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VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 21 Curso de Biologia 24. (UFRJ) Os esquemas a seguir mostram os ciclos de vida de dois organismos que apresentam alternância de gerações, um celenterado e uma planta, com a indicação do ponto onde ocorre a fecundação. No esquema do celenterado, as etapas são designadas por letras, no da planta, por números. A) Indique, para cada esquema, a etapa em que ocorre a meiose. B) Identifique a ploidia (haploide ou diploide) de cada um dos quatro indivíduos (pólipo, medusa, esporófito e gametófito) indicados nos ciclos. AULA 3 Vegetais intermediários: Briófitas e Pteridófitas Briófitas As briófitas são plantas consideradas criptógamas, por não produzirem flores, e avasculares, por não apresentarem tecidos condutores de seiva. Nesses organismos, a seiva é conduzida de célula a célula, por processos passivos denominados osmose e difusão. Em função disso, constituem plantas de pequeno porte, sendo que a maioria não ultrapassa 20cm de altura. Vivem em ambientes úmidos e sombreados, uma vez que não possuem estruturas impermeabilizantes desenvolvidas e são por isso muito suscetíveis à dessecação. Por serem criptógamas e dotadas de gametas masculinos flagelados, são fortemente dependentes da água para a reprodução. Ocorrem em abundância nas matas tropicais, formando coberturas densas, principalmente sobre barrancos úmidos e troncos de árvores. Existem espécies, como a Ricciocarpus natans, que vivem flutuando em águas doces pouco movimentadas, e outras, como a Riccia fluitans, que vivem submersas em água doce. A maioria das briófitas, entretanto, ocorre sobre solos úmidos, não havendo nenhuma espécie marinha. Alguns autores argumentam que pela ausência de raiz, caule e folhas, as briófitas devam ser consideradas talófitas, com o corpo sendo caracterizado como um talo, composto de rizóides, caulóides e filóides, todos avasculares. Apesar disso, ao contrário das algas, as briófitas possuem organização tecidual bem caracterizada. Diversidades das briófitas Briófitas hoje são consideradas um grupo de três Divisões: Divisão Hepatophyta, Divisão Anthocerotes e Divisão Bryophyta. Divisão Hepatophyta A Divisão Hepatophyta corresponde às hepáticas, e receberam esse nome em função da forma do corpo de algumas espécies, que lembra os lobos do fígado (hepatos = fígado). A maioria das hepáticas apresenta corpo achatado, cresce em contato com o solo e não possui porte ereto. Apresentam rizóides que fixam as plantas no substrato de onde absorvem água. A absorção de água e de minerais também se processa diretamente por todo o gametófito. As hepáticas mais comuns são as do gênero Marchantia, que vivem em solos úmidos. São as plantas mais simples: as únicas que não possuem estômatos. As espécies aquáticas Ricciocarpus natans e Riccia fluitans, já mencionadas, são briófitas do grupo das hepáticas. VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 22 Curso de Biologia Talo de hepáticas em forma de lóbulos hepáticos. Divisão Anthocerotes A Divisão Anthocerotes corresponde às antocerotas, cujo gênero mais comum é o Anthoceros, têm corpo multilobado e crescem aderidas a solos e rochas úmidos. Antóceros. Divisão Bryophyta A Divisão Bryophyta corresponde aos musgos, e são muito comuns em ambientes úmidos, sobre solos, rochas e árvores, os quais eles cobrem amplamente, formando o lodo ou limo. É raro que ocorram como indivíduos isolados; formam, em geral, uma extensa e ampla cobertura sobre o solo e, em função disso, são importantes na proteção contra a erosão. O musgo individual consiste em um eixo principal ereto, o cauloide, de onde partem estruturas semelhantes a folhas, denominadas filoides. A planta fixa-se ao substrato através de estruturas chamadas rizoides, que absorvem água e sais minerais. Musgo. Alguns autores utilizam para as briófitas os termos