Definição de Produtor
Produtores são organismos capazes de criar hidratos de carbono simples como a glicose, a partir de dióxido de carbono gasoso. Este processo de produção de moléculas orgânicas a partir de fontes inorgânicas de carbono é denominado produção primária. A energia para este processo pode vir da radiação solar, de reacções químicas ou do calor em aberturas geotérmicas oceânicas profundas. Em terra, a maioria dos produtores são plantas. A produção marinha é dominada por algas e plâncton.
Tipos de Produtores
Existem dois tipos principais de produtores primários – fototróficos e quimiotróficos.
Fototróficos utilizam a energia do sol para converter dióxido de carbono em hidratos de carbono. O processo pelo qual isto ocorre é chamado de fotossíntese. Mais tarde, a energia da ligação química nos hidratos de carbono é libertada através da respiração e utilizada para alimentar as vias metabólicas. Um processo semelhante ocorre em quimiotrofas, excepto que a fonte de energia é a oxidação inorgânica e reacções de redução. Os quimiotrofos são quase sempre microscópicos e encontram-se em regiões onde a água e a luz são escassas.
Occasionalmente, são utilizados termos como “produtores secundários” e “produtores terciários”. Os animais que consomem plantas são considerados produtores secundários uma vez que ‘produzem’ a biomassa para os seus predadores. Da mesma forma, os carnívoros consumidos por outras espécies são considerados “produtores terciários”. A cada nível trófico, o consumidor só pode obter 10% das calorias disponíveis para o seu produtor. Portanto, é raro ver pirâmides energéticas contendo mais de quatro níveis, ou ‘produtores quaternários’.
Exemplos de Produtores
Produtores fotossintéticos podem ser amplamente agrupados em três categorias: plantas, cianobactérias e fitoplâncton.
Plantas
Das espécies microscópicas às madeiras vermelhas que se elevam sobre a terra, existe uma diversidade espantosa entre as plantas. Notavelmente, estas variadas espécies partilham exactamente o mesmo mecanismo para a fotossíntese. A fotossíntese ocorre em organelas especializadas chamadas cloroplastos que contêm pigmentos como a clorofila.
Estes pigmentos estão geralmente localizados num andaime de proteínas ligadas à membrana chamado complexos de colheita de luz. Neste caso, a oxidação induzida pela luz induz o pigmento a perder um electrão. O electrão de alta energia entra então numa cadeia de transporte de electrões, onde viaja de uma proteína para outra, perdendo energia em cada etapa, juntamente com uma série de reacções de oxidação e redução. O movimento de uma partícula carregada através da cadeia de transporte de electrões também alimenta um gradiente de prótons através da membrana. O gradiente de protões e a cadeia de transporte de electrões juntos, alimentam a formação da moeda energética da célula, o trifosfato de adenosina (ATP). O pigmento de clorofila foto-oxidado é então devolvido ao seu estado nativo através da divisão de uma molécula de água, que liberta oxigénio molecular.
Cyanobacteria
Cyanobacteria são procariotas fotossintetizantes. Estão entre as primeiras formas de vida que apareceram na Terra com um registo fóssil que remonta a mais de três mil milhões de anos. Também contribuíram para a criação de uma atmosfera rica em oxigénio ao longo de dois mil milhões de anos, abrindo o caminho para o tipo de formas de vida que vemos hoje. Devido à sua actividade fotossintética, foram inicialmente classificadas como algas e o termo “algas azul-verde” continua a ser usado informalmente para se referir a estas procariotas.
Cyanobacteria são consideradas como os endosímbones que evoluíram para os cloroplastos dos tempos modernos. Estes procariotas também têm complexos de proteínas de membrana na sua membrana celular. Algumas destas membranas formam folhas cilíndricas de tilacóides, que se assemelham à estrutura interna dos cloroplastos. Estas semelhanças tornam-nos úteis como organismos modelo para o estudo da fotossíntese. No entanto, existem algumas diferenças entre as vias utilizadas nas cianobactérias e plantas modernas. Uma delas decorre da natureza marinha destes procariotas, que os obriga a ‘concentrar’ dióxido de carbono em pequenos compartimentos ligados a vesículas para melhorar a eficiência de enzimas fotossintéticas como RuBisCO.
