Trabalho

XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.
FOTOSSÍNTESE: ESTUDO INTERDISCIPLINAR PARA INVESTIGAR
A INFLUÊNCIA DA COR NO CRESCIMENTO DE PLANTAS
Ronaldo P. de Melo Jr1, Paulo Cesar2, Ross Nascimento3
INTRODUÇÃO
O objetivo desse estudo foi promover uma discussão interdisciplinar sobre o fenômeno da fotossíntese através de um
experimento que tratava da influência da iluminação por “coloração seletiva” em mudas de feijão. A atividade
desenvolvida com os alunos foi orientada no sentido experimental, onde precisariam realizar procedimentos de
investigação controlada por um período de tempo de “t” dias. O estudo também necessitava de conhecimentos
específicos das áreas da Física, Matemática e biologia, respectivamente relativas aos campos: espectro eletromagnético
e cores dos objetos; Modelagem Matemática; clorofila e fotossíntese, com foco direcionado para Física e Biologia.
Vários estudos dessa natureza focam na prática da interdisciplinaridade como contexto de estudo (JAPIASSÚ, 1976;
DEMO, 1997; FAZENDA, 2002). Nessa discussão, Lück (1995) coloca que a interdisciplinaridade é um processo
importante que envolve a integração e engajamento de educadores de diversas áreas, num trabalho conjunto, de
interação das disciplinas curriculares e o envolvimento com a realidade, buscando superar a fragmentação do ensino
proposta no modelo disciplinar.
A ideia do estudo buscava entender o crescimento desse vegetal a partir de interferência causada por influência da
luz. Seria interessante entender essa relação a uma eficiência do processo fotossintético e ao comprimento de onda da
luz incidente, uma vez que se sabe que uma planta sobrevive por produzir seu próprio alimento por meio da fotossíntese.
Caso a planta estivesse em condições luminosas adequadas, o processo fotossintético produziria “alimentos” para a
planta, o que seria evidenciado pelo seu maior crescimento relativo. Por outro lado, em condições luminosas
inadequadas, seriam produzidos menos “alimentos” e a planta cresceria relativamente menos.
O trabalho foi realizado em grupos de alunos e cada grupo ficou responsável pela execução de um experimento e
construção de um relatório dos resultados observados, datas e comprimentos das plantas, inclusive com registros
fotográficos. O procedimento consistia em plantar alguns “pés de feijão” e, após essas plantas já possuírem folhas,
recobri-las com filme celofane colorido e deixá-las sob iluminação solar. As cores dos filmes, determinadas pelo
orientador do trabalho, foram: azul, amarelo, laranja, verde e vermelho. Assim, os celofanes coloridos atuariam como
filtros de cor, fazendo com que as plantas fossem iluminadas com as cores determinadas pelas cores do celofane
utilizado. Com isso seria possível observar quais comprimentos de onda de luz são mais eficientes para a fotossíntese,
visualizando diretamente o desenvolvimento das plantas, comparativamente entre si e com a de referência (não
recoberto com o celofane).
Ao final das observações, os relatórios individuais foram comparados entre si. O orientador realizou uma reunião de
fechamento dos trabalhos, promovendo uma discussão sobre os pontos semelhantes e divergentes entre os relatórios
individuais. Durante esse encontro, os participantes perceberam que grande parte de seus resultados foram semelhantes
ou complementares. Alguns se aprofundaram na pesquisa, incluindo referências bibliográficas além das sugeridas pelo
orientador, buscando entender melhor os resultados obtidos. Em complemento, o orientador destacou a importância dos
trabalhos científicos de uma forma geral e solicitou que todos os participantes do trabalho produzissem um artigo
científico a ser publicado na Revista Cultura Garança, que é o periódico científico do Colégio Militar do Recife.
Material e métodos
A atividade foi realizada num período de aproximadamente um mês por alunos voluntários do 3º Ano do Ensino
Médio do Colégio Militar do Recife, sob a orientação de Ronaldo P. de Melo Jr, professor de física. Utilizaram-se
mudas de feijão comum (Phaseolus vulgaris L.), por serem plantas resistentes, fáceis de plantar e cuidar. Além disso,
havia, para os alunos, o resgate das experiências de plantar feijão em algodão, normalmente realizadas em outros
experimentos quando os alunos iniciam seus estudos em ciências, no Ensino Fundamental.
Cada equipe plantou alguns grãos de feijões, colocando-os em copos de plástico contendo algodão hidrófilo
umedecido. Após aproximadamente duas semanas, quando as mudas estavam crescidas e possuindo folhas e raízes,
selecionou algumas de mesmo tamanho. Estas foram transferidas para um recipiente contendo terra, e cobertas por papel
celofane colorido (azul, verde, laranja, amarelo e vermelho), deixando pelo menos uma dessas mudas descoberta. Então
foram colocadas em um local iluminado, porém sem exposição direta com o sol para evitar o clareamento do filme
celofane.
