Questão 4 Unicamp 2021 - 2ª fase - dia 2
O avanço da tecnologia torna possível a análise das coberturas vegetais com sensores remotos. O Índice de Vegetação da Diferença Normalizada (NDVI) usa bandas do espectro eletromagnético captadas por satélite que são modificadas pela presença da vegetação, devido aos pigmentos das plantas que absorvem energia luminosa. Com base no padrão de energia refletida pelas plantas, é possível avaliar o vigor vegetativo em grandes extensões, tanto em campos agrícolas como em florestas. Especificamente, o NDVI considera a refletância das folhas nas bandas do vermelho (RED, faixa de comprimento de onda de 625 a 740 nm) e infravermelho próximo (NIR, faixa de comprimento de onda de 740 a 2500 nm). Os valores de NDVI de vegetações variam de 0 a 1, sendo calculados de acordo com a equação abaixo:
(Adaptado de http://www.c2o.pro.br/hackaguas/apk.html. Acessado em 28/08/2020.)
a) O espectro de absorção de luz pelas plantas é apresentado na figura ao lado. ONDVI seria maior em uma planta saudável ou doente? Justifique sua resposta. Considere a refletância no NIR igual entre plantas saudáveis e doentes, e que a doença causa o amarelecimento das folhas.
b) Explique como a energia luminosa absorvida pelos pigmentos das plantas é transformada em energia química. Por que é possível associar o NDVI ao vigor da comunidade de plantas estudadas?
a) Uma planta saudável, clorofilada e verde, possui os pigmentos clorofila a e clorofila b que absorvem a anergia luminosa nas faixas do vermelho (625-740 nm) e do azul (440-485 nm), conforme mostra o gráfico fornecido na questão. Esta planta reflete na faixa do verde (500-565 nm), motivo pelo qual enxergamos a cor verde nas folhas das plantas. A planta saudável absorverá mais na faixa do vermelho e diminuirá a refletância das folhas nas bandas do vermelho (RED). Assim, se a NIR é constante e a RED diminui, o valor de NDVI é maior nas plantas saudáveis.
Uma planta doente e amarelecida possui menor quantidade de clorofila, e dessa forma, absorverá menos na faixa do vermelho e aumentará a refletância das folhas nas bandas do vermelho (RED). Assim, se a NIR é constante e a RED aumenta, o valor de NDVI diminui.
b) A energia luminosa é absorvida por pigmentos fotossintetizantes como a clorofila e os carotenoides, estes últimos considerados pigmentos acessórios, uma vez que ampliam o espectro de absorção e aumentam a taxa de fotossíntese do vegetal. Os pigmentos fotossintetizantes organizam-se em conjuntos denominados fotossistemas que, durante a primeira fase da fotossíntese, ao absorverem a energia luminosa, promovem a movimentação de elétrons por uma cadeia transportadora que culmina na formação de ATP e NADPH, produtos fundamentais para a próxima fase da fotossíntese. Na segunda fase da fotossíntese, o CO2 absorvido a partir da atmosfera e as moléculas de ATP e NADPH, produzidas na primeira fase, participam do ciclo de Calvin-Benson, responsável por formar carboidratos, moléculas que armazenam energia química em suas ligações. A redução do NDVI ocorre em populações com folhas amarelas e, portanto, menor teor de clorofila, menor taxa de fotossíntese e menor produção de glicose. A redução na produção de glicose pode implicar na redução da formação de ATP pela respiração celular, o que implica também na redução nas taxas de proliferação celular, restrição no aumento de biomassa e na produção de frutos e flores vistosos. Desta forma, menores valores de NDVI indicam uma comunidade vegetal com vigor reduzido, enquanto comunidades vegetais com NDVI maiores devem apresentam mais vigorosas.