rizoide, caule e folha, mas preferimos manter os termos rizoide, cauloide e filoide em função da ausência de tecidos vasculares nessas estruturas. Hadrome Apesar de serem consideradas plantas avasculares, certas espécies de musgo apresentam, na porção central do cauloide, um tecido especializado na condução de água e nutrientes pelo corpo da planta. Esse tecido, denominado hadrome, é formado por dois tipos de células: hidroides e leptoides. VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 23 Curso de Biologia Hidroides (do grego hydro, água) são células alongadas, com paredes transversais finas e altamente permeáveis, dispostas em fileira ao longo do cauloide. Ao se tornarem maduros, os hidroides morrem e tornam-se ocos, permitindo o deslocamento de água e nutrientes minerais em seu interior. Nisso eles se assemelham aos vasos lenhosos das planta vasculares, que também são células mortas, especializadas na condução de seiva bruta (água e sais). Leptoides (do grego leptos, fino) são células alongadas que, na maturidade, perdem o núcleo, mantendo o citoplasma. Os leptoides também se dispõem em fileiras ao longo do cauloide, mantendo-se unidos por plasmodesmos. Os leptoides formam um cilindro contínuo ao redor do feixe de hidroides e são especializados no transporte de substâncias orgânicas pelos corpo das plantas. Tanto em estrutura como em função, os leptoides são semelhantes aos vasos condutores de seiva elaborada (solução de substâncias orgânicas) das plantas vasculares. O conjunto formado por hidroides e leptoides assemelha-se ao encontrado em fósseis de plantas conhecidas como protraqueófitas, consideradas um elo evolutivo entre as plantas avasculares e as plantas vasculares (traqueófitas). Extraído de Amabis & Martho, Biologia dos Organismos, 2ª edição O musgo-de-turfeira ou turfa (gênero Sphagnum) é usado em países de clima temperado para evitar a erosão do solo, bem como, quando seco, é queimado como combustível. Até a Primeira Guerra Mundial, a turfa era usada como curativo, e só depois dessa época, o algodão o substituiu, devido a sua cor branca que dá idéia de limpeza, em contraste com o verde acinzentado da turfa. Apesar disso, a turfa seca tem uma capacidade muito superior de absorção e retenção de líquidos. Estima-se que a turfa esteja entre as plantas ais comuns do planeta, talvez representando sozinha cerca de 1% da cobertura vegetal da Terra. Os musgos compõem uma vegetação denominada tundra, presente em regiões de grandes latitudes, onde as baixas temperaturas no ano todo impedem o desenvolvimento de qualquer tipo de vegetação, restringindo o desenvolvimento de musgos e também de liquens ao curto período de verão. Reprodução em briófitas Como as demais plantas terrestres, as briófitas apresentam ciclo de vida haplodiplobiontes, haplontes-diplontes ou diplobiontes e alternância de gerações. Nessas plantas a geração gametofítica é a mais desenvolvida e é autótrofa, formando o corpo da planta ou talo, enquanto a geração esporofítica é reduzida e praticamente aclorofilada, vivendo sobre o gametófito e dependendo dele para sua nutrição, de modo a se comportar como parasita. Reprodução assexuada A reprodução assexuada em briófitas de um modo geral pode ocorrer através de fragmentação do talo. Em hepáticas como as do gênero Marchantia pode se reproduzir assexuadamente através de pequenas estruturas em forma de cálice, denominadas conceptáculos, no interior dos quais originam se inúmeros propágulos para a reprodução assexuada. Cada pequeno propágulo é verde, em forma de um oito, e formado por células indiferenciadas. Ao sair do conceptáculo e cair no solo, origina um novo talo. Esta reprodução é independente da alternância de gerações. Reprodução sexuada Nas briófitas, ao contrário do que ocorre nas algas, os órgãos formadores de gametas, ou gametângios, apresentam uma camada decélulas estéreis, protetoras, revestindo as células