Fotossíntese

A fotossíntese é o processo biológico mais importante que ocorre em nossa biosfera. É a partir dela que a energia luminosa, proveniente do Sol, é convertida em energia química, em moléculas de glicose. Tal processo não é exclusivo das plantas, pois outros organismos também a realizam, como as algas uni e pluricelulares (fitoplânctons) e as cianobactérias.

O que possibilita tais organismos realizarem a fotossíntese, é a presença de uma organela, cloroplasto. O cloroplasto contém um pigmento, clorofila, que capta a energia luminosa do Sol e a converte em energia química.

Os organismos fotossintetizantes se utilizam de matéria prima básica para realizar tal processo: luz solar, água e gás carbônico. Toda substância inorgânica incorporada pelos seres fotossintetizantes dá origem a matéria orgânica, ou seja, a luz solar, juntamente com a água e o gás carbônico, passa por uma transformação (fotossíntese), que dá origem a glicose e gás oxigênio.

Se pensarmos na estrutura, na função e na evolução de cada espécie de ser vivo, inclusive os organismos unicelulares, veremos que estas características estão relacionadas às necessidades dos organismos em obter energia.

Além de prover o ar atmosférico com gás oxigênio e produzir glicose, a fotossíntese produz também o ATP (adenosina trifosfato), que é a principal moeda energética dos seres vivos. É a partir dela que todos os processos metabólicos dos seres vivos, incluindo a fotossíntese, ocorrem, pois são essas moléculas de ATP que armazenam energia e que possibilitam a realização das funções vitais nos organismos.

Fotossíntese: o processo de transformação

A fotossíntese é dividida em duas etapas: etapa fotoquímica (fase clara) e a etapa química (fase escura).

Na etapa fotoquímica (fase clara) ocorre o aproveitamento efetivo da luz pelas moléculas de clorofila. Essa fase ocorre nas membranas dos tilacóides, em conjunto com a clorofila e diversos outros pigmentos que existem nos cloroplastos. Esse conjunto de estruturas recebe o nome de fotossistema.

A luz excita os elétrons do fotossistema, que por sua vez, quebram a molécula da água (fotólise da água). Sabendo que a fotólise é a quebra da molécula de água (H₂O) pela luz solar, concluímos que o produto dessa quebra é hidrogênio e oxigênio, com seus respectivos elétrons.
Os hidrogênios e elétrons que são separados nesse processo, se combinam com uma molécula chamada NADP (fosfato de dinucleotídeo de nicotinamida e adenina), que após receber esses hidrogênios e elétrons, passa a ser chamada de NADPH (fosfato de dinucleotídeo de nicotinamida e adenina, com hidrogênio aderido). É durante esse processo que ocorre a produção de ATP, ou seja, de energia, para que todo esse processo molecular dentro dos organismos fotossintetizantes, ocorra.

O oxigênio, após a fotólise, é eliminado para o ar atmosférico na forma gasosa
(O₂).

A molécula de NADPH, produzida na fase clara, é utilizada na fase escura. O NADPH é utilizado como transporte para o hidrogênio e seu elétron, levando-os até a molécula de gás carbônico (CO₂), proveniente do ar atmosférico, que fica armazenado no estroma do cloroplasto. Faz sentido, né? Já que a fórmula molecular da glicose é C₆H₁₂O₆, sendo que esses hidrogênios provêm do NADPH e os carbonos e oxigênios do gás carbônico.

A fotossíntese pode ser resumida por sua equação geral (forma simplificada):

6 CO₂ + 6 H₂O      C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ 

ATIVE A SUA ATENÇÃO AQUI:

O gás carbônico (CO₂) é utilizado na etapa química (fase escura).

Na etapa fotoquímica (fase clara) é utilizada água (H₂O) e luz solar.

Observem: o oxigênio que entra na composição da glicose é proveniente do gás carbônico captado da atmosfera; já o oxigênio que é liberado na atmosfera vem da molécula de água.

Localização do cloroplasto na célula vegetal e do estroma e do tilacóide no cloroplasto.

UM OLHO NO GATO E O OUTRO NO PEIXE:
Não vá se confundir: o oxigênio que é lançado na atmosfera é o que vem da molécula de água, enquanto o oxigênio que irá fazer parte da molécula de glicose vem do gás carbônico.

Esquema de todo o processo fotossintético. Aguarde em breve a aula completa sobre o Ciclo de Calvin.

Glossário:
Molécula de glicose (C₆H₁₂O₆): carboidrato classificado como monossacarídeo, o tipo de carboidrato mais simples.

