Roșescu et al. Fotosinteza – Sursă de energie

www.revistagenesis.ro Noiembrie 2018, Nr. 1 (21)

1 / 6

Articol original

FOTOSINTEZA – SURSĂ DE ENERGIE

Marinela Roșescu1, Maria Florescu1 1 Colegiul Național “Alexandru Odobescu”, Pitești ABSTRACT Recently, photosynthesis has been approached from a different perspective, for energetic purposes. The main idea is to use green energy and vegetal biomasses in order to create unconventional fuels. Many scientists study thoroughly photosynthesis in different plants, since the solar energy captured during this process is about 20 times greater than the energetic needs of our current society.

Key words: cell, apoptosis, disease, atrophy, phagocytosis

Consumul masiv de combustibili fosili

a condus la o criză energetică și consecutiv la identificarea de noi surse de energie, printre care exploatarea fotosintezei în scopuri energetice și respectiv utilizarea energiei verzi, a biomasei vegetale la prepararea diferiților combustibili neconvenționali.

Imre Vass, reputat cercetător maghiar în domeniul fotosintezei, apreciază că ”fotosinteza a creat toate sursele de energie de pe planetă, cu excepția celei nucleare, fiind metoda de fixare a energiei solare din cele mai vechi timpuri. Energia solară care se captează în procesul de fotosinteză e de circa 20 de ori mai mare decât nevoile energetice ale societății actuale și din acest punct de vedere există o disponibilitate energetică majoră. De aceea, e necesară înțelegerea procesului și folosirea lui in interesul omului”.

Numeroase studii în legătură cu procesul de fotosinteză vizează eficiența cu care plantele realizează conversia energiei luminoase în energie chimică, în compuși organici, unul dintre aspectele principale ale acestui tip de studii fiind acela de a înțelege cât de rezistente sunt plantele la acțiunea unor factori de stres din mediul lor de viață.

Pentru șase specii de plante sinantrope au fost determinaţi următorii indicatori necesari aprecierii activității fotosintetice: radiaţia fotosintetic activă incidentă pe suprafaţa frunzei, tempe-ratura frunzei, conductanţă stomatală pentru apă, rata transpiraţiei şi rata fotosintezei, pentru care s-au calculat coeficienţii de corelaţie, care au evidenţiat existenţa unor corelaţii pozitive, semnificative şi distinct semnificative între ei (tabelul 1).

www.revistagenesis.ro Noiembrie 2018, Nr. 1 (21)

Genesis

ISSN 1583-3747 (online)

Roșescu et al. Fotosinteza – Sursă de energie

www.revistagenesis.ro Noiembrie 2018, Nr. 1 (21) 2 / 6

Rata fotosintezei. Cea mai ridicată rată a fotosintezei a fost determinată la specia Lactuca serriola (6,86 µmol m-2s-1), indiferent de mediul în care s-au realizat determinările. De asemenea, au fost determinate rate ale fotosintezei mai mari la plantele care cresc în sol comparativ cu cele care cresc în fisurile asfaltului.

Fluorescența clorofilei. Eficienţa maximă a FS II (FV/FM ) a avut valoarea 0,744 şi respectiv 0,741, în doi ani

consecutivi, apropiată de valoarea maximă a FV/FM (0,80-0,83), ceea ce indică o stare de funcţionare normală a centrilor de reacţie ai FS II la toate speciile de plante analizate pentru acest indicator. Se apreciează că speciile Conyza canadensis, Polygonum aviculare şi Cichorium intybus valorifică mai bine condiţiile de lumină şi de temperatură din lunile de vară (iulie-august) (valori mai mari ale FV/FM) (Figura 1).

Tabelul 1. Matricea de corelaţii (coeficient Pearson) dintre indicatorii analizaţi

Eficienţa maximă a FS II (FV/FM) are

valori mai ridicate la plantele care cresc în sol (0,762, Mioveni, în sol) comparativ cu plantele care cresc în fisurile asfaltului (0,667, Mioveni, asfalt) (Figurile 2 și 3). Raportul FV/FM s-a corelat semnificativ

negativ cu temperatura medie a suprafeţei solului (r=-0,077*) şi cu deficitul pluviometric (r=-0,006*), ceea ce înseamnă că cu cât aceşti parametri au fost mai mari, cu atât potenţialul productiv fotochimic al FS II (FV/FM) a fost mai redus (tabelul 2).

Roșescu et al. Fotosinteza – Sursă de energie

www.revistagenesis.ro Noiembrie 2018, Nr. 1 (21) 3 / 6

Figura 1. Variaţia fluorescenţei clorofilei (Fv/Fm) în funcţie de specie, pe niveluri constante

ale lunii în care s-au efectuat determinările

Figura 2. Variaţia eficienţei FS II în funcţie de mediul în care s-au efectuat determinările, pe

niveluri constante ale speciei

Roșescu et al. Fotosinteza – Sursă de energie

www.revistagenesis.ro Noiembrie 2018, Nr. 1 (21) 4 / 6

Figura 3. Variaţia eficienţei maxime a FS II adaptat la întuneric în funcţie de specie,

pe niveluri constante ale mediului în care s-au efectuat determinările

Tabelul 2. Coeficienţii de corelaţie parţiali dintre Fv/Fm (y) şi factorii meteorologici (x1..n)

TESTUL OJIP. Au fost calculaţi 25 de indicatori OJIP (tranzitul fluorescenţei clorofilei) şi au fost trasate curbele OJIP a căror alură nu indică afectări ale cineticii fluorescenţei clorofilei la niciuna din

speciile analizate (Figura 4). Un număr de 18 indicatori OJIP s-au corelat semnificativ şi distinct semnificativ, pozitiv şi negativ cu radiaţia fotosintetic activă incidentă, cu temperatura frunzei şi cu rata fotosintezei.

