As plantas realizam um tipo de fotossíntese chamada fotossíntese oxigenada . Este tipo de fotossíntese usa água (H 2 O) como o principal doador de elétrons e produz oxigênio molecular (O 2 ) como subproduto.

2H 2 O ⟶ 4e + 4H + + O 2

Essa reação ocorre por foto-oxidação , a radiação solar é o que fornece a energia necessária para que ela ocorra.

Os elétrons liberados pela água são então usados para reduzir o dióxido de carbono (CO 2 ) e sintetizar a glicose e outras moléculas orgânicas.

As plantas, portanto, precisam de um suprimento constante de água e dióxido de carbono para construir matéria orgânica. A água é retirada do solo pelas raízes e o CO 2 do ar pelas folhas.

Generalidades de troca gasosa em plantas

Conforme descrito, as plantas precisam absorver dióxido de carbono do ar e produzir oxigênio como um subproduto de seu metabolismo fotossintético. Eles absorvem CO 2 e expelem O 2 , um processo geralmente chamado de troca gasosa.

A troca gasosa em animais é chamada de hematose, pois ocorre entre o ar e o sangue e ocorre em órgãos e tecidos especializados. Em humanos, por exemplo, é realizada nos alvéolos pulmonares.

Ao contrário dos animais, e com algumas exceções notáveis, as plantas não possuem órgãos especializados para a troca gasosa . Em geral, essas são as características das trocas gasosas nas plantas:

  • Os gases são trocados por difusão através da parede celular e da membrana.
  • Cada parte da planta (folhas, caules, raízes) atende às suas próprias necessidades de troca gasosa . O sistema de transporte de fluidos ( xilema e floema ) não participa do transporte de gases.
  • A taxa de respiração nas plantas é muito mais baixa do que nos animais. O maior volume de gases é produzido durante a fotossíntese .
  • Como cada parte da planta cuida das trocas gasosas necessárias, a distância pela qual os gases devem se difundir é muito pequena . Mesmo nos caules, as células vivas estão próximas à superfície, enquanto no interior, células mortas mais ou menos lignificadas estão dispostas para fornecer suporte mecânico.
  • A maioria das células de uma planta tem alguma parte exposta ao ar. O empacotamento das células do parênquima vegetal é relativamente frouxo, criando um sistema de espaços de ar interconectados nas raízes, caules e folhas .
  • O oxigênio e o dióxido de carbono podem passar através da parede celular e da membrana por difusão. No caso do dióxido de carbono, a difusão pode ser auxiliada por canais de aquaporina .

Troca gasosa nas folhas

A troca de oxigênio e dióxido de carbono nas folhas ocorre principalmente através dos poros chamados estômatos que estão localizados na epiderme foliar . A transpiração do vapor d’água também ocorre por esses poros .

Os estômatos geralmente estão fechados à noite e abertos durante o dia.

Cada estoma é formado pelo espaço ( poro estomático ) deixado entre duas células especializadas chamadas células oclusivas ou células guarda . A parede dessas células é espessa e elástica, permitindo que os poros estomáticos se abram quando estão túrgidos (cheios de água) e se fechem quando relaxam.

O turgor na parede celular das células-guarda é, portanto, o que controla a amplitude de abertura e fechamento dos estômatos.

A fotossíntese depende da difusão e absorção de CO2 através dos estômatos , e o oxigênio produzido como subproduto também é expelido pelos estômatos. Mas quando os estomas estão abertos, a água também é perdida pela transpiração. Portanto, as plantas têm que regular a abertura dos estômatos para absorver o CO2 de que precisam, mas sem perder muita água.

Quando a água está disponível em abundância, os estômatos geralmente estão abertos, embora o principal fator regulador dos estômatos seja a luz.

As células oclusivas estomáticas contêm várias fotoporinas , proteínas quinases que são ativadas pela luz (fotoativadas). Quando ativada, a célula captura íons de potássio (K + ) e aumenta a pressão osmótica dentro da célula, o que faz com que a célula absorva água e os estômatos se abram.

Diagrama da abertura e fechamento dos estômatos por células estomáticas oclusivas

Raízes e caules

Os caules e raízes maduros são cobertos por camadas de tecido lignificado morto impregnado com substâncias isolantes para gases e água, principalmente suberina. Mas esses tecidos suberizados também têm poros, chamados lenticelas , que são usados ​​para as trocas gasosas nessas partes da planta.

Lenticelas no caule de uma planta

O efeito fertilizante do CO 2

As plantas fixam dióxido de carbono , uma substância inorgânica, às moléculas de glicose, uma substância orgânica. Nesse sentido, o CO 2 pode ser visto como um nutriente essencial para as plantas .

Embora a fotossíntese seja um processo muito complexo que depende de vários fatores, existem várias evidências e estudos que sugerem que quanto maior a concentração de CO2 no ar, maior a taxa fotossintética .

Esse aumento ocorre até um limite, quando o maquinário e a capacidade dos cloroplastos estão saturados.

A maior absorção de CO 2 pelas plantas quando sua concentração aumenta parece uma boa notícia para a própria natureza remover o excesso de CO 2 que a atividade humana tem gerado, mas deve-se levar em consideração que cerca de 50% do CO2 absorvido pela planta é posteriormente retorna à atmosfera durante a respiração e, dos 50% restantes, até 90% também retorna à atmosfera pela ação de organismos saprofíticos e em decomposição.

No entanto, os modelos climáticos mais recentes mostram que a absorção de dióxido de carbono pelas plantas é maior do que se pensava.