Cianobactéria: microrganismo procariótico, cuja estrutura celular corresponde a de uma bactéria.
Cloroplasto: uma organela formada por duas membranas, possuem DNA próprio e contém como pigmento a clorofila.
Clorofila: principal pigmento dos organismos fotossintetizantes, com capacidade de reter a energia da luz para a realização da fotossíntese.

Organismos fotossintetizantes: seres vivos que realizam fotossíntese.
Substância inorgânica: substâncias que não possuem carbono na sua composição, ou que quando possuem não formam longas cadeias.
Matéria orgânica: substâncias que possuem carbono e que formam longas cadeias.
ATP (adenosina trifosfato): molécula de adenina ligada a três átomos de fósforo
Etapa fotoquímica: etapa da fotossíntese onde é utilizada a luz solar.
Etapa química: etapa da fotossíntese onde são utilizados apenas enzimas e moléculas.
Tilacóide: dobra da membrana lipoprotéica, rica em clorofila.
Fotossistema: conjunto de membranas do tilacóide, da clorofila e de outros pigmentos, dentro do cloroplasto.
Fotólise: quebra de molécula pela luz (foto = luz; lise = quebra)
NADP (fosfato de dinucleotídeo de nicotinamida e adenina): coenzima que tem afinidade com o hidrogênio.

NADPH (fosfato de dinucleotídeo de nicotinamida e adenina, com hidrogênio aderido): é a coenzima NADP com o hidrogênio aderido.
Estroma: material básico que preenche o interior do cloroplasto.

Cadeias e Teias Alimentares

CADEIA ALIMENTAR

Cadeia alimentar é uma sequência onde um ser vivo depende do outro para a sua sobrevivência. Os produtores produzem a energia que irá passar de um ser vivo para o outro, através dos níveis tróficos.

Mas vamos por partes:

Os seres autótrofos (auto que quer dizer próprio, por si mesmo; trofo que vem do latim trophé e quer dizer nutrição), produzem substâncias orgânicas a partir de gás carbônico, água e sais minerais. A energia usada no processo pode até vir de reações químicas (quimiossíntese), mas a principal fonte é a luz solar (fotossíntese). É a energia solar que mantém quase todos os ecossistemas, entretanto não são todos os organismos que conseguem captar a energia luminosa do sol e transformá-la em alimento; os que conseguem são chamados de autótrofos. Depois de absorver a energia solar, a transformam em energia química, energia esta que pode, depois de transformada, ser utilizada por todos os seres vivos do planeta.
Esses organismos são classificados no ecossistema como produtores, pois os compostos orgânicos do seu corpo servirão de alimento aos seres heterótrofos (hetero quer dizer outro, diferente e trofo que quer dizer nutrição).
Os animais herbívoros dependem diretamente dos vegetais, e por isso são chamados de consumidores primários.
Os consumidores primários servem de alimento aos carnívoros, sendo estes últimos chamados de consumidores secundários.
Se estes carnívoros servirem de alimento para outros carnívoros, teremos os consumidores terciários, podendo haver também os consumidores quaternários.

O produtor é sempre autótrofo, enquanto consumidores e decompositores são seres heterótrofos, podendo ser herbívoros, carnívoros ou onívoros.

Cada etapa da cadeia alimentar é chamada de nível trófico, que é a posição que a energia ocupa no ecossistema. Parte da matéria orgânica do corpo dos organismos, quando este serve de alimento, passa para o nível trófico seguinte. Outra parte, representada por galhos, fezes, excreta e cadáveres, é devolvida ao ambiente.
A cada nível trófico em que a energia passa, ela vai sendo perdida (além da parte que é utilizada pelo próprio organismo, uma outra parte desta energia pode ser perdida na forma de calor ou nas fezes). Justamente por essa diminuição de energia a cada nível trófico, não existem cadeias muito longas.
No solo ou na água, essa matéria orgânica morta é transformada em substâncias minerais pela atividade dos fungos e das bactérias, chamados de decompositores. Eles são seres que obtêm um pouco da energia dos organismos que morreram para reciclar a matéria orgânica.

ATIVE A SUA ATENÇÃO AQUI: os decompositores também ocupam o papel de consumidores!!!! Por exemplo, se um cogumelo (que é um fungo, ou seja, é um decompositor) decompor uma folha, e ele for devorado por uma formiga, teremos uma cadeia em que o produtor é a planta, o fungo é o consumidor primário e a formiga é o consumidor secundário.

Reparem que o 1º nível trófico será sempre do produtor.

