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TRABALHO DE FISIOLOGIA VEGETAL

A radiação solar e sua influência nos processos fisiológicos das plantas 2018

A RADIAÇÃO SOLAR E SUA INFLUÊNCIA NOS PROCESSOS FISIOLÓGICOS

DAS PLANTAS

INTRODUÇÃO

Toda vida na Terra é mantida pelo fluxo de energia oriunda do sol e que passa pela biosfera (LARCHER, 2000). A radiação solar é a fonte primária de todos os fenômenos atmosféricos, bem como de processos físicos, químicos e biológicos que podem ser observados em ecossistemas agrícolas (PEREIRA, VRISMAN E GALVANI, 2002). A energia radiante que chega a terra é extremamente dependente dos movimentos de rotação e translação terrestres, estes estabelecem um ritmo climático periódico, sendo a mudança periódica entre o dia e a noite, designado de fotoperíodo, uma referência para o ritmo diário e anual que rege a vida dos seres vivos. Além disso, a radiação solar atua em muitos processos de desenvolvimento, agindo como, por exemplo, indicação para a germinação, o crescimento e a forma externa das plantas (LARCHER, 2000). O fotoperíodo e a radiação solar são aspectos extremamente importantes da interação das plantas com seu ambiente, pois controlam seu desenvolvimento, atuando diretamente na fotossíntese e fotomorfogênese (TAIZ e ZEIGER, 2004). Algumas espécies vegetais cultivadas necessitam de fotoperíodos indutivos para completarem seu ciclo de vida, estas respondem a comprimentos de dias longos, ou a dias curtos, ainda há espécies fotoneutras, que são aquelas em que o fotoperíodo não influencia em seu desenvolvimento (SCHUSTER et al., 2012). A disponibilidade de luz solar é um dos fatores que mais influenciam o crescimento e desenvolvimento das plantas (TAIZ & ZIEGER, 2004). A radiação atua principalmente no processo de fotossíntese, sendo que toda a energia necessária para transformar o CO 2 atmosférico em energia metabólica é advindo da radiação solar (TAIZ & ZIEGER, 2004), no entanto ela também é extremamente importante em outros processos fisiológicos, como a transpiração e a absorção de água e de nutrientes (LOPES, 2003). Portanto, o aumento na intensidade luminosa está diretamente relacionado ao aumento na produtividade, principalmente em plantas C4, em decorrência do importante papel que este fator desempenha no crescimento e na fotossíntese

comprimento de onda de 500 nm. Ela é composta por fótons, os quais variam em energia conforme seu comprimento de onda e frequência (CASAROLI et al., 2007), sendo que as plantas aproveitam uma faixa de 400 nm a 700 nm do espectro de luz visível, para fins fotossintéticos e produção de carboidratos (OMETTO, 1981). As plantas são capazes de produzir energia química através da fotossíntese, esta ocorre por meio da absorção da radiação solar (CASAROLI et al., 2007). Da totalidade da energia solar que chega ao topo da atmosfera, somente 1,3% é aproveitada pelas plantas no processo de fotossíntese, o restante é perdido em forma de calor ou refletido de volta (TAIZ & ZIEGER, 2004; CASAROLI et al., 2007). Qualquer tecido vegetal clorofilado é capaz de realizar fotossíntese, como por exemplo, caules volúveis, sépalas e frutos verdes. No entanto, o órgão especializado na realização do processo de fotossíntese é a folha, sendo que sua estrutura laminar desenvolvida ao decorrer do processo evolutivo favorece a absorção da energia radiante e do gás carbônico da atmosfera (FLOSS, 2011). Nas plantas, a radiação fotossintéticamente ativa, aquela dentro do espectro que pode ser absorvido pelas plantas, é captada por moléculas de clorofilas e carotenóides, estas junto as proteínas estruturais constituem o complexo antena (TAIZ & ZIEGER, 2004). A energia é direcionada para os centros de reações, num processo conhecido como “esquema Z”. As plantas possuem dois centros de reações que funcionam em série: o fotossistema I (FSSI) e o fotossistema II (FSSII) (BLAKENSHIP & PRINCE, 1985). As clorofilas do centro de reação do FSSI apresentam pico máximo de absorção em 700 nm, já as do FSSII em 680 nm. Esses fotossistemas oxidam a água a oxigênio molecular para formar ATP e reduzir o NADP+ a NADPH. Deste modo, a energia oriunda do Sol é conservada na forma de ATP e na forma de coenzimas orgânicas (NADPH). Mais tarde, esses substratos serão utilizados no ciclo de Calvin & Benson para produzir açúcares e/ou cadeias de carbono para rotas de biossíntese (CASAROLI et al., 2007). O acúmulo de matéria seca, que caracteriza o crescimento de uma determinada cultura, em sua grande parte depende da fotossíntese, sendo que pode-se considerar a produtividade como simplesmente uma medida total da fotossíntese da planta subtraindo-se as perdas com respiração e a fotorrespiração (FLOSS, 2011). Vários estudos constataram a relação entre fitomassa seca produzida e a energia radiante absorvida ao longo do ciclo de vida de inúmeras

