2. desenvolvimento das plantas
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IDENTIDADE SUMÁRIO DO VOLUME FUNCIONAL DA VIDA 1. A evolução das plantas 1.1 As plantas que dependem de água para a fecundação 1.2 Plantas que não dependem de água do ambiente para a fecundação 05 06 08 2. Desenvolvimento das plantas: de uma semente a um organismo especializado em realizar fotossíntese 2.1 Germinação: o desenvolvimento do embrião 2.2 A raiz é uma estrutura especializada em absorver do solo água e sais minerais 2.3 O caule sustenta os órgãos fotossintetizantes 2.4 Folhas são as estruturas fotossintetizantes da planta 2.5 Biologicamente, o fruto é o ovário desenvolvido 14 14 15 24 29 31 3. O transporte de água e solutos nas plantas 3.1 As plantas perdem grande quantidade de água por transpiração 3.2 A transpiração interfere diretamente na absorção de água pelas raízes 3.3 A translocação da seiva elaborada 3.4 As plantas e suas necessidades minerais 40 40 44 46 48 4. Os fitormônios regulam o crescimento vegetal 4.1 Auxina, o hormônio que promove o alongamento das células 4.2 Giberelina, o hormônio que foi descoberto em um fungo 4.3 Citocinina, o hormônio da divisão celular 4.4 Ácido abscísico, o hormônio da inibição vegetal 4.5 Etileno, o hormônio gasoso 54 54 56 57 58 59 5. Fatores ambientais determinam o crescimento e os movimentos das plantas 5.1 Os tropismos são crescimentos em resposta a um estímulo 5.2 Os Nastismos são movimentos em resposta a um estímulo 5.3 Os tactismos são deslocamentos em resposta a um estímulo 64 64 65 66 6. A evolução dos animais 6.1 Os invertebrados 6.2 Os vertebrados 70 73 78 7. Desenvolvimento dos animais: dos folhetos embrionários aos tecidos especializados 7.1 Um tecido para revestir o organismo e produzir secreções 7.2 Um tecido com uma grande variedade de funções 7.3 Um tecido especializado em contrair-se 7.4 Um tecido que interpreta estímulos externos 86 86 88 93 94 8. Coordenando o organismo por impulsos nervosos 8.1 A unidade funcional do tecido nervoso 8.2 Alterações na polaridade da célula provoca o impulso nervoso 8.3 A comunicação entre os neurônios 8.4 Outras células do tecido nervoso 8.5 Comparando os sistemas nervosos dos animais 8.6 O sistema nervoso central 8.7 O sistema nervoso periférico 98 98 99 100 100 100 101 103 9. A captação dos estímulos externos 9.1 Sistema sensorial humano 110 111 Biologia – Identidade Funcional da Vida VOLUME 1 SUMÁRIO COMPLETO IDENTIDADE FUNCIONAL DA VIDA 1. A evolução das plantas 2. Desenvolvimento das plantas: de uma semente a um organismo especializado em realizar fotossíntese 3. O transporte de água e solutos nas plantas 4. Os fitormônios regulam o crescimento vegetal 5. Fatores ambientais determinam o crescimento e os movimentos das plantas 6. A evolução dos animais 7. Desenvolvimento dos animais: dos folhetos embrionários aos tecidos especializados 8. Coordenando o organismo por impulsos nervosos 9. A captação dos estímulos externos VOLUME 2 IDENTIDADE FUNCIONAL DA VIDA 10. Coordenando o organismo através de mensageiros químicos 11. Revestimento do corpo, esqueleto e músculos 12. O sistema que retira impurezas do organismo 13. Sistema digestório: degradando e absorvendo moléculas orgânicas 14. Sistema respiratório: trocando gases com o meio VOLUME 3 IDENTIDADE FUNCIONAL DA VIDA 15. Sistema cardiovascular: a distribuição de nutrientes e gases 16. As defesas do organismo 17. A reprodução animal 18. Embriogênese: o milagre da vida 19. Adaptações e ritmos biológicos 20. Qualidade de vida nas populações humanas 3 4 Biologia – Identidade Funcional da Vida Biologia – Identidade Funcional da Vida 5 A evolução das plantas 1. A EVOLUÇÃO DAS PLANTAS Durante cerca de 3 bilhões de anos (Era Pré-cambriana – 3,5 bilhões de anos atrás – até meados da Era Cambriana – cerca de 400 milhões de anos atrás), a vida esteve em contínua atividade de multiplicação e diversificação, mas sempre limitada ao ambiente aquático. Nesse período, as condições da atmosfera já não eram mais adequadas à reação de gases e à formação de moléculas orgânicas, de tal forma que a subsistência das comunidades dependia da atividade autotrófica. A associação desses fatores, gerando