Influência da luz artificial no crescimento de Lemna sp

As plantas necessitam de luz para o seu crescimento e desenvolvimento, pelo que a luz artificial usada na iluminação noturna, interfere com o seu ciclo de vida. Este trabalho apresenta os resultados preliminares de um estudo, que teve como objetivo avaliar o efeito da luz artificial com diferentes temperaturas de cor no crescimento de Lemna minor.


ENQUADRAMENTO:

As plantas dependem da luz para a produção de matéria orgânica, que obtêm através da realização da fotossíntese e que também as estimula do ponto de vista morfogenético.

A duração, a intensidade e a qualidade (composição do espetro luminoso) dos ciclos naturais de luz, contribuem para a regulação dos ritmos circadianos das plantas, controlam a sua fenologia sazonal e influenciam a variação fenotípica destas.

Desde o início do século XX o uso de iluminação artificial tem vindo a alterar os ciclos de vida das plantas, não só nos centros urbanos, mas também nos ecossistemas naturais. A luz artificial ao ser refletida para a atmosfera é detetável a quilómetros de distância da fonte emissora (sky glow), tendo por isso um grande impacto em zonas urbanas. Estudos dos séculos XVII e XVIII estabeleceram que a luz artificial, durante a noite, mesmo que de baixa intensidade e com pequena duração, pode ter impactes notáveis nas plantas.

De todos os sistemas de luz artificial, as Light Emitting Diode(LED)são as mais eficientes e a sua aplicação em iluminação e equipamentos tem vindo a aumentar, ocorrendo a emissão de luz por um processo chamado eletroluminescência.

As LED que emitem luz azul, verde, amarela, laranja, vermelha e vermelha-escura estão disponíveis e podem ser combinadas de forma a proporcionar não só uma boa fluência, mas também características especiais de comprimento de onda, graças ao seu espetro de luz de largura de banda estreita. Neste trabalho foram utilizadas três lâmpadas de tecnologia LED com características idênticas, à exceção da temperatura nominal de cor que foi de 3000 K, 4200 K e 6400 K (cores sucessivamente mais brancas, ou seja, com maior quantidade de azul no espetro).

Este estudo teve como objetivo avaliar o efeito da luz artificial, usando fontes luminosas com temperatura nominal de cor diferente, no crescimento deLema sp., através da quantificação das variáveis: o número de frondes e o comprimento das raízes.

O referido trabalho foi desenvolvido com alunos do 11.º ano de escolaridade na disciplina de Biologia e Geologia da Escola Secundária Carolina Michäelis (Porto), no âmbito do Projeto ALTERA, em parceria com o Centro de Investigação em Saúde e Ambiente da Escola Superior de Saúde do Politécnico do Porto.

 

MATERIAL:

  • 12 Caixas de Petri
  • 3 Lâmpadas LED comPotência nominal de70 W, Fluxo nominal de 470 lm e temperatura nominal de cor de 3000 K, 4200 K e 6400 K
  • Água
  • Fertilizante para orquídeas Kb Scotts France SAS – F2780 Bond
  • 4 caixas de papel
  • Papel milimétrico
  • Fio elétrico e tomadas

 

MÉTODOS:

A metodologia utilizada neste trabalho foi adaptada do descrito na norma da OCDE, n.º 221 de 2006.

Para quantificar os efeitos da exposição a luz artificial com diferente temperatura nominal de cor, comparou-se o crescimento das culturas de Lemna sp., nos vários tratamentos, com o crescimento das culturas controlo (ausência de luz), num período de 7 dias. Em placas de Petri, colocaram-se cerca de 3 mL do meio de cultura (preparado com 5mL de fertilizante e 1L de água). Adicionaram-se 3 a 4 plantas em cada placa de modo a termos 12 unidades de frondes por placa.

As placas de Petri foram tapadas e colocadas com temperatura controlada (18 ± 2 ºC) e fotoperíodo (14:10 h), nas condições de luz que constam da tabela 1.