Todos os filmes de celofane, utilizados pelos grupos, foram analisados por um espectrômetro de transmissão, para
1
Primeiro Autor é Professor do Colégio Militar do Recife e graduando de Química UFRPE, Mestre em Física-UFPE e aluno da disciplina
Fundamentos e Vivências em Práticas Interdisciplinares do projeto LIFE. Avenida Visconde de São Leopoldo, 198 - Engenho do Meio - Recife –
PE. CEP: 50.730-120. E-mail: [email protected].
2
Segundo Autor é graduando do curso de Licenciatura em Matemática da UFRPE e aluno da disciplina Fundamentos e Vivências em Práticas
Interdisciplinares do projeto LIFE. E-mail: [email protected]
3
Terceiro Autor é Professor Adjunto do Departamento de Educação da UFRPE. E-mail: [email protected]
XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.
que se determinasse a faixa de comprimentos de onda em que atuariam como filtros. Com isso foi possível observar que
as cores dos celofanes correspondiam bem à faixa de comprimento de onda relativo a cada cor. O resultado dessa
análise está apresentado na Erro! Fonte de referência não encontrada..
Resultados e Discussão
O estudo em questão é fruto do diálogo incentivado nas atividades da disciplina “Fundamentos e Vivências em
Práticas Interdisciplinares” promovidas pelo LIFE/CAPES/UFRPE. Destacamos que nesse estudo não foram
incluídas outras disciplinas, que poderiam compor essa proposta de trabalho (por exemplo, Artes: pinturas sobre os
modelos observados das plantas no período utilizado por interferência da luz do Sol. Química: a partir das “reações
químicas” entre os materiais utilizados, que poderiam apresentar interferência no experimento, entre outras áreas). Além
de pouca ênfase da matemática, onde só destacamos algumas discussões sobre a quantidade de calor utilizada e
irradiada pelo sol a partir da distância “terra-sol”. Nessa discussão, os alunos conheceram o Modelo Matemático para o
cálculo estimado da temperatura da fotosfera solar, lei de Stephan-Boltzmann:(4P = σT4, onde σ = 5,67 x10 8
w/M2K4). Entendemos que o trabalho interdisciplinar na escola deve congregar um maior número de áreas de estudo.
No entanto, esse não foi nosso caso por dificuldades no processo que estava começando a ser vivenciado na escola.
A fotossíntese como processo, consiste na conversão de gás carbônico e água em carboidratos, como a sacarose ou o
amido. A presença da clorofila é fundamental para que o processo ocorra. Segundo o que se sabe atualmente, as
clorofilas dão a cor verde das plantas devido à baixa absorção deste comprimento de onda. Estão presentes nas folhas,
sendo cruciais para a fabricação de sacarose ou amido através da fotossíntese. Nas plantas verdes, como o feijoeiro,
existem apenas as clorofilas tipos a e b, (Martinez, 2010) cujas moléculas diferenciam-se pelo radical. Ambas as
clorofilas apresenta dois picos de absorção de luz: no vermelho (em torno de 665 nm) e no azul (em torno de 465 nm)
(Chen, 2011).
Teixeira et al (2004) destaca que a análise da clorofila auxilia no diagnóstico nutricional da planta. Desta forma,
espera-se que os processos fotossintéticos das plantas recobertas pelos celofanes azuis e vermelhos fossem mais
eficientes. Assim, previa-se que essas plantas crescessem mais que as outras, recobertas pelos celofanes das outras cores.
Quanto ao uso do filme colorido para interferir na luminosidade, duas propostas foram apresentadas, uma colocandose um suporte transparente para o filme e outra sem o suporte. O uso do suporte transparente diminui a intensidade da
transmissão total (ver Erro! Fonte de referência não encontrada. (a) e (b)). Essa foi a principal diferença apresentada
entre os experimentos individuais. Porém, em termos comparativos, um grupo que se utilizou da proposta com o
suporte, também observou o mesmo resultado obtido pelos demais. Outra discordância foi quanto aos relatórios de
evolução das mudas. Alguns relatórios referiram-se às observações relativas à velocidade de crescimento, outros ao
tamanho final e outros mediram os comprimentos das mudas nos dias de observação. Apesar dessas discordâncias no
relato das observações, todos os experimentos chegaram a um resultado comum, como apresentado na Erro! Fonte de
referência não encontrada..
A observação destacou que todas as mudas recobertas com filtros azuis e vermelhos, cresceram mais que as com
filtros das outras cores. Isso ratifica a informação de que o crescimento da planta é dependente da eficiência do processo
fotossintético, devido à presença das clorofilas tipos a e b.