disputas e competições, obrigou os seres vivos a procurar novos ambientes. A partir daí, iniciou-se a exploração dos ecossistemas terrestres. Essa transição trouxe vantagens e desvantagens. Se por um lado havia mais oxigênio e menor competição, por outro, havia riscos de desidratação e dificuldades de sustentação. Além disso, enquanto a vida na água foi favorecida pela grande quantidade de nutrientes que havia se formado antes da existência das primeiras formas de vida, a falta deles funcionou como fator limitante no meio terrestre. Assim, os autótrofos foram os primeiros a ocupá-lo, permitindo a posterior ocupação dos heterótrofos, incluindo os animais. No caso dos vegetais, as adaptações à nova vida incluíram o surgimento e o desenvolvimento de órgãos de fixação, de sustentação, conservação de água e, mais tarde, estruturas que conferiram a eles independência da água para a reprodução. Entre elas, destacam-se: • Vasos condutores de seiva: estruturas responsáveis pelo transporte de água e nutrientes ao longo do corpo do vegetal. Existem dois tipos de vasos condutores. O lenho ou xilema que se encarrega do transporte de seiva bruta, composta de água e sais minerais, da raiz às outras partes e o líber ou floema que se encarrega do transporte de seiva elaborada, composta de água e açúcares produzidos na fotossíntese, das folhas às outras partes do vegetal. Os vegetais que não apresentam essas estruturas são conhecidos como avasculares e aqueles que as apresentam, vasculares ou traqueófitos. • Tubo polínico: estrutura responsável pelo transporte das células sexuais masculinas até as femininas, independentemente da presença de água. Os vegetais que não formam tubo polínico durante seu ciclo reprodutivo são conhecidos como assifonógamos (a = sem, sifo = tubo), enquanto aqueles que o apresentam são chamados de sifonógamos. • Embrião: forma-se a partir do zigoto ficando protegido em estruturas da planta-mãe. As plantas que formam o embrião durante o ciclo de vida são conhecidas de embriófitas. • Semente: estrutura que protege o embrião. O surgimento da semente foi uma conquista importante. Além de evitar a desidratação e permitir a nutrição do embrião enquanto ele é incapaz de realizar a fotossíntese, a semente facilita a dispersão da espécie. As sementes apresentam um tecido de revestimento, o esclerênquima, que as protege da ação dos sucos digestivos. Assim, quando ingeridas, não sofrem digestão e podem ser eliminadas juntamente com as fezes, promovendo a germinação do embrião em locais distantes da planta-mãe. Os vegetais que formam semente são conhecidos como espermatófitos (esperma = semente). • Fruto: os frutos protegem as sementes e facilitam a dispersão da espécie à medida que atraem animais capazes de transportá-las. Embriófitas A presença ou a ausência dessas Traqueófitas estruturas nos permite agrupar todos Espermatófitas e Fanerógamas os vegetais em quatro grandes grupos: Algas verdes Briófitas Angiospermas Pteridófitas Gimnospermas briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas. Acredita-se que todos tenham tido as algas verdes como ancestral Flores e frutos comum, visto que todos apresentam celulose na parede celular e clorofilas a e b Sementes como pigmentos fotossintetizantes. Todos Vasos condutores de seiva pertencem ao Reino Plantae e ao domínio Eukarya. Embrião Cladograma dos principais grupos vegetais. Acervo CNEC 6 Biologia – Identidade Funcional da Vida A evolução das plantas Os dois primeiros grupos incluem plantas conhecidas como criptógamas (cripto = escondido, gama = gameta), pois, assim como as algas, não apresentam órgãos reprodutores visíveis. O grupo das gimnospermas e das angiospermas inclui as fanerógamas (fanero = aparente), chamadas assim por terem os órgãos reprodutores aparentes. Nas angiospermas, essas estruturas estão reunidas nas flores. As briófitas e as pteridófitas são os vegetais que iniciaram a ocupação do ambiente terrestre, mas não conseguiram conquistá-lo definitivamente. Não apresentam tubo polínico, sementes, flores nem frutos. No caso das briófitas, faltam-lhes ainda os vasos condutores de seiva. 