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Por que as folhas das árvores são verdes?

Explicações nas áreas da física, química, biologia e fisiologia possuem suas respectivas teorias entre os cientistas
 

Os atributos físicos dos pigmentos envolvidos na coleta de luz foram importantes fatores contribuintes na seleção evolutiva dos produtos químicos utilizados para a fotossíntese. No entanto, a razão pela qual plantas superiores usam o complemento específico de clorofilas a, b e carotenóides é uma questão de especulação. Entretanto, as forças seletivas que impulsionaram a seleção evolutiva são desconhecidas, e podemos fazer a seguinte pergunta: Por que as plantas superiores são verdes?

A resposta trivial para essa pergunta na abordagem física (ótica), é que algas verdes e plantas superiores utilizam clorofilas a e b e uma variedade de carotenoides na captura de luz para a fotossíntese. Outros pigmentos utilizados por organismos fotossintéticos, tal como clorofila, fucoxantina, e ficobilinas, absorvem a luz em todas as regiões do espectro visível, mas tais pigmentos não são utilizados por algas verdes e maior plantas. Clorofilas e carotenoides de plantas mais elevadas absorveram mais fortemente a luz na rede e nas regiões azuis do espectro visível. 

Uma outra resposta a essa pergunta seria o fato de que as plantas são verdes porque suas células contêm cloroplastos que têm o pigmento clorofila que absorve a luz azul e vermelha, de modo que o restante do espectro da luz solar está sendo refletido, fazendo com que a planta aparente a cor verde.

A partir das respostas, surge, portanto, uma nova pergunta: por que as plantas não aproveitam a luz verde? Uma vez que, a luz solar emite a mais alta intensidade de luz no espectro verde. Essa resposta está ligada a saturação de energia que as folhas estariam sujeitas caso absorvessem grande quantidade de luz solar no espectro verde, isso mesmo, as folhas não deixam de absorver a luz verde, elas só o fazem em menor quantidade quando comparado aos espectros do azul e vermelho.  As folhas não têm uma grande variabilidade em sua capacidade de absorver luz. Muitas vezes, é usado uma constante para descrever essa capacidade (0,83-0,85), o que significa que a folha absorve entre 83 a 85% da luz incidente. 
  

A absorção ótima da luz ocorre em diferentes comprimentos de onda para diferentes pigmentos.
 

A luz verde é a menos absorvida e a mais refletida, então a maioria das folhas é verde. Muitos espectros de suspensões de algas diluídas, que têm um conteúdo de clorofila ação baixa, mostram claramente que a luz verde é menos eficaz do que a luz azul ou vermelho na condução da fotossíntese. Consequentemente, é um equívoco comum dizer que a luz verde não é importante para a fotossíntese. As folhas possuem um alto teor clorofila, 80-90% da luz verde colide com as folhas é absorvida. Claramente esse tipo de luz é uma importante fonte de energia que pode ser utilizada pelas plantas superiores.

As razões fisiológicas de que plantas com progenitores de algas foram evolutivamente bem-sucedidas na terra permanecem desconhecidas e são provavelmente mais complexas. Como as plantas evoluíram bem antes da visão, provavelmente não há valor adaptativo em ser "verde" no que diz respeito à coevolução com animais; Embora a visão de vertebrados seja mais sensível à luz verde. Os insetos, é claro, têm inúmeras relações coevolutivas com as plantas, muitas das quais são baseadas na cor floral, por exemplo. 

Além de ser importante como fonte de energia, há também muitos aspectos de desenvolvimento do crescimento das plantas. A presunção é feita de que os pigmentos fotossintéticos para coleta de energia foram selecionados antes dos sistemas de sensoriamento de luz para o desenvolvimento. 

Estudos demonstram que a luz no espectro do verde impulsiona a fixação de carbono nas folhas (Sun et al., 1998). Sob irradiância equivalente de luz verde ou vermelha monocromática de banda larga, as taxas de fixação de CO2 para folhas intactas em uma base areal ou Chl foram semelhantes. A fixação de carbono sob luz verde é substancialmente maior no mesofilo esponjoso  em comparação com a fixação sob luz vermelha ou azul (Fig. 1). Esses achados ilustram que a luz verde é uma importante fonte de fixação de carbono no interior das folhas.

Fonte:  Nishio, 2000
 

Tanto o mesofilo paliçádico e esponjoso contribui significativamente para a fixação de carbono através de folhas bifaciais. 


O que também é importante levar em conta é que a opção de ser ineficiente para absorver a luz verde não reduziu o enorme sucesso ecológico e evolutivo dos organismos verdes no ambiente terrestre (aéreo e aquático). A luz é absorvida a uma taxa muito maior do que a velocidade de qualquer outro processo biológico que permite incorporar essa energia em moléculas orgânicas. Quando as folhas estão saturadas... ser ineficiente é uma grande conquista evolutiva, pois reduz a energia absorvida em excesso e potencial prejudicial para as membranas. A seleção natural encontrou importantes benefícios evolutivos na "ineficiência".


Fontes utilizadas:
https://www.researchgate.net/post/Why_are_plants_green
Nishio, J. N. Why are higher plants green? Evolution of the higher plant photosynthetic pigment complement. Plant, Cell & Environment, 23: 539-548, 2000. doi:10.1046/j.1365-3040.2000.00563.x

 



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