que produzem os gametas. Esse revestimento é mais uma adaptação ao meio terrestre e ocorre em todas as plantas terrestres. Os gametângios masculinos são denominados anterídios e os gametas masculinos, anterozóides. Estes últimos são biflagelados, dependendo, assim, de meio líquido para sua locomoção, o que constitui mais um fator que limita o desenvolvimento dessas plantas a ambientes úmidos. Os gametângios femininos denominam-se arquegônios. No interior de cada arquegônio existe um gameta feminino imóvel, denominado oosfera. Da fecundação da oosfera pelo anterozóide, no interior do arquegônio, tem-se a formação de um zigoto e posteriormente de um embrião. As briófitas são as primeiras plantas embriófitas, em que se forma um embrião dependente da mãe para a nutrição. Nas demais plantas terrestres, há igualmente formação de um embrião, sendo que nas pteridófitas ele fica também no interior do arquegônio, enquanto nas fanerógamas encontra-se no interior da semente. Nas briófitas e nas pteridófitas, existe a oogamia, pois o gameta masculino e o feminino são diferentes quanto a forma, tamanho e movimentos. Nas fanerógamas, também se fala em oogamia, porém os gametas masculinos não são flagelados. Ciclo de vida em briófita Dependendo da espécie de briófita, a geração gametofítica pode ser composta por plantas que produzem gametas masculinos e femininos no mesmo indivíduo (hermafroditas), ou por plantas que produzem ou gametas masculinos ou femininos, não ocorrendo os dois no mesmo indivíduo (sexos separados). Para explicar o ciclo de vida de uma briófita, pode-se tomar como exemplo o de um musgo pertencente ao gênero Polytrichum, comumente encontrado sobre barrancos. Nesse gênero, os gametófitos são de sexos separados. Assim, existem gametófitos femininos e gametófitos masculinos. Os gametângios desenvolvem-se no ápice da planta, dentro de uma taça folhosa. VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 24 Curso de Biologia Gametófitos em Polytrichium. Os gametófitos (n), são a fase duradoura do ciclo vital. Nele se desenvolvem os gametângios (n) para a produção dos gametas (n). A fecundação ocorre por ocasião de chuvas ou garoas, cujas gotas, ao atingirem o ápice do gametófito masculino, fazem com que os anterozoides sejam lançados a partir dos anterídios (n), juntamente com os borrifos, para fora da planta. Caindo no ápice de uma planta feminina, onde já existe água acumulada, esses anterozoides (n) nadam em direção às oosferas (n), atraídos provavelmente pelo líquido que se forma no canal do arquegônio (n). Ao entrar em contato com a oosfera, ocorre a fecundação, originando uma célula-ovo ou zigoto (2n). O zigoto desenvolve-se no interior do arquegônio e, portanto, no ápice da planta feminina. Em seguida, forma-se um embrião (2n), que dará origem ao esporófito (2n). Dessa forma, o esporófito, que é diplóide, desenvolve-se no ápice do gametófito, sendo formado por uma porção basal, denominada pé, por uma haste ou seta, longa e delicada, e por uma cápsula apical, onde há esporângios. Os esporos formam- se nessa cápsula, por divisões meióticas, e são, portanto, haplóides. A cápsula possui um capuz externo denominado caliptra (n), correspondendo a uma parte do tecido haplóides do arquegônio que permanece sobre a cápsula. Ao cair, a caliptra expõe o ápice da cápsula, onde existe o opérculo (2n). Este, ao cair, expõe a abertura da cápsula, que apresenta uma estrutura denominada peristômio. O peristômio é um anel simples ou duplo de segmentos dentiformes higroscópicos situados ao redor da abertura da cápsula. Sendo higroscópicos, essse dentes absorvem umidade do ar, quando o tempo está úmido, ficando retraídos; quando o tempo está seco, eles arqueiam-se, separando-se uns dos outros e auxiliando na expulsão dos esporos. Os esporos (n), resultantes da meiose, ao caírem em substrato adequado, germinarão, dando origem a um sistema de