1.1 As plantas que dependem de água para a fecundação As briófitas e as pteridófitas são os vegetais que iniciaram a ocupação do ambiente terrestre, mas não conseguiram conquistá-lo definitivamente. Entre os motivos que impediram tal feito destaca-se a dependência da água para que ocorra a fecundação, já que briófitas e pteridófitas são plantas assifonógamas, ou seja, são plantas que não possuem tubo polínico. Além disso, briófitas e pteridófitas são grupos de plantas que não possuem nem semente, nem flor e nem frutos. No caso das briófitas, faltam-lhes ainda os vasos condutores de seiva. As briófitas são plantas sem vasos condutores de seiva Musgos, hepáticas e antóceros são plantas que não apresentam vasos condutores de seiva, ou seja, são plantas avasculares. Toda planta terrestre avascular é classificada informalmente no grupo das briófitas. A ausência de um sistema que distribua nutrientes, juntamente com a ausência de mecanismos que evitem a transpiração, limita as briófitas a locais úmidos de baixa luminosidade. Sendo plantas avasculares, a distribuição de nutrientes nas briófitas acontece lentamente célula à célula. Essa distribuição lenta, associada com a ausência de sistemas de sustentação, limita o tamanho desses vegetais a poucos centímetros. Como qualquer planta terrestre, as briófitas apresentam ciclo de vida do tipo haplodiplobiôntico ou alternância de gerações, sendo o gametófito o indivíduo representante da fase dominante. Entre as plantas terrestres, essa característica é exclusiva das briófitas. Você se lembra... ...que as plantas terrestres apresentam meiose espórica, ou seja, que as células de um dos indivíduos sofre meiose para formar os esporos. Além disso, ao longo de seu ciclo de vida as plantas terrestres formam dois tipos de indivíduos: um haploide (gametófito), que forma gametas, e outro diploide (esporófito), que forma, por Gametófilo (n) meiose, esporos. Essas duas características são típicas do ciclo haplodiplobiôntico (ou metagênese ou alternância de gerações) sendo esse o tipo de ciclo das Gametas (n) plantas. Nas plantas terrestres, um dos indivíduos, o gametófito ou o esporófito, se destaca mais durando Fecundação Esporos (n) todo o ciclo ou em vários ciclos. Esse indivíduo representa a fase dominante do ciclo. Por sua vez, o outro indivíduo, o que representa a fase transitória, Zigoto (2n) Meiose persiste somente por um período do ciclo de vida. Nas briófitas, a fase dominante é representada pelo Esporófito (2n) gametófito e, consequentemente, a fase transitória pelo esporófito. Nos outros vegetais terrestres, ocorre Esquema de um ciclo haplodiplobiôntico Acervo CNEC o inverso: o esporófito representa a fase dominante e o gametófito, a transitória. Biologia – Identidade Funcional da Vida 7 A evolução das plantas Apesar da simplicidade desses vegetais, as briófitas, por serem fotossintetizantes, são base de cadeias alimentares participando do ciclo do carbono. Além disso, são bioindicadores de poluição já que apresentam dificuldade para sobreviver em locais poluídos. Classificação informal Briófitas (plantas avasculares) A) Classificação biológica (Filos) Bryophyta Hepatophyta Anthocerophyta B) Representantes Musgos Hepáticas Antóceros C) Musgos (A), hepáticas (B) e antóceros (C) são exemplos de briófitas. A) Acervo CNEC / Disponível em: B) <http://npuir.npust.edu> / C) <www.botany.hawaii.edu>. Acesso em: 16 ago. 2010. As pteridófitas são plantas vasculares sem semente Samambaia, avenca, samambaiaçu (ou samambaia de metro) são plantas que possuem vasos condutores de seiva e que não formam sementes. Todas as plantas com essas características são classificadas, informalmente, no grupo das pteridófitas. Nesse grupo, os vasos condutores de seiva, além de proporcionarem a distribuição de nutrientes, desempenha, junto à outros tecidos, a função de sustentar o vegetal, o que permite que essas plantas tenham maior porte. A presença dos vasos condutores de seiva é a principal diferença entre as briófitas e as pteridófitas. Outra diferença entre esses dois grupos é a fase dominante do ciclo. Nas briófitas, como já dito, a fase dominante é o gametófito, enquanto nas pteridófitas, e nos outros grupos, a fase dominante é o esporófito. Além dessa diferença