Origem da fotossíntese
Público alvo: Ensino Médio.
Duração: 1h30 (cerca de duas aulas).
Conceitos prévios necessários: Moléculas, origem da vida, endossimbiose, pirâmide energética e noções do processo evolutivo.
Objetivos da aula: Explicar o contexto do surgimento dos organismos fotossintéticos e qual a importância da fotossíntese para a diversidade da vida como a conhecemos.
Recursos necessários: Lousa, globo ou imagem do planeta Terra, imagem do planeta Marte (podendo ser reproduzidas por slides ou impressas).
Plano de aula:
1. (20 minutos) Parte 1: As cores do nosso planeta.
Apresentar um globo ou uma foto do planeta Terra e compará-lo com uma imagem de Marte. Estimular os alunos a elencarem as diferenças observáveis. Espera-se que inicialmente falem sobre os tons de azul dos oceanos e depois sobre os tons de verde que recobrem a maior parte dos continentes terrestres.
a) Falar sobre como os organismos fotossintetizantes são os produtores primários, fixando a energia luminosa do sol. Isso à partir das clorofilas, que emitem um comprimento de onda que enxergamos como verde;
b) Explicar como a energia dos produtores primários flui na cadeia alimentar, permitindo que muitos seres heterótrofos existam (utilizar alguma cadeia alimentar para exemplificar);
c) Levantar a questão central da aula: como era a vida antes da fotossíntese e como ela surgiu?.
2. (25 minutos) Parte 2: Muito antes das plantas existirem.
Essa parte pretende responder à primeira pergunta. Descrever como era a atmosfera há mais de 3 bilhões de anos e esquematizar com o auxílio da lousa, explicando:
a) Ausência de O2;
b) Ausência de camada de ozônio. Explicar como o oxigênio na atmosfera, que forma a camada de ozônio, cria uma barreira para a radiação solar (e como isso é fundamental para nós!);
c) Uma observação sobre outros jeitos de obter energia: formas de vida quimiossintetizantes e sulfobactérias (usam a energia luminosa para quebrar moléculas, mas liberam enxofre ao invés de oxigênio, fotossíntese anoxigênica).
3. (20 minutos) Parte 3: As cianobactérias.
Essa parte pretende responder à segunda pergunta.
a) Explicar sobre o surgimento das cianobactérias, há cerca de 2.3 bilhões de anos;
b) Descrever como elas usam elementos já presentes na Terra primitiva (CO2, H2O) + a energia luminosa provinda do sol para gerar energia. Lembrar que essa reação libera O2;
c) Desenhar a equação na lousa.
4. (10 minutos) Parte 4: Como sabemos o que aconteceu há bilhões de anos?
Desenhar uma linha do tempo na lousa com as eras geológicas. Falar sobre as evidências geológicas: o registro sedimentar da era Arqueana e dos primeiros registros de cianobactérias, no Proterozoico. Plotar esses registros na linha do tempo.
5. (15 minutos) Parte 5: Dois bilhões de anos depois.
Pedir que os alunos façam a recapitulação das partes 2 e 3. Lembrar o conceito de endossimbiose. Falar sobre os cloroplastos e da origem das plantas, no Fanerozoico. Enfatizar que as plantas não são os primeiros organismos fotossintetizantes. Lembrar que atualmente os organismos fotossintetizantes são produtores primários nas teias alimentares. Eles fixam energia solar e permitem que a diversidade da vida na Terra seja como a conhecemos.
Referências:
1. Fischer, Woodward W., James Hemp, and Jena E. Johnson. "Evolution of oxygenic photosynthesis." Annual Review of Earth and Planetary Sciences 44 (2016): 647-683.
2. Hanada, Satoshi. “Anoxygenic Photosynthesis -A Photochemical Reaction That Does Not Contribute to Oxygen Reproduction.” Microbes and environments vol. 31,1 (2016): 1-3. doi:10.1264/jsme2.ME3101rh
3. Soo, Rochelle M., et al. "On the origins of oxygenic photosynthesis and aerobic respiration in Cyanobacteria." Science 355.6332 (2017): 1436-1440.
4. Xiong, Jin, and Carl E. Bauer. "Complex evolution of photosynthesis." Annual Review of Plant Biology 53.1 (2002): 503-521.
5. Xiong, J. Photosynthesis: what color was its origin?. Genome Biol 7, 245 (2007). https://doi.org/10.1186/gb-2006-7-12-245
19/05/2020 - Comentários por Gloria:
Pensei em uma aula que exigisse poucos recursos. No entanto, a aula ficaria muito mais interessante com recursos como a utilização de trechos de vídeos, por exemplo. O documentário One Strange Rock e o filme Perdido em Marte trazem boas explicações sobre a camada de ozônio e sobre a atmosfera terrestre, de uma maneira envolvente. Além disso, a aula desenvolvida requer que o aluno tenha como bagagem diversos conceitos prévios. Ela foi pensada para ser encaixada no meio de um plano de aulas semestral, por exemplo. Por fim, essa é uma aula expositiva. Ela abre espaço para falas dos alunos no início e no final, mas não apresenta dinâmicas para a compreensão de conceitos.