Tabela 1

Situação experimental 1 Situação experimental 2 Situação experimental 3
Potência nominal 5.70 W 5.70 W 5.70 W
Fluxo luminoso nominal 470 lm 470 lm 470 lm
Temperatura de cor nominal 3000 K 4200 K 6400 K

 

Cada situação experimental foi preparada em triplicado, assim como o controlo.

No início do teste foi contado e registado o número de frondes em cada placa de Petri, tendo-se o cuidado de assegurar que foram contadas frondes distintivamente visíveis e protuberantes. Após 4 e 7 dias de exposição contaram-se o número de frondes com aparência normal e anormal, em cada amostra e no controlo.

O número e o comprimento inicial das raízes, foi determinado numa amostra de plantas, que depois não foram usadas no teste, por ficarem danificadas. No final determinou-se o número e comprimento das raízes das plantas usadas na experiência.

Durante o período de exposição, as placas de Petri teste e controlos foram arrumadas aleatoriamente, e sempre que se fizeram observações, trocaram-se as posições, de forma a minimizar a possível influência da distância à fonte de luz (que foi de, aproximadamente, 30 cm). O teste terminou ao fim de 7 dias.

 

RESULTADOS:

Na Figura 1 estão representados os comprimentos médios das raízes avaliados no início e no final da experiência.

A análise dos resultados mostra que o comprimento das raízes diminuiu em todas as situações experimentais de luz e no controlo, tendo ocorrido uma maior diminuição no comprimento das raízes das plantas expostas á luz com 6400 K, seguido das raízes do controlo e uma menor diminuição na situação experimental em que as plantas estiveram expostas a uma luz com temperatura nominal de 4200 K.

Na Figura 2 encontra-se representado o número de frondes avaliados no início, ao quarto dia e no final da experiência (sétimo dia).

A análise de resultados mostra, no final da experiência, na situação de controlo, que o número de frondes diminuiu ligeiramente em comparação com o início, nas restantes situações experimentais o número de frondes aumentou. As plantas expostas à temperatura nominal de cor de 4200 K apresentaram aumento no número de frondes, ligeiramente superior ao registado nas restantes situações.

 

CONCLUSÃO:

Os resultados obtidos sugerem que a luz, nomeadamente, a luz artificial influência o crescimento da Lemna sp., sendo que a temperatura nominal de cor é determinante, com influência no crescimento tanto de raízes como do número de frondes.

Os resultados evidenciam que a temperatura nominal de cor de 4200 K é mais favorável ao desenvolvimento desta planta aquática do que os demais valores experimentados, e que a luz mais branca, ou seja, com maior quantidade de azul no espetro, como a que apresenta temperatura nominal de cor de 6400 K, a longo prazo pode vir a prejudicar o crescimento desta planta.

Os resultados obtidos parecem ir de encontro à literatura da especialidade que afirma que a luz artificial noturna influencia, nem sempre de forma positiva, o crescimento e desenvolvimento das plantas e de outros seres vivos.

 

BIBLIOGRAFIA: 

Bennie, J., et al., Ecological effects of artificial light at night on wild plants, Journal of Ecology, 2016, 104, 611-620, https://doi.org/10.1111/1365-2745.12551

Darko, E., et al., Photosynthesis under artificial light: the shift in primary and secondary metabolism, Philosophical Transactions of the Royal Society B, 2014, 369, https://doi.org/10.1098/rstb.2013.0243

Groto, E., Effects of Light Quality on Growth of Crop Plants under Artificial Lighting, Environment Control in Biology, 2003, 41(2), 121-132, https://www.jstage.jst.go.jp/article/ecb1963/41/2/41_2_121/_article

Lima, R., Iluminação LED e a visão humana, s/d, https://www.publico.pt/2017/09/03/sociedade/noticia/deixar-a-noite-ser-noite-1783630

OECD. 2006. Test No. 221: Lemna sp. Growth Inhibition Test, OECD Guidelines for the Testing of Chemicals, Section 2, OECD Publishing, Paris, https://doi.org/10.1787/9789264016194-en.

 

Alunos envolvidos no projeto: Joana Santos; Mafalda Maia; Mariana Santos

Escola: Escola Básica e Secundária Carolina Michaëlis

Data: 25.05.2019

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