filamentos ramificados denominado protonema (n). A formação de protonema não ocorre em todos os ciclos de briófitas. É mais frequente nos musgos. O protonema é haploide e, de pontos em pontos, desenvolvem-se gemas. De cada gema surge um gametófito. Os gametófitos crescem e amadurecem, reiniciando o ciclo. Ciclo de vida em Polytrichium. VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 25 Curso de Biologia Em hepáticas, ocorrem nos talos estruturas denominadas chapéus ou gametangióforos (anteridióforos masculinos e arquegonióforos femininos) para a reprodução. Os chapéus masculinos produzem na superfície alguns anterídios, e os chapéus femininos produzem na região inferior alguns arquegônios. Os talos são dioicos, isto é, têm um único sexo e correspondem ao gametófito. O ciclo é semelhante ao dos musgos, pois há também a geração esporofítica representada por pequenos esporângios formados nos chapéus femininos após a fecundação das oosferas no interior dos arquegônios. Marchantia polymorpha, espécie de briófita do grupo das hepáticas, que possui sexos separados. Pteridófitas As pteridófitas são as primeiras plantas vasculares. O termo pteridófitas, conforme já explicado, está sendo usado aqui como simplificação sistemática, agrupando plantas classificadas como pterófitas ou filicíneas, representadas pelas samambaias e avencas, e as licopodíneas, representadas pelo Lycopodium e pela Selaginella, além de artrófitas e psilófitas. As pteridófitas são plantas criptógamas, o que faz com que ainda dependam da água para a reprodução, sendo, portanto, restritas a ambientes úmidos. A geração predominante é a esporofítica (2n); o gametófito (n) é uma planta reduzida, de pequeno porte, denominado prótalo. Este tem estrutura muito simples, apresentando corpo achatado, fixo ao substrato por meio de rizoides. Prótalo. O esporófito depende do gametófito apenas nos primeiros estágios de seu desenvolvimento. Assim, que passa a apresentar raízes e clorofila, torna-se totalmente independente do gametófito, que morre em seguida. No esporófito, existem vasos condutores de seiva e, portanto, seu corpo é organizado em raiz, caule e folhas verdadeiros, sendo caracterizado como um cormo, e por isso pteridófitas são as primeiras plantas cormófitas. Como possuem revestimento impermeabilizante bastante eficiente, podem habitar ambientes ensolarados sem com isso sofrer grandes riscos de desidratação. Nos esporófitos das pteridófitas, assim como em todos os haplodiplobiontes, a meiose é sempre espórica. Dessa forma os esporos são haploides (n). Existem pteridófitas que produzem esporos iguais entre si, sendo por isso denominadas isosporadas (iso = igual). Há, também, as que produzem esporos diferentes, as heterosporadas (hetero = diferentes), representadas pelas selaginelas. Um de seus esporos, o megásporo, é maior que o outro, denominado micrósporo. Diversidade das pteridófitas Pteridófitas hoje são consideradas um grupo de quatro Divisões: Divisão Psilophyta (psilófitas), Divisão Arthrophyta ou Sphenophyta (cavalinhas ou equisetos), Divisão Pterophyta (pteridófitas ou filicíneas: samambaias e avencas), e Divisão Lycophyta (licopodíneas: licopódios e selaginelas), Divisão Psilophyta As psilófitas ou psilotófitas são plantas vasculares de características bem particulares, uma vez que não apresentam raízes nem folhas. A parte aérea consiste num caule clorofilado e ramificado que apresenta apêndices em forma de escama e a parte subterrânea apresenta rizoides. A ausência de um sistema foliar mais desenvolvido pode ter contribuído para a pequena disseminação atual do grupo, que consiste em apenas dois gêneros e 8 espécies. Psilófitas; note a ausência de folhas. Divisão Arthrophyta ou Sphenophyta As artrófitas ou esfenófitas alcançaram sua abundância e diversidademáxima em eras há muito passadas, particularmente no Período Carbonífero. Nessa época, formavam plantas de até