Princípios de Biologia
Como pode a luz ser usada para fazer alimentos? É fácil pensar na luz como algo que existe e que permite aos organismos vivos, como os humanos, ver, mas a luz é uma forma de energia. Como toda a energia, a luz pode viajar, mudar de forma, e ser aproveitada para fazer trabalho. No caso da fotossíntese, a energia da luz é transformada em energia química, que os autotróficos utilizam para construir moléculas de hidratos de carbono. Contudo, os autotróficos utilizam apenas um componente específico da luz solar (Figura 1).
O sol emite uma enorme quantidade de radiação electromagnética (energia solar). Os seres humanos podem ver apenas uma fracção desta energia, a qual é referida como “luz visível”. A forma como a energia solar viaja pode ser descrita e medida como ondas. Os cientistas podem determinar a quantidade de energia de uma onda medindo o seu comprimento de onda, a distância entre dois pontos consecutivos e semelhantes numa série de ondas, tais como de crista a crista ou de calha a calha (Figura 2).
A luz visível constitui apenas um dos muitos tipos de radiação electromagnética emitida pelo sol. O espectro electromagnético é a gama de todos os comprimentos de onda de radiação possíveis (Figura 3). Cada comprimento de onda corresponde a uma quantidade diferente de energia transportada.
Cada tipo de radiação electromagnética tem uma gama característica de comprimentos de onda. Quanto maior for o comprimento de onda (ou quanto mais esticado aparecer), menos energia é transportada. As ondas curtas e apertadas são as que transportam mais energia. Isto pode parecer ilógico, mas pense nisto em termos de um pedaço de corda em movimento. É necessário pouco esforço de uma pessoa para mover uma corda em ondas longas e largas. Para fazer uma corda mover-se em ondas curtas e apertadas, uma pessoa teria de aplicar significativamente mais energia.
O sol emite uma vasta gama de radiação electromagnética, incluindo raios X e raios ultravioleta (UV) (Figura 3) . As ondas de maior energia são perigosas para os seres vivos; por exemplo, os raios X e os raios UV podem ser prejudiciais para os seres humanos.
Absorção de Luz
Energia luminosa entra no processo de fotossíntese quando os pigmentos absorvem a luz. Nas plantas, as moléculas de pigmento absorvem apenas a luz visível para a fotossíntese. A luz visível vista pelos seres humanos como luz branca existe de facto num arco-íris de cores. Certos objectos, tais como um prisma ou uma gota de água, dispersam a luz branca para revelar estas cores ao olho humano. A porção de luz visível do espectro electromagnético é percebida pelo olho humano como um arco-íris de cores, tendo o violeta e o azul com comprimentos de onda mais curtos e, portanto, maior energia. No outro extremo do espectro em direcção ao vermelho, os comprimentos de onda são mais longos e têm menor energia.
Os comprimentos de onda da luz que são reflectidos de um objecto e ricocheteados são detectados pelos nossos olhos. Os comprimentos de onda da luz que são absorvidos por um objecto não chegam aos nossos olhos. Isto significa que a cor que um objecto aparece é devida aos comprimentos de onda que são reflectidos e não aos que são absorvidos. Por exemplo, a maçã da figura 4 aparece vermelha (assumindo que não é daltónica). Isto porque os comprimentos de onda vermelhos da luz são reflectidos fora da maçã e os outros comprimentos de onda (amarelo, verde, azul, roxo) são absorvidos pela maçã.
Understanding Pigments
Diferentes tipos de pigmentos existem, e cada um absorve apenas certos comprimentos de onda (cores) de luz visível. Os pigmentos reflectem a cor dos comprimentos de onda que eles não podem absorver. Todos os organismos fotossintéticos contêm um pigmento chamado clorofila a, que o ser humano vê como a cor verde comum associada às plantas. A clorofila a absorve comprimentos de onda de ambos os extremos do espectro visível (azul e vermelho), mas não do verde. Como o verde é reflectido, a clorofila aparece verde.
Outros tipos de pigmentos incluem a clorofila b (que absorve a luz azul e vermelha-alaranjada) e os carotenóides. Cada tipo de pigmento pode ser identificado pelo padrão específico de comprimentos de onda que absorve da luz visível, que é o seu espectro de absorção.
Muitos organismos fotossintéticos têm uma mistura de pigmentos; entre eles, o organismo pode absorver energia de uma gama mais ampla de comprimentos de onda de luz visível. Nem todos os organismos fotossintéticos têm pleno acesso à luz solar. Alguns organismos crescem debaixo de água onde a intensidade da luz diminui com a profundidade, e certos comprimentos de onda são absorvidos pela água. Outros organismos crescem em competição pela luz. As plantas no solo da floresta tropical devem ser capazes de absorver qualquer bit de luz que atravesse, porque as árvores mais altas bloqueiam a maior parte da luz solar (Figura 5).