Algumas conclusões do estudo são destacadas a seguir:
Observou-se a interdependência da presença de clorofila com o desenvolvimento da planta e a cor da luz incidente.
Concordando com o previsto por outros autores (Martinez, 2010). Em todos os experimentos, notou-se que as plantas
submetidas à iluminação azul ou vermelha se desenvolveram mais rapidamente e atingiram maiores comprimentos do
que as outras iluminadas pelas outras cores. Houve pouco desenvolvimento das plantas iluminadas pela cor verde, o que
evidencia a baixa absorção dos comprimentos de onda desta região do espectro eletromagnético. Baseando-se nessa
ideia de cor do objeto é que atualmente associa-se a cor verde às plantas, já que se o comprimento de onda verde não é
absorvido, é refletido.
Quanto às abordagens interdisciplinares, concluímos que: do ponto de vista da Física, a atividade demonstrou ser
bastante vantajosa ao discutir o conceito de espectro eletromagnético. Essa prática fez os alunos entender que a luz do
Sol pode ser decomposta em todas as cores do espectro de luz visível; do ponto de vista da Biologia, observamos que a
fotossíntese é um processo fundamental para o crescimento das plantas e que há uma dependência importante na cor da
luz que ilumina a planta.
Nesse estudo, percebemos que a proposta interdisciplinar executada pelos alunos foi bastante motivadora, sendo um
desafio para alguns grupos, pois se percebiam produzindo conhecimento de áreas consideradas para eles como não
correlatas. Entendemos que o trabalho poderia ser mais gratificante se tivesse envolvido outras áreas, para que se
pudessem presenciar discussões relativas a outros campos do saber que estão envolvidos e permitindo-se atuar no
processo ensino-aprendizagem de forma mais completa.
Agradecimentos
Os autores agradecem a Luiz Rodrigues e Emanoel Rodrigues, professores de Biologia e de Línguas Portuguesa e
Inglesa do Colégio Militar do Recife, respectivamente, pelas observações e revisão textual. Ao professor Cid
XIII JORNADA DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO – JEPEX 2013 – UFRPE: Recife, 09 a 13 de dezembro.
Bartolomeu de Araújo, do Departamento de Física da UFPE, pelo apoio na utilização do espectrômetro de transmissão e
ao Projeto LIFE/CAPES/UFRPE pela possibilidade de divulgação do trabalho no JEPEX 2013.
Referências
Demo, P. (1997). Conhecimento moderno: sobre ética e intervenção do conhecimento. Petrópolis: Vozes.
Fazenda, I. C. A. (1979). Integração e interdisciplinaridade no ensino brasileiro: efetividade ou ideologia. São Paulo:
Loyola.
Japiassu, H.(1976). Interdisciplinaridade e Patologia do Saber. Rio de Janeiro: Imago.
CHEN, M., & BLANKENSHIP, R. E. (2011). EXPANDING THE SOLAR SPECTRUM USED BY PHOTOSYNTHESIS. TRENDS IN PLANT
SCIENCE, 16(8), 427-431.
LÜCK, H. (2004). PEDAGOGIA INTERDISCIPLINAR: FUNDAMENTOS TEÓRICO-METODOLÓGICOS. PETRÓPOLIS: VOZES.
Martinez, M. (2010) Clorofila. Infoescola Acesso em 02 de 09 de 2012, http://www.infoescola.com/plantas/clorofila/
Teixeira, I.R, Borém, A., Andrade, M. J. B., Giúdice, M. P., Cecon, P. R. (2004). Teores de clorofila em plantas de
feijoeiros influenciadas pela adubação com manganês e zinco. Acta Scientiarum. Agronomy, 26(2), 147-152.
Tabela 1. Consolidação dos resultados obtidos pelos diversos experimentadores.
Experimentador
Sem filtro
(referência)
Filtro azul
Filtro amarelo
Filtro verde
Filtro vermelho
1
5,5 cm em
16 dias
6,0 cm em
4 dias
5 cm em
5 dias
8 cm em
7 dias
11 cm em
7 dias
2
--
31 cm em 30 dias
--
23 cm em 30 dias
--
3
Cresce rápido
Cresce rápido
Cresce lento
Cresce lento
Cresce lento
4
proposta nº 1
Cresce mais
Cresce mais
Cresce menos
Cresce menos
Cresce mais
5
proposta nº 2
Cresce mais
Cresce mais
Cresce menos
Cresce menos
Cresce mais
Figura 1. Modelo representativo do Espectro de transmissão de filmes de celofane utilizados nos experimentos.
Figura 2. Mudas de feijão recobertas com filme celofane coloridos: (a) com suporte transparente para o filme, (b) sem o suporte para
o filme.