São cruciais para a saúde e sobrevivência dos ecossistemas marinhos porque desempenham um papel importante na criação de carbono e azoto biodisponíveis. O azoto é fixado como amoníaco e utilizado para criar compostos contendo azoto, tais como proteínas e ácidos nucleicos. Uma vez que as cianobactérias são consumidas por organismos no leito oceânico, tanto em águas pouco profundas como em mar aberto, estão entre os mais importantes produtores primários marinhos.
Fitoplâncton
Fitoplâncton são plantas flutuantes microscópicas livres que realizam a maior parte da actividade fotossintética do oceano. Estão na base dos ecossistemas marinhos e mantêm os níveis de oxigénio do oceano, bem como da atmosfera. São consumidas por animais herbívoros microscópicos chamados zooplâncton, que são depois consumidos por organismos mais acima na pirâmide alimentar.
O aparecimento do fitoplâncton terá contribuído para uma grande explosão evolutiva há 250 milhões de anos. Após uma extinção em massa no final da era Paleozóica, um aumento de nutrientes e uma redução da predação permitiram que estas plantas proliferassem nos oceanos. A sua abundância e o aumento do seu conteúdo nutricional também permitiram a proliferação de consumidores primários como o zooplâncton. À medida que estes grupos de organismos cresciam e colonizavam grandes extensões oceânicas, algumas populações diversificaram-se, adaptando-se a novos ambientes, o que finalmente levou a um enorme aumento da diversidade de espécies nos oceanos.
Funções dos Produtores
Produtores são a principal fonte de biomassa na terra. Eles formam a base de todas as pirâmides energéticas e são o primeiro nível trófico em todos os ecossistemas. Os produtores primários aproveitam a energia do sol ou de reacções químicas e fixam o carbono inorgânico sob a forma de hidratos de carbono. O seu papel no sequestro de dióxido de carbono torna-os cruciais para os padrões climáticos em todo o globo, mantendo a temperatura óptima e a precipitação anual. A fotossíntese também liberta oxigénio como subproduto e este é consumido por todos os organismos para libertar a energia química armazenada nos hidratos de carbono.
Produtores como os líquenes, são importantes como espécies pioneiras, alterando o ambiente abiótico para o tornar mais habitável. Aceleram a meteorização e aumentam a deposição de matéria orgânica, levando à formação de solo.
Durante o período de factores abióticos, os produtores desempenham um papel crucial na determinação da diversidade das espécies numa região. Por exemplo, quando o plâncton é o produtor primário, os herbívoros filtrantes de alimentação proliferarão, seguidos pelos carnívoros que podem consumir estes organismos. Por outro lado, regiões que contêm árvores altas acabarão por favorecer herbívoros como as girafas que podem alcançar os ramos mais altos e depois seleccionar para predadores que podem caçar estes animais rápidos. Assim, o produtor primário sustenta todo o ecossistema.
- ATP – Adenosina Trifosfato (ATP) é um trifosfato nucleósido contendo duas ligações de alta energia que é utilizado como moeda energética da célula.
- Reacções dependentes da luz – Reacções que ocorrem nas membranas tifoides do cloroplasto que começam com a foto-oxidação da clorofila e terminam com a libertação de oxigénio molecular, nucleótidos reduzidos e ATP.
- Centros de reacção – Regiões em cloroplastos onde a energia luminosa de um fotão é colhida por um pigmento colorido e processada para conduzir outras reacções químicas, conduzindo em última análise à formação de carboidratos reduzidos.
- RuBisCO – Uma enzima presente nos cloroplastos que catalisa a reacção entre o dióxido de carbono e o açúcar de cinco carbonos, bifosfato de ribulose. Este é o primeiro passo da série de reacções que cria carbono biodisponível a partir do dióxido de carbono gasoso.
Quiz
1. Nome da organela vegetal onde ocorre a fotossíntese.
A. Mitocôndria
B. Cloroplasto
C. Núcleo
D. Membrana celular
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2. Qual destes é um produtor primário?
A. Algas castanhas
B. Plantas floríferas
C. Bactérias quimiotróficas
D. Todas as acima mencionadas
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3. A fotossíntese envolve a libertação de electrões de
A. Oxigénio em moléculas de água
B. Carbono nas moléculas de glucose
C. Carbono em dióxido de carbono
D. Oxigénio na atmosfera