CAPÍTULO 2 Fotossíntese

Fotografia. Pendurados no galho de uma árvore, dois frutos alongados, de cor verde avermelhada.
A fotossíntese é fundamental para a vida na Terra. Você saberia dizer por quê? Mangas: aproximadamente 15 centímetros de comprimento.

Motivação

A critério do professor, esta atividade poderá ser realizada em grupos.

Ícone. Vidraria de laboratório.

Objetivo

Examinar uma semente de feijão por dentro.

Você vai precisar de:

  • tigela com água
  • 20 grãos de feijão

Procedimento

1. Coloque os grãos de feijão na tigela com água e deixe-os em repouso durante uma noite. Veja a figura A.

Ilustração. Figura A. Destaque para a mão de uma pessoa colocando um grão de feijão em uma tigela com água e outros grãos no fundo.

2. Depois dêsse tempo dentro da água, os grãos podem ser abertos ao meio, com uma leve pressão feita com a ponta da unha, como mostra a figura B. Abra dois ou três e verifique como eles são internamente. (Deixe os outros feijões sem abrir para usá-los no experimento a seguir.) Os grãos de feijão são as sementes dessa planta. Desenhe no caderno o que observou.

Ilustração. Figura B. Destaque para as mãos de uma pessoa segurando  um grão de feijão com os dedos polegar e indicador.

A critério do professor, esta atividade poderá ser realizada em grupos.

Ícone. Vidraria de laboratório.

Objetivo

Acompanhar a germinação de um grão (semente) de feijão.

Você vai precisar de:

  • feijões que ficaram a noite toda na água (use os que não foram abertos no experimento anterior)
  • feijões secos
  • três pires ou pratinhos
  • algodão
  • água

Procedimento

  1. Divida o algodão em três pedaços, abra-os bem e forre cada um dos pires com um dos pedaços.
  2. No algodão de um dos pires coloque cinco feijões secos. Em outro, coloque cinco feijões molhados. Nenhum dêsses dois pires deverá ser regado com água durante o experimento.
Ilustração. Destaque para a mão de uma pessoa soltando um grão de feijão em um prato. Sobre o prato há algodão seco e feijões secos. Ilustração. Um prato com feijões molhados e algodão seco.

3. Molhe o algodão do terceiro pires com um pouco de água, sem encharcar, e espalhe cinco feijões molhados sôbre ele. Durante uma semana, mantenha esse algodão sempre úmido e coloque água todos os dias, se for necessário.

Ilustração. Um prato com feijões molhados e algodão molhado.

4. Observe os pires diariamente por uma semana e registre, com palavras e/ou desenhos, o que observou.

Procure explicar o que aconteceu em cada pires. A que se deve o ocorrido?

Desenvolvimento do tema

1. A semente de feijão tem reserva de alimento

Quando uma semente de feijão encontra condições adequadas de umidade e temperatura, ela inicia seu desenvolvimento. Esse início de desenvolvimento é chamado de germinação da semente.

Nas sementes de feijão há uma reserva de alimento para a nova planta iniciar seu desenvolvimento. Essa reserva dura alguns dias. No entanto, logo a planta precisará de alimento. E de onde vem esse alimento?

Fotografia. Uma muda de planta saindo do solo, com pequeno caule e duas folhas na extremidade.
A germinação de uma semente marca o nascimento de uma planta. A planta da foto (pé de feijão) mede cêrca de 7 centímetros de altura.
Esquema. Ilustração de um grão de feijão com um broto. Texto: Ao abrir um grão de feijão você pode ver a reserva de alimento para a nova planta começar seu desenvolvimento. Do feijão, sai linha de chamada para: reserva de alimento. Do broto, sai linha de chamada para: Embrião vegetal, uma jovem planta que eclodirá da semente quando esta germinar. Abaixo, ilustração de solo com sequência de imagens representando a germinação da semente e o crescimento da muda. Embaixo: seta apontando para a direita e texto: mudanças com o passar dos dias. Primeira imagem: semente plantada. Segunda imagem: da semente, sai uma minúscula raiz. Terceira imagem: a raiz está maior e parte do revestimento da semente se soltou. Quarta imagem: parte da planta está para fora do solo e sua raiz está maior. Quinta imagem: pequena muda com duas formas ovais bege fora do solo das quais saem duas pequenas folhas. Linha de chamada para o caule e das formas ovais: Esses são os dois cotilédones da semente de feijão que contêm as reservas nutritivas. Sexta imagem: uma muda maior, com quatro folhas na parte superior e duas formas ovais menores presas ao caule. Linha de chamada das formas ovais: Os cotilédones diminuem de tamanho, pois as reservas são consumidas.
Ilustração da germinação de uma semente de feijão plantada em solo com umidade e temperatura adequadas. (Visão em córte do solo. Representação esquemática e fóra de proporção. Cores fantasiosas.)

