Luz, CO₂ e temperatura
Em setembro de 2026, o ar em Mauna Loa continha 426.07 partes por milhão de dióxido de carbono, cerca de 52 por cento a mais que as aproximadamente 280 ppm do ar antes da Revolução Industrial.
A etapa mais lenta determina o ritmo
Imagine uma lanchonete onde uma pessoa corta o pão e outra coloca o recheio. Se a primeira consegue fazer 30 por minuto e a segunda apenas 10, a lanchonete produz 10 sanduíches por minuto, e contratar alguém que corte mais rápido não muda nada. Em 1905, o botânico Frederick Blackman, de Cambridge, publicou um artigo curto, «Optima and limiting factors», levando a mesma ideia à fisiologia vegetal. Quando um processo depende de vários fatores, sua taxa é limitada pelo que está mais escasso.
Na fotossíntese, os três fatores clássicos são luz, dióxido de carbono e temperatura. A luz fornece energia para as reações dependentes de luz. O dióxido de carbono é a matéria-prima fixada pela RuBisCO no ciclo de Calvin. A temperatura determina a velocidade de ação das enzimas. Na simulação abaixo, a taxa é o produto de um fator de temperatura pelo menor valor entre um fator de luz e um de CO₂. Trata-se de um modelo didático simplificado baseado na ideia de Blackman; os números servem para exercícios, não são medições.
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Luz
Sob luz fraca, aumentar a luz aumenta a fotossíntese quase na mesma proporção. À medida que a luz se intensifica, a curva se dobra e depois se estabiliza: a clorofila está captando mais energia do que pode ser usada no ciclo de Calvin. No modelo, com CO₂ a 420 ppm e 25 °C, a taxa é 35.7 a 10 por cento da luz solar plena, 55.6 a 20 por cento e 61.8 a 60 por cento. De 60 a 100 por cento, nada muda, porque o CO₂ passou a ser o limite.
Dióxido de carbono
O dióxido de carbono corresponde a uma pequena parcela do ar. O Global Monitoring Laboratory da NOAA informou uma média mensal de 426.07 ppm em Mauna Loa, no Havaí, em setembro de 2026, comparada a cerca de 280 ppm antes da era industrial, valor obtido de testemunhos de gelo. No modelo com 60 por cento de luz, aumentar o CO₂ de 420 para 1000 ppm eleva a taxa de 61.8 para 88.2; então a luz volta a ser o limite. Muitas plantas sob luz intensa têm falta de CO₂, não de luz.
Temperatura
A temperatura funciona de outra forma. Ela não fornece energia nem carbono; altera a velocidade de ação de enzimas como a RuBisCO. No frio, tudo é lento. Com o aquecimento, a taxa sobe até uma temperatura ideal (25 °C no modelo) e depois cai mais acentuadamente, porque as enzimas começam a perder a forma. Em um dia quente e seco, surge um segundo problema: as células-guarda fecham os estômatos para economizar água, e menos CO₂ consegue entrar. A OpenStax apresenta essa questão no capítulo sobre fotossíntese, e nas próximas unidades você a verá do ponto de vista da folha.
| Condição (modelo) | Taxa | Fator limitante |
|---|---|---|
| 60% de luz, 420 ppm, 25 °C | 61.8 | CO₂ |
| 60% de luz, 1000 ppm, 25 °C | 88.2 | luz |
| 20% de luz, 1000 ppm, 25 °C | 55.6 | luz |
| 60% de luz, 280 ppm, 25 °C | 47.7 | CO₂ |
| 60% de luz, 420 ppm, 35 °C | 18.0 | temperatura |
| 60% de luz, 420 ppm, 15 °C | 30.8 | temperatura |
Plantas reais são mais complexas. Luz e CO₂ muitas vezes limitam juntos em vez de se alternarem; as plantas se ajustam à luz sob a qual crescem, e plantas de sombra alteram o equilíbrio de suas clorofilas. A ideia de Blackman ainda oferece uma boa pergunta inicial: entre tudo de que esta planta precisa agora, o que está mais escasso?
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- Blackman (1905): o fator mais escasso limita a taxa.
- Curva de luz: íngreme sob luz fraca, plana sob luz intensa.
- Ar atual: cerca de 426 ppm de CO₂ (NOAA, setembro de 2026); cerca de 280 ppm antes da industrialização.
- A temperatura altera a velocidade das enzimas; calor excessivo é pior que frio excessivo.
- O que Blackman descreveu em seu artigo de 1905?
- O fator mais lento limita a taxa de um processo
- A estrutura do cloroplasto
- O ciclo de Calvin
- Como os estômatos se abrem
- NOAA: 426.07 ppm em setembro de 2026, cerca de 280 ppm antes da industrialização. Em que porcentagem o valor atual é maior? (Arredonde para o inteiro mais próximo.)
- No modelo, com 60% de luz e 420 ppm, a taxa é 61.8. Aumentar a luz para 100% resulta em…
- ainda 61.8, porque o CO₂ é limitante
- cerca de 100
- cerca de 80
- zero
- No modelo, 60% de luz e 1000 ppm de CO₂ a 25 °C resultam em uma taxa de 88.2. Antes, a 420 ppm, ela era 61.8. Quanto a taxa aumentou?
- Com 20% de luz, a taxa é 55.6 tanto a 420 quanto a 1000 ppm. Por quê?
- A luz é o fator limitante
- O CO₂ é o fator limitante
- A temperatura está alta demais
- Os estômatos estão fechados
- Por que a taxa cai rapidamente acima da temperatura ideal?
- Enzimas como a RuBisCO começam a perder a forma
- Há menos luz
- A clorofila fica vermelha
- A água deixa de ser quebrada
- Em um dia quente e seco, as células-guarda fecham os estômatos. O que acontece com a fotossíntese?
- Ela diminui, porque menos CO₂ entra na folha
- Ela aumenta, porque há economia de água
- Nada muda
- Ela para de produzir oxigênio, mas continua produzindo açúcar
- Qual fator fornece a matéria-prima fixada pela RuBisCO?
- Dióxido de carbono
- Luz
- Temperatura
- Oxigênio
- Sob luz fraca, dobrar a luz aproximadamente…
- aumenta bastante a fotossíntese
- não tem efeito
- reduz a fotossíntese
- interrompe a fotossíntese
- No modelo com 60% de luz, 420 ppm e 15 °C, o fator de temperatura é 49.9% e o de CO₂ é 61.8%. Taxa = 100 × 0.499 × 0.618. Calcule com uma casa decimal.
Fontes deste curso (16)
- -fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
- the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
- 8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
- 8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
- 30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
- 30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
- 30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
- 31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
- 32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
- Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
- Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
- van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
- quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
- F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
- NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
- NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).
Data de verificação: 2026-10-17