espécies (TOLLENAAR & BRUULSEMA, 1988). Porém, sempre se deve ter em mente que a conversão da radiação absorvida em massa seca depende de mudanças na fotossíntese, em relação a radiação e temperatura e da fração do carbono fixado pela fotossíntese consumido na respiração (GALLAGHER & BISCOE, 1978). A radiação, tão essencial nos processos metabólicos da planta, em quantidades excessivas pode prejudica-la. Quando variações de alta frequência ocorrem, ou quando as plantas não são capazes de se adaptar as condições de luminosidade, pode haver um estímulo exacerbado dos aparelhos fotossintéticos, e quando a quantidade de energia absorvida é maior que a demanda da fotossíntese, ocorre uma sobrecarga que irá ocasionar uma baixa utilização quântica e baixo rendimento assimilatório, principalmente se outros fatores não se encontrarem em condições favoráveis (LARCHER, 2000; LONG, HUMPHRIES & FALKOWSKI, 1994 ). A radiação também desempenha um papel fundamental na ativação de enzimas que participam do processo fotossintético, sendo que outros mecanismo fisiológicos estão associados ao níveis de radiação, como por exemplo a taxa respiratória, que pode influenciar na eficiência fotossintética. O excesso de radiação absorvido pela planta ocasiona a elevação de sua temperatura, proporcionando um incremento no fluxo transpiratório. Quando esse fluxo for maior que o fluxo hídrico da folha, ocorre o fechamento dos estômatos, a fim de evitar que a planta entre em déficit hídrico (TAIZ & ZIEGER, 2004; CASAROLI et al., 2007). Nos últimos anos a radiação solar vem se sobressaindo em diversos estudos relacionados ao rendimento potencial de grandes culturas, sendo ela é fundamental para o desenvolvimento e o crescimento vegetal na agricultura, efetuado pelos processos fotomorfogenéticos e fotossintéticos (KUNZ et al., 2007). O conjunto de pesquisas que contemplam as variáveis de crescimento e parâmetros fotossintéticos são fundamentais para se elucidar as relações entre os indivíduos de uma comunidade vegetal, e para além da agricultura, também são extremamente úteis para projetos de conservação, proteção e recuperação de áreas florestas e vegetações (TORRES & SCHIAVINATO, 2008). CONCLUSÃO

LARCHER, W. Ecofisiologia Vegetal. São Carlos: RIMA, 2000. LONG, S. P.; HUMPHRIES, S.; FALKOWSKI, Paul G. Photoinhibition of photosynthesis in nature. Annual review of plant biology , v. 45, n. 1, p. 633-662,

LOPES, B. A. Aspectos importantes da fisiologia vegetal para o manejo. Viçosa: UFV, 2003. Disponível em: https://goo.gl/etM4k2. Acesso em 08 de abr. 2013. MONTEITH, J. L. Light distribution and photosynthesis in field crops. Annals of Botany , v. 29, p. 17- 37, 1965. OMETTO, J.C. Bioclimatologia vegetal. São Paulo: Editora Agronômica Ceres,

PEREIRA, A. B.; VRISMAN, A. L.; GALVANI, E. Estimation of daily global solar radiation as a function of the solar energy potential at soil surface. Scientia Agricola , v. 59, n. 2, p. 211-216, 2002. SCHUSTER, M. Z. et al. Influência do fotoperíodo e da intensidade de radiação solar no crescimento e produção de tubérculos de rabanete. Applied Research & Agrotechnology , v. 5, n. 2, p. 73-86, 2012. SHIBLES, R.M.; WEBER, C.R. Leaf area, solar radiation interception, and dry matter production by various soybean planting patterns. Crop Science , v. 6, p. 575-577,

TAIZ, L. & ZIEGER, E. Fisiologia vegetal. 3. ed. Porto Alegre: Artmed, 2004. TOLLENAAR, M.; BRUULSEMA, T. W. Efficiency of maize dry matter production during periods of complete leaf area expansion. Agronomy Journal , v. 80, p. 580- 585, 1988. TORRES, J. A. P.; SCHIAVINATO, M. A. Crescimento, eficiência fotossintética e eficiência do uso da água em quatro espécies de leguminosas arbóreas tropicais. Hoehnea , v. 35, n. 3, p. 395-404, 2008.