O documento descreve experiências realizadas ao longo da história para entender os processos de fotossíntese nas plantas. Van Helmont concluiu, erroneamente, que as plantas se desenvolvem apenas com água, enquanto Priestley demonstrou que as plantas renovam o ar libertando oxigênio. Experimentos posteriores confirmaram que as plantas produzem oxigênio a partir da água e fixam dióxido de carbono da atmosfera para a produção de compostos orgânicos, em processos que envolvem fases dependentes e

1. Fotossíntese

2. Autotróficos
Capacidade de produzir compostos orgânicos a partir de substâncias minerais, utilizando uma
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fontede energia externa.

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A fotossíntese permite converter a energia luminosa em energia química

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4Sol irradia 3X1031KJ de energiaE = mc2 logo 1kg de matéria solar = 9X1013KJ de energia
Por dia atinge a Terra 1,5X1019KJ de energia
Quantidade de luz solar que atinge a Terra = 165 ton(60.000 ton/ano)
As plantasutilizam 0,01% daE quechega àTerra 40 tonde matériasolar.
Com essaenergia asplantas sintetizam2 X 1011 tonde biomassa por ano.

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Biomassa
FitomassaZoomassaSeres Humanos
Biomassa
Total
Continentes1837 X 109ton
1,005 X 109ton
0,052 X 109ton
1838,057 X 109ton
Oceanos
3,9 X 109ton0.997 X 109ton
4,897 X 109ton

6. Interacção com outros subsistemas
6Biosfera -Plantas
Atmosfera
GeosferaBiossíntesee outros processos vitais
Água
Nutrientes
Substâncias Orgânicas
ATP
FotossínteseRespiração
Luz
CO2
O2
H2O
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7. Fotossíntese
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luz
Pigmentos Fotossintéticos

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Perspectiva Histórica
Na Gréciaantiga sabia-seque solosfertilizados permitiamo crescimentodas plantas, peloque se acreditavaque odesenvolvimento destasdependia apenasdos nutrientesque estas«comiam» apartir dosolo.
Na tentativade esclareceresta hipótese, VanHelmontexecutou aseguinte experiência, em1648

9. De queforma asplantas obtêmmatéria orgânicaresponsável peloseu crescimento?
VanHelmontcolocou umaplanta jovemnum vaso, tendopesado ambosno início. Regou aplanta comágua dachuva durante5 anos. Ao fimdeste tempo, pesoua plantae osolo.
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Hipótese

10. Os dadosobtidos naexperiência apoiama hipóteseoriginal? Justifique asua resposta.
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Não, poisenquanto aplanta aumentou73,85 kg, osolo pesavaapenas menos0,1 kg.

11. VanHelmontdeduziu, apartir destaexperiência, queo crescimentodas plantasse deveapenas àpresença daágua. Critique aconclusão tiradapor VanHelmont.
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Não se podeconcluir quea plantacresce unicamentedevido àágua, poisverificou-se diminuiçãodo pesodo solo, oque indicaque tambémfoi utilizado.

12. Identifique asvariáveis quenão foramcontroladas durantea experiência.
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Não foramcontroladas naexperiência aluz eos gases.

13. Proponha umpercurso investigativoque permitademonstrar quea conclusãoretirada porVanHelmontestava incorrecta.
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13Os alunosdeverão indicaro materiale procedimentode umaexperiência quedeverá apresentar, porexemplo; 1.°vaso-Plantaem águadestilada; 2.°vaso-Plantaem terra, regadadiariamente comágua destilada; 3.°vaso-Plantaem terrasem serregada.

14. Com otrabalho deVanHelmont, são introduzidas alterações aos conceitos, até aí adoptados como correctos, relacionados com o modo de nutrição das plantas.
Embora aindalonge daexplicação destefenómeno, começama surgiroutros factores—aágua -necessáriosà realizaçãodeste processo.
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15. No séculoXVIII, JosephPriestleyenriqueceu osconhecimentos sobreeste assunto, adicionandouma novaperspectiva atéaí nuncaconsiderada: asplantas tambémtinham umpapel importantena manutençãoda qualidadedo ar.
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Hipótese : QUAL É O PAPEL DAS PLANTAS NA RENOVAÇÃO DO AR?
Na tentativade perceberqual erao papeldas plantasna renovaçãodo ar, JosephPriestleymontou aseguinte actividadeexperimental.
Experiência dePriestleyque demonstrouque achama deuma velase apagadentro deuma campânula(A); orato morredentro deuma campânula(B) eo ratosobrevive se estiveracompanhado deuma plantadentro dacampânula (C).

