A clorofila é um pigmento que se encontra no interior de organelas celulares de plantas e algas que realizam fotossíntese. Sua função é permitir a absorção de radiação e a conversão dessa radiação em energia que possa ser usada pelos cloroplastos para converter moléculas simples, como o dióxido de carbono, em moléculas mais complexas, como os açúcares (embora para a biologia essa molécula seja bem mais simples que uma proteína, por exemplo).
A química e a Biologia estão muito presentes na vida, mas, o que esse pigmento ou esses pigmentos tem a ver com a física? E por que isso é importante para a evolução da vida na terra?
A clorofila, ou, as clorofilas
Embora aprendamos a nos referir como Clorofila o pigmento verde que se encontra no interior dos cloroplastos das células vegetais, não existe apenas uma molécula desse pigmento, mas, quatro variantes conhecidas de sua forma molecular. O que faz sentido, uma vez que existem diferentes tipos de plantas.
As moléculas do pigmento são chamadas de clorofila a, b, c e d. Cada uma dessas moléculas com uma estrutura molecular e com uma capacidade de absorção de luz. A molécula mais comum é a clorofila a, de coloração verde. as clorofilas b, c e d são auxiliares da clorofila (ou seja, complementam a absorção em plantas e algas que não conseguem uma grande quantidade de luz para absorver).
Diferentes compostos podem absorver luz em diferentes comprimentos de onda, como infravermelho ou ultravioleta. Por isso, a presença de dois ou mais pigmentos em uma planta ou alga é uma adaptação para situação adversa (por exemplo, plantas rasteiras na mata atlântica recebem pouca luz, devido à quantidade de árvores de grande porte e a densidade das florestas nativas).
O que isso tem a ver com física?
Vamos considerar o Sol como a única fonte de luz relevante para o nosso planeta. Podemos ignorar a iluminação artificial e considerar a luz da lua como um reflexo da luz solar para isso.
Então, as plantas precisam absorver a energia que precisam para realizar a fotossíntese da luz solar. que tem um espectro de emissão bem definido.
Imagem disponível em https://www.researchgate.net/figure/Espectro-de-emissao-solar_fig2_272818818
A figura mostra que o comprimento de onda referente à cor verde é onde a luz solar é mais intensa. Então por que a maior parte das plantas reflete essa cor, se é onde a radiação é mais intensa?
A resposta pode estar na física moderna. Mais especialmente no efeito fotoelétrico. Isso não quer dizer que a clorofila use o efeito fotoelétrico para funcionar (afinal não é um metal): os fótons têm mais energia nos menores comprimentos de onda. Ao se adaptar para refletir a cor verde, o pigmento consegue simultaneamente absorver calor nas frequências do infravermelho e maior quantidade de energia nos comprimentos de onda UV.
Das quatro moléculas de clorofila, duas apresentam cor verde, uma cor marrom e uma vermelha. Cada uma com características próprias de absorção de luz e de capacidade de absorção. A tonalidade verde, estatisticamente, deveria estar presente em pelo menos 50% das plantas. Essa proporção provavelmente foi alterada pela evolução, visto que as plantas verdes provavelmente tiram vantagem da coloração (esquentando menos ou funcionando melhor, talvez).
Porém, a coexistência de plantas com diferentes cores nas folhas permite que diferentes plantas absorvam luz em diferentes comprimentos de onda, precisando de quantidades diferentes de luz para existir e sobreviver. Isso permite, por exemplo, que plantas rasteiras sobrevivam em uma floresta densa como a mata atlântica ou a floresta amazônica.
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