Fonte: têilor, M. R. êti áli. Campbell Biology: concepts & connections. décima edição Harlow: Pearson, 2022. página 684.

Todo ser vivo precisa de energia para sobreviver. Os animais conseguem essa energia dos alimentos que ingerem. Mas e as plantas? Sem água e sem luz, uma planta morre. Será que a água é o alimento da planta? Será que é a luz?

2. Os animais e as plantas respiram

Você provavelmente está acostumado a usar a palavra respiração para a entrada de ar nos pulmões, seguida da sua saída. Há nomes mais apropriados para esse processo: respiração pulmonar ou ventilação pulmonar. A palavra respiração tem também outro significado, que será usado por nós de agora em diante.

Respiração (ou respiração celular) é um processo em que a glicose (um tipo de açúcar) e o gás oxigênio são transformados em gás carbônico e água. Durante essa transformação é liberada energia, que é utilizada para o funcionamento do organismo e, quando é o caso, para o seu crescimento.

Os animais (entre os quais se incluem os seres humanos) e as plantas são exemplos de seres vivos que respiram, ou seja, que usam glicose e gás oxigênio para obter energia para sua sobrevivência. O gás oxigênio necessário à respiração é proveniente do ar, pois é um de seus componentes. Mas e a glicose?

Bem, os animais obtêm a glicose ao ingerir alimentos que a contenham. Já as plantas produzem a glicose para seu próprio consumo.

Fluxograma. Gás oxigênio. Glicose. São usados na: respiração, que produz: Gás carbônico e Água. Respiração, que libera: Energia.

3. As plantas, além de respirarem, fazem fotossíntese

As plantas produzem o açúcar de que necessitam.

A produção de açúcar pela planta é denominada fotos­síntese. Nesse processo, a planta consome água e gás car­bônico, um gás presente no ar, e produz açúcar e gás oxigênio. O açúcar mais comumente produzido na fotossíntese é a glicose.

A fotossíntese acontece quando, além de água e de gás carbônico, a planta recebe iluminação adequada. Energia proveniente da luz é transformada em outra fórma de energia, a energia química, que é armazenada na glicose e será aproveitada quando essa glicose for usada na respiração.

Fluxograma. Energia (da luz) é necessária à fotossíntese. Gás carbônico e água são usados na fotossíntese, que produz: gás oxigênio e glicose.
Esquema. Fotografia de uma menina negra com o cabelo preso e blusa vermelha. Ela está deitada de barriga para baixo ao lado de um cachorro preto. Abaixo, sequência: Seta para a direita: Consumidos: gás oxigênio; glicose. Quadro: Animais realizam a respiração celular o tempo todo. Seta para a direita: Produzidos: gás carbônico; água. Esquema. Fotografia de um vaso com plantas. Abaixo, sequência. Seta para a direita: Consumidos: gás carbônico; água. Quadro: Plantas realizam fotossíntese se forem adequadamente iluminadas. Seta para a direita:Produzidos: gás oxigênio; glicose. Abaixo, sequência: Seta para a direita: Consumidos: gás oxigênio; glicose. Quadro: Plantas realizam respiração celular o tempo todo. Seta para a direita: Produzidos: gás carbônico; água.

Portanto, a água e o gás carbônico não são alimentos da planta. São substâncias empregadas por ela na produção de seu próprio alimento: a glicose. A luz também não é alimento para a planta. Ela fornece a energia necessária para que o processo de fotossíntese aconteça.

A fotossíntese ocorre porque a planta apresenta, entre outros fatores, uma substância denominada clorofila, que capta a luz necessária ao processo.