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17Interprete osresultados obtidosnas montagensA, B eC. A —A velaapaga-se quandoa combustão esgota o oxigénio existente na campânula. B -O ratomorre quandoa suarespiração esgotao oxigénioexistente nacampânula. C -A plantarenova ooxigénio, permitindoque orato sobreviva.

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18Que conclusões pode tirar da experiência? A combustãoe arespiração dorato consomemoxigénio. A plantarenova oar, libertandooxigénio.

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Com base nos resultados desta experiência, infirasobre aimportância dasplantas nosecossistemas.
As plantassão muitoimportantes nosecossistemas, poislibertam oxigénioque podeser utilizadopor quasetodos osseres vivos.

20. NicolasTheodorede Saussure(1804)
concluiu que o aumento de peso nas plantas dependia da presença de dióxido de carbono, da água e de azoto.
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21. Qual a origem do oxigénio libertado pelas plantas?
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22. Cornelis van Niel (1897-1987).
O primeiro a levantar dúvidas sobre qual reagente fornecia os átomos de oxigénio que formam as moléculas do O2produzidas na fotossíntese .
Por volta de 1930, ele estudava a fotossíntese realizada por sulfobactériaspúrpuras, um tipo de bactéria autotróficaque utiliza moléculas de sulfetode hidrogénio (H2S) em vez de água (H2O) no processo fotossintético, liberando enxofre elementar (S), em vez de gás oxigénio (02).
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H2O
Água
O2
Oxigénio

24. Estava VanNielcerto?
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Experiência de Calvin-1940

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Com basenos resultados, quepode concluirrelativamente àhipótese deVanNiel? A hipótesede VanNielestá correcta, tendoem contaos resultados, destaexperiência.

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Se admitira hipóetesedo O2 terorigem noCO2, queexperiência poderiarealizar pararefutar estahipótese? Fornecer àsalgas CO2radioactivoe verificarse oO2formadoseria ounão radioactivo.

27. Conclusões
A utilização de água marcada com 18O2permitiu verificar que a hipótese de VanNielestava correcta e, portanto, que o oxigénio libertado durante a fotossíntese provém da água.
Poder-se-ia provar que o O2libertado pelas plantas não provém do CO2. Para isso, bastaria fornecer às algas CO2marcado com o isótopo 18O e proceder como na experiência inicial.
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28. Durante as décadas de 40 e de 50, do século XX, foram realizadas mais experiências que contribuíram para esclarecer as etapas envolvidas no processo fotossintético.
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Experiência A
Colocaram-se algasverdes, dogénero Chlorella, nummeio contendodióxido de carbono marcado com carbono radioactivo (14C). Verificou-se queas substânciassintetizadas nodecurso dafotossíntese apresentavamradioactividade.
Experiência B
A umasuspensão dealgas, fortementeiluminada, foifornecido dióxidode carbonoradioactivo (14C02).
Após umahora deiluminação, asalgas foramcolocadas naobscuridade, verificando-seque oC02continuavaa serabsorvido durante15 a20 segundos.
Se ailuminação inicialnão se fizerdurante pelomenos umahora, aincorporação deC02cessaassim quese transferemas algaspara aobscuridade.

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Experiência A
Colocaram-se algasverdes, dogénero Chlorella, nummeio contendodióxido de carbono marcado com carbono radioactivo (14C). Verificou-se queas substânciassintetizadas nodecurso dafotossíntese apresentavamradioactividade.
O quepode concluirdos resultadosda experiênciaA? O CO2énecessário paraformar as substâncias sintetizadas no decurso da fotossíntese.

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Para quese inicieo processofotossintético, énecessário luz? Justifique asua resposta. Sim, poisse ailuminação inicialnão se fizerdurante pelomenos 1 hora, aincorporação deCO2cessa, assimque asalgas passampara aobscuridade.

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A incorporaçãode C02dependedirectamente daacção daluz? Justifique asua resposta.
Não, pois, asalgas iluminadasdurante 1 horacontinuaram aincorporar CO2 durantemais algunssegundos, apósserem colocadasna obscuridade.

33. Conclusões
Estas experiênciaspermitiram verificarque oCO2énecessário paraformar compostosorgânicos. Por outrolado, emboraseja necessárialuz paradar inícioao processofotossintético, aincorporação deCO2nãodepende directamenteda luz, poispode prolongar-sena obscuridade.
Assim, podeadmitir-se quea fotossíntesecompreende duasfases:
uma fase em que as reacções dependem da luz (fase fotoquímica);
uma fase não dependente directamente da luz (fase química).
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