Roșescu et al. Fotosinteza – Sursă de energie

www.revistagenesis.ro Noiembrie 2018, Nr. 1 (21) 5 / 6

Figura 4. Tranziţia fluorescenţei clorofilei (testul OJIP)

TESTUL NPQ. A fost utilizat în legătură cu evidenţierea proceselor de fotoprotecţie, ca urmare a expunerii plantelor la excesul de lumină, fiind calculaţi 13 indicatori pentru care s-au stabilit şi corelaţii. În condiţiile de la Piteşti, dintre speciile care trăiesc în asfalt, cele mai mari valori ale FM şi FP le-a prezentat Echinochloa crus-galli; valorile NPQ_Lss, Rfd

şi QY_Lss au fost 0,76, 0,65 şi respectiv 0,37. Cele mai mari valori ale NPQ_Lss (1,82, respectiv 1,74) au fost determinate la speciile Erigeron annuus şi Cichorium intybus (plante mai stresate de lumină, care au reacţionat la excesul de fotoni prin închiderea centrilor de reacţie, prezentând şi cele mai mici valori ale QY_Lss, respectiv 0,30 şi 0,31 (Figura 5).

Figura 5. Testul NPQ – Piteşti, asfalt

Roșescu et al. Fotosinteza – Sursă de energie

www.revistagenesis.ro Noiembrie 2018, Nr. 1 (21)

6 / 6

Studiile efectuate arată că răspunsurile plantelor la stresul ambiental climatic, edafic sau antropic şi, în mod deosebit, răspunsurile fiziologice, primele modificabile, sunt foarte variate, ceea ce evidenţiază potenţialul natural de adaptare diferit al speciilor la mediul în care trăiesc.

Procesul de fotosinteză s-a dovedit a fi însă o provocare tehnologică foarte dificilă pentru oamenii de ştiinţă. Fotosinteza artificială este un concept revoluționar pe care savanții au încercat să-l pună în practică. O primă abordare vizează reproducerea în laborator a procesului de fotoliză a apei, cu scopul de a obține hidrogen, considerat o sursă ieftină de energie.

De exemplu, o echipă de cercetători suedezi a reușit să dezvolte un catalizator molecular care are capacitatea de a descompune rapid apa în hidrogen și oxigen, folosind energia solară. Viteză de oxidare a apei este comparabilă cu cea din cadrul fotosintezei naturale. Profesorul D. G. Nocera și echipa sa au obținut o "frunză artificială" reprezentată de un mini-panou solar, din material semiconductor ieftin, acoperit cu compuşi catalizatori şi care,

scufundat în apă, imită fotosinteza cu mare eficienţă.

O a doua abordare este aceea de a reuşi reproducerea cu mijloace tehnologice a performanţei plantelor de a transforma carbonul din aer, hidrogenul şi oxigenul din apă, cu ajutorul luminii solare, în carbohidraţi. Pentru aceasta este nevoie de catalizatori capabili să se autoregenereze.

Savanţii din California au reuşit să reproducă fotosinteza cu ajutorul nanotehnologiei. Punctul central al sistemului creat de ei constă într-o reţea de sârme din silicon şi oxid de titan care sunt acoperite cu bacterii din specia Sporomusa ovata. Acele „nano-sârme” captează energia solară şi o transmit bacteriilor, care convertesc dioxidul de carbon din aer în acetat.

Rezultatul acestor studii este o contribuție semnificativă adusă cercetării în domeniul surselor de energie regenerabilă, în condițiile actuale când omenirea se confruntă cu probleme majore: dependența de petrol, poluare cu CO2 și consecințele ei – efectul de seră și încălzirea globală, reducerea suprafețelor împădurite.

BIBLIOGRAFIE 1. Atanasiu, L. (1984). Ecofiziologia plantelor. Editura Ştiinţifică şi Enciclopedică, Bucureşti 2. Bădulescu, L. (2009), Botanică şi Fiziologia plantelor, Editura Elisavaros, Bucureşti 3. Chiţu, E., Ioniţă, A., D., Cîrjaliu-Murgea, M., Chiţu, V., Filipescu, L. (2009). Evaluation of

Foliar Nutritive Fluids Effect on Apple Photosystem II Efficiency using Chlorophyll Fluorescence, Buletin USAMV, nr. 66(1-2), Horticulture

4. Roşescu, M.R., Chiţu, E. (2009). The antrophic conditions influence over the photosynthesis efficiency of synantrophic plant species from the cities of Piteşti and Mioveni. Analele Universităţii din Craiova, Vol. XIV (XLX), Seria Horticultură. Editura Universitaria, Craiova, p. 351-356

5. Roşescu, M.R., Andrei, M. (2009). The study of photosystem II efficiency on selected synanthropic plant species, Analele Universităţii Valahia din Târgovişte

6. Roșescu, M. R. (2010). Teză de doctorat. Univ. București 7. FluorCam Instruction Manual, 2008 8. http://semneletimpului.ro/stiinta/tehnologie/stiinta-copiaza-natura-fotosinteza-

artificiala 9. http://ecology.md/md/page/fotosinteza-artificiala-transforma-dioxidul-de-carbon-in-

combustibil 10. http://www.descopera.ro/stiinta/8238467-fotosinteza-artificiala-pot-oamenii-sa-imite-

un-miracol-al-naturii