Como essas substâncias são utilizadas pelos vegetais na fotossíntese, os decompositores desempenham um papel fundamental ao realizar a reciclagem da matéria orgânica. Sem eles, a matéria mineral necessária à fotossíntese se esgotaria e a Terra se transformaria em um amontoado de cadáveres e detritos orgânicos.

                     


TEIA ALIMENTAR

Muitos animais tem alimentação variada e outros servem de alimento a mais de uma espécie. Há também animais que se alimentam de vegetais e de outros animais, não se prendendo a um único nível trófico, esses são animais onívoros, como o ser humano. Portanto em uma comunidade, há um conjunto de cadeias interligadas que formam uma teia alimentar.

Observem que em determinado momento o leão assume o 3º nível trófico (produtor - cabra - leão), e em outro momento está no 4º nível trófico (produtor - cabra - chacal - leão ou produtor - coelho - gato selvagem - leão). Isso quer dizer que o mesmo organismo pode ocupar diferentes níveis tróficos em uma mesma teia alimentar.

UM OLHO NO GATO E O OUTRO NO PEIXE:
* Consumidor primário está no 2º nível trófico, o 1º nível trófico é sempre ocupado sempre por um produtor.
* No vestibular pode aparecer em uma cadeia alimentar, elementos como ovos, leite e mel... Atenção, esses elementos são produtos de um ser vivo e por isso a energia contida nele é a do ser vivo que o produziu, estando ambos no mesmo nível trófico.
Acompanhe no esquema:

Cadeia alimentar onde aparece o leite, que não é um organismo.

No 1º nível trófico está o produtor (no caso, uma gramínea), no 2º nível trófico está o consumidor primário (vaca), o leite é um produto do consumidor primário, portanto está no mesmo nível trófico, ou seja, 2º nível trófico.

Glossário:
Seres autótrofos: são seres vivos que produzem seu próprio alimento, por exemplo, as plantas que produzem energia através da fotossíntese. 
Seres heterótrofos: são seres vivos que precisam de um outro ser vivo para se alimentar.
Herbívoros: são os animais que se alimentam de vegetais.
Carnívoros: são os animais que se alimentam da carne de outros animais.
Onívoros: são os animais que se alimentam tanto de vegetais como de outros animais.
Produtores: são os seres autótrofos.
Consumidores primários: são os seres vivos que se alimentam dos produtores, são herbívoros.
Consumidores secundários: são carnívoros, seres vivos que se alimentam de seres vivos herbívoros.
Consumidores terciários ou quaternários: são carnívoros também, mas que nesse caso se alimentam de outros seres vivos igualmente carnívoros.
Decompositores: são fungos e/ou bactérias que decompõem a matéria orgânica, reciclando-a e devolvendo-a para o ambiente.
Nível trófico: é cada nível por onde passa a energia, iniciando nos produtores e passando pelos consumidores até chegar aos decompositores. 

Ei, peraí... Mas o que é Gaia?

A Hipótese Gaia, foi elaborada por James Lovelock no final da década de 70. De acordo com essa hipótese, a Terra se comporta como um organismo vivo.

Nós já sabemos que os fatores abióticos (físicos) controlam as atividades dos seres vivos. Mas a Hipótese Gaia vai além, e sustenta que os organismos também influenciam e controlam o ambiente físico de muitas maneiras.

Assim, as comunidades de organismos também adaptam o ambiente, devolvendo à ele novos compostos e fontes de energia, e assim, desenvolvem-se em conjunto, como ecossistemas.

Além disso, a Hipótese Gaia sustenta que os microrganismos evoluíram junto com o ambiente físico, formando assim, um sistema de controle complexo, sendo esse o sistema que mantém as condições de vida na Terra favoráveis.

A espécie humana, mais do que qualquer outra espécie, influencia e modifica o ambiente em que vive. Com o propósito de satisfazer suas necessidades imediatas, a humanidade não se preocupa com as modificações a longo prazo e com isso os componentes bióticos necessários para a manutenção da nossa existência fisiológica, estão em vias de destruição, já que todo equilíbrio terrestre está sendo perturbado.

Nossas cidades são parasitas da biosfera, de onde retiramos água, alimento e combustível. Quanto mais avançamos, mais exigimos do campo circundante e com isso, maior passa a ser a probabilidade de lesarmos nosso "hospedeiro".

A Hipótese Gaia confirma a importância da preservação, esforçando-nos a reduzir a poluição de todas as maneiras, mantendo a integridade e o sistema que mantém a vida.


Gaia: na mitologia grega é a deusa da Terra.

Fonte: Odum, Eugene P. (1988) Ecologia. Rio de Janeiro: Guanabara.