As plantas realizam fotossíntese e possuem clorofila.

Ícone. Letras A e Z.

ATIVIDADE

Amplie o vocabulário!

Hora de debater o significado de cada conceito, redigi-lo com nossas palavras e incluí-lo no nosso blog.

• gás carbônico • gás oxigênio • glicose • energia • fotossíntese • clorofila

Fotografia. Um canteiro com plantas de folhas verdes e roxas.
A clorofila é a responsá­vel pela cor verde das plantas. O processo da fotossíntese ocorre devido à presença da clorofila. Mesmo as plantas que não são verdes possuem clorofila e realizam fotossíntese.

4. Sem luz não ocorre fotossíntese

Uma planta mantida permanentemente no escuro está impedida de fazer fotos­sínte­se. Ela acaba morrendo, pois não consegue produzir glicose.

Há situações em que a planta está iluminada, mas recebe pouca luz. Nessa condição de iluminação insuficiente, a quantidade de glicose produzida pode ser menor do que aquela de que a planta precisa. Ou seja, sem luz não há fotossíntese; com pouca luz a fotossíntese pode não ser suficiente para atender à necessidade de glicose que a planta tem.

Ícone. Caderno.

ATIVIDADE

Para fazer no seu caderno

Ao estudar Ciências da Natureza, notamos que determinadas características, comportamentos ou ocorrências se repetem em determinadas circunstâncias.

Perceber uma dessas repetições é identificar um padrão.

Registre no caderno os padrões que você consegue reconhecer sôbre seres que respiram e também sôbre seres que realizam fotossíntese.

5. De onde vêm a água e o gás carbônico?

A água é necessária para muitos processos vitais das plantas, entre eles a fotossíntese, que ocorre principalmente nas folhas. Quando regamos uma planta, colocamos a água na terra e não nas folhas.

Então, como a água da terra chega até as folhas?

A raiz das plantas é capaz de absorver a água que está na terra. Dentro da planta há estruturas que atuam como pequenos “tubos” por onde essa água circula até chegar às folhas.

O gás carbônico existente no ar entra na folha através de minúsculas aberturas existentes nela, os estômatos, que só podem ser vistos com auxílio de microscópio.

Fotografia. Imagem de folhas de árvores. Por trás, o Sol e céu azul.
O Sol é fonte de energia para que as plantas produzam seu próprio alimento por meio da fotossíntese. (Macapá, Amapá.)
Fotografia. Menina com o cabelo preso e camiseta rosa. Ela segura uma jarra de vidro para regar uma planta que está em um vaso na sua frente.
A água é absorvida pelas raízes e, então, distribuída a todas as partes da planta.
Ícone. Ponto de exclamação. Boxe Curiosidades.

Saiba de onde vêm as palavras

A palavra “fotossíntese” vem do grego fôutos, luz, e síntezis, produção, formação.

A palavra “glicose” vem do grego glíquis, doce.

6. As plantas comem terra?

Há quem pense que o alimento das plantas é a terra.

Você já viu a terra de algum vaso de planta acabar com o tempo? Certamente não. Isso mostra que as plantas não comem terra. Porém, existem na terra algumas substâncias necessárias ao crescimento sadio das plantas. As plantas absorvem essas substâncias dissolvidas em água, através de suas raízes.

Essas substâncias são denominadas nutrientes. Quando alguém coloca fertilizante em um vaso de planta, está justamente fornecendo nutrientes a ela. Quando os nutrientes faltam, uma planta não cresce normalmente, pode ficar deformada e com manchas nas folhas.

Os nutrientes mais importantes de que uma planta precisa são: o nitrogênio, o fósforo e o potássio. Esses nutrientes fazem parte de substâncias chamadas sais minerais, que existem nos solos férteis.

7. A importância da fotossíntese

Como já sabemos, os animais e as plantas respiram. Para a respiração, precisam de gás oxigênio. Sem ele, morrem.

Também sabemos que as plantas realizam fotossíntese, que produz glicose e gás oxigênio.

Quando uma planta produz mais glicose do que precisa para sobreviver, a sobra é armazenada em seu organismo e poderá ser utilizada futuramente pela própria planta ou por um animal que se alimente dela. E a quantidade excedente de gás oxigênio produzido pela planta — que não é consumida por ela na sua própria respiração — vai para a atmosfera.

Assim, a fotossíntese é um processo importantíssimo para a vida no planeta Terra, por produzir alimento e contribuir para a existência de gás oxigênio no ar. As plantas não são os únicos seres vivos fotossintetizantes, isto é, que realizam fotos­síntese. Há outros, como as algas e as cianobactérias.

Esquema. Setas para a direita. As folhas absorvem o gás carbônico do ar. As raízes absorvem água e também nutrientes nelas dissolvidos. Fotografia de um vaso com uma planta. Seta para a direita: as folhas liberam gás oxigênio na atmosfera.

EM DESTAQUE

O oxigênio na atmosfera terrestre

Segundo evidências científicas, o planeta Terra se formou há cêrca de 4,6 bilhões de anos. A atmosfera primitiva praticamente não continha gás oxigênio.

Foi por volta de 2,4 bilhões de anos atrás que surgiram seres microscópicos com a habilidade de realizar fotossíntese. Esses seres, ancestrais das atuais cianobactérias, encontrando condições favoráveis a seu modo de vida, multiplicaram-se e foram os grandes responsáveis pelo aumento da quantidade de gás oxigênio na atmosfera terrestre.

O aumento da quantidade de oxigênio na atmosfera possibilitou o aparecimento evolutivo dos seres que realizam a respiração celular.

Fotografia obtida com microscópio de alguns organismos esverdeados redondos isolados e de vários desses organismos alongados unidos formando cordões.
As atuais cianobactérias são descendentes de seres que foram os grandes responsáveis pela presença de gás oxigênio na atmosfera terrestre. Foto de cianobactérias ao microscópio de luz, com ampliação de cêrca de quatrocentas e setenta vezes.

Elaborado com dados obtidos de: URRY, L. A. êti áli. Campbell Biology. décima segunda edição Hoboken: Pearson, 2021.

8. A fotossíntese e as cadeias alimentares

Considere a seguinte cadeia alimentar:

capimsétacapivarasétaonça

A onça se alimenta da capivara. A capivara se alimenta do capim. E o alimento do capim, de onde vem? O capim produz seu próprio alimento. Isso ocorre por meio da fotossíntese, a partir da água e do gás carbônico, na presença de luz e com a participação da clorofila.

A fotossíntese é um processo muito importante. Por meio dela, as plantas produzem alimento para si mesmas. Esse alimento serve também para os animais que comem plantas. Esses animais consumidores de plantas são, por sua vez, alimento para os consumidores de animais.

E, então, a onça depende da fotossíntese? E o ser humano?

Fotografia. Duas capivaras na grama, uma maior, com a cabeça abaixada, e uma menor ao lado.
Capivaras se alimentando. comprimento: 1 métro (adulto)
Ícone. Dois balões de fala.

ATIVIDADE

Para discussão em grupo

O que aconteceria se, por algum motivo, todas as plantas do planeta fossem impedidas de fazer fotossíntese?

Organização de ideias

MAPA CONCEITUAL

Fluxograma. Animal realiza: respiração. Planta realiza: respiração e fotossíntese. Respiração acontece: dia e noite. Libera: energia. Consome: glicose e gás oxigênio que vem do ar. Produz: gás carbônico, que vai para o ar, e água. Fotossíntese ocorre se houver: iluminação adequada. Requer: energia da luz. Consome: água e gás carbônico. A água vem do solo, de onde a planta também obtém nutrientes; o gás carbônico vem do ar. A fotossíntese produz: gás oxigênio, que vai para o ar, e glicose, que serve de alimento. Realizada na presença de: clorofila.
Ícone. Lâmpada.

Atividades

Use o que aprendeu

1. Transcreva o seguinte texto em seu caderno, substituindo os números por palavras que o tornem correto.

Durante todo o tempo, de dia e à noite, as plantas obtêm energia para o funcionamento de seu organismo por meio da .

Esse processo transforma e em e água.

Durante o período em que recebem quantidade adequada de , as plantas também realizam , na qual são consumidos água e , e são formados e .

2. A poluição causada pelo ser humano pode fazer as folhas das plantas ficarem cobertas por um material preto chamado fuligem.

Isso acontece em alguns lugares, como perto de certas fábricas ou nas grandes cidades, nas quais existem muitos automóveis em circulação.

Que prejuízo isso pode trazer para uma planta? Justifique sua resposta.

Fotografia. Destaque para uma pinça segurando um pedaço retangular de folha. Abaixo, uma folha com dois pedaços retangulares faltando.
Folha de azinheira, que pode ser utilizada para monitorar a poluição. comprimento da folha: 5-10 centímetros
  1. Indique uma importante razão pela qual uma planta morre após ser arrancada do solo.
  2. Considere a seguinte cadeia alimentar:

planta séta inseto séta sapo séta serpente

Agora, responda e justifique suas respostas.

  1. Quais dos seres vivos mencionados dependem da fotossíntese?
  2. Essa cadeia alimentar poderia começar com o inseto? E com o sapo?

5. Considere a seguinte cadeia alimentar, que pode acontecer nas residências ou em locais onde se guardem roupas ou tecidos:

tecidos de algodão séta traça séta aranha séta lagartixa

sôbre ela, um estudante disse:

“Como os tecidos não são um ser vivo, então essa cadeia alimentar não depende da fotossíntese”.

Você concorda com essa opinião? Explique.

6. Faça uma lista dos alimentos ingeridos nas suas duas últimas refeições.

A seguir, escreva na frente do nome de cada alimento se ele tem origem animal ou vegetal. Se não souber, tente se informar. Pergunte a seus pais, irmãos, amigos ou ao professor.

Analise a lista obtida e responda: que conclusões você pode tirar dela?

Ícone. Lupa.

Atividades

Explore diferentes linguagens

A critério do professor, estas atividades poderão ser feitas em grupos.

FOTOGRAFIA

1. A foto mostra sementes de feijão em diferentes estágios da germinação. Dê o nome das estruturas numeradas.

Fotografia. Uma sequência de imagens da germinação de um grão de feijão, com linhas de chamada com números na quarta e quinta imagens. Primeira imagem: Semente enterrada. Segunda imagem: Da semente sai uma estrutura alongada que termina em uma ramificação. Terceira imagem: Muda saindo do solo. Quarta imagem: Muda maior. Da estrutura alongada acima do solo sai uma linha de chamada identificada com o número 1. Da estrutura oval sai uma linha de chamada identificada com o número 2.  Quinta imagem: Muda maior. Da estrutura alongada acima do solo sai uma linha de chamada identificada com o número 1. Das estruturas ovais saem linhas de chamada identificadas com o número 2.  Da parte acima das estruturas ovais sai uma linha de chamada identificada com o número 3. Da parte ramificada que se encontra no interior do solo sai uma linha de chamada identificada com o número 4.
Cinco estágios da germinação do feijão. A semente tem cêrca de 1 centímetro de comprimento e foi plantada em solo fértil.

CHARGE

Observe a charge e, a seguir, realize as atividades 2 a 4.

  1. Em que local se passa a cena ilustrada?
  2. O desenhista dá a entender que a planta não utiliza gás oxigênio. Essa suposição do desenhista está correta?
  3. Dentro da situação humorística criada, podemos imaginar que a planta preferiria outro gás. Que gás seria esse? Para que a planta o utilizaria? O que mais seria necessário?
Charge. Parte interna de um avião com pessoas sentadas nas poltronas. Em uma das poltronas há uma planta. Texto: em caso de despressurização, máscaras de oxigênio cairão automaticamente... A planta pensa: que droga.

BILHETE

5. Você recebeu um bilhete de um amigo. Entre outras coisas, nesse bilhete ele afirmou que a fotos­síntese é a respiração das plantas. Escreva um bilhete de volta para ele explicando que isso não é verdade e esclarecendo a diferença entre respiração de uma planta e fotossíntese.

CARTAZ

6. Você passou em frente a uma floricultu­ra, onde havia um cartaz como o da imagem.

Que ERRO científico você re­conhece na frase do cartaz?

Como essa frase poderia ser reescrita para ficar correta?

