitada é, de certa forma, diferente da molécula em estado basal (Figura 3). A absorção de luz azul excita a clorofila e a eleva à um nível de energia mais alto que a luz vermelha, sendo esse estado chamado de segundo singlete. A luz vermelha, eleva os elétrons da clorofila a um estado de energia menor, chamado de primeiro singlete. Em seu estado de energia excitado, a clorofila é extremamente instável, de modo que o elétron retorna ao estado basal e a energia pode ser liberada de diversas maneiras:
1. Através da liberação de calor (flexibilizações);
2. A fluorescência, onde a luz é emitida em um comprimento de onda mais longo, havendo perda de energia;
3. Pode ocorrer transferência de energia para moléculas adjacentes à clorofila excitada;
4. A molécula excitada pode perder seu elétron para outra molécula que seja aceptora de elétrons e assim iniciar a etapa fotoquímica. Vale ressaltar que esse é o processo que ocorre predominantemente.

Nesse contexto , a interceptação e absorção da radiação dependerão da natureza da substancia absorvente como os pigmentos, citados, que absorvem a luz e captam sua energia, como também da morfologia da planta considerada como individuo e do tipo de ambiente (comunidade) onde essa se encontra (BEGON et al., 2006; RICKLEFS, 1996).

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