Ilustração. Mulher de cabelo ruivo, liso e comprido, usa um boné, camisa azul e um avental. Ela está atrás de um balcão com computador e segura um vaso com flores brancas. Atrás dela, prateleira com mais vasos de plantas. Na parede, uma lousa com o texto: durante o dia, as plantas fazem fotossíntese. À noite, elas respiram.

TRECHO DE FILME

7. Em um filme de ficção científica, extraterrestres planejam acabar com todos os seres fotossintetizantes da Terra. Alertada sôbre esse fato, a humanidade tem tempo suficiente para preparar um grande estoque de alimentos, concentrados em comprimidos.

Admitindo que a falta de alimento não seja problema, mesmo assim a destruição fará a humanidade enfrentar a falta de um fator não vivo essencial à sua sobrevivência. Que fator é esse? Por que ele faltará?

Ilustração. Dois alienígenas verdes, com pernas longas e patas, rabo grosso e cabeça alongada na parte de trás. Eles têm olhos amarelos e traços azuis como dentes acima da boca fechada. Eles estão abaixados e seguram armas. Uma delas solta um feixe de luz que revela uma planta em um balão com pontas. Acima, quatro naves espaciais com formato de disco.

RESULTADO DO EXPERIMENTO

Em uma série de nove experimentos numerados, uma planta foi submetida a diferentes condições de iluminação. No experimento , a iluminação foi mínima. Esta sofreu aumento gradual até que, no experimento , foi máxima. Em cada experimento, os cientistas determinaram a quantidade de gás carbônico formado na respiração da planta e utilizado na fotossíntese. Com os valores foi construído o gráfico a seguir, ao qual se referem as atividades 8 a 13.

Quantidade de gás carbônico em função da intensidade da iluminação

Gráfico de colunas. Eixo vertical, quantidade de gás carbônico. Eixo horizontal, aumenta a luminosidade a que a planta está submetida. Nove situações estão representadas. Em colunas laranja: Quantidade de gás carbônico produzido na respiração. Em colunas roxas: Quantidade de gás carbônico consumido na fotossíntese. As barras laranja têm a mesma altura de 1 até 9. As barras roxas ficam mais altas de 1 até 7 e depois mantêm a mesma altura de 7 até 9.

Fonte: Elaborado a partir de: TAIZ, L. êti áli. Fisiologia e desenvolvimento vegetal. 6. edição Porto Alegre: Bookman, 2017. página 250-253.

  1. O que acontece com a quantidade de gás carbônico produzido (formado) na respiração quando a intensidade de luz aumenta?
  2. O que acontece com a quantidade de gás carbônico consumido (utilizado) na fotossíntese quando a intensidade de luz aumenta?
  3. Em qual experimento a quantidade formada de gás carbônico é igual à quantidade gasta?
  4. Em quais experimentos a planta produz mais gás carbônico do que consome?
  5. Em quais experimentos a planta consome mais gás carbônico do que produz?
  6. Seria possível a essa planta viver permanentemente em um local com iluminação igual à do experimento ? Por quê?

FRASE POPULAR

14. Considere que a moça do lado direito da figura esteja dizendo à outra: “Não devemos ter vaso com planta no quarto de dormir porque, à noite, ela consome gás oxigênio, e isso pode matar a pessoa por asfixia”. Essa fala da personagem reflete um pensamento popular INCORRETO. Que argumento simples você poderia apresentar a quem pensa dêsse modo a fim de convencê-lo do contrário?

Ilustração. Duas garotas em um quarto. Menina loira, com o cabelo preso com uma fita vermelha, vestindo calça marrom e camiseta e sapatos azuis. Ela coloca um vaso de plantas em cima de uma cômoda. Ao lado dela, menina de cabelo castanho solto e liso com uma tiara verde, calça jeans, camiseta verde e sapato laranja. Ela está com a mão direita no rosto. De um dos lados da cômoda há mais um vaso com planta.

Seu aprendizado não termina aqui

Nossos alimentos são provenientes de seres vivos.

Nas suas próximas refeições, tente imaginar as cadeias alimentares que incluem você e os seres vivos cujas partes está ingerindo.

Caso não saiba a origem de algum alimento, pesquise. Conhecer a procedência do que comemos é importante para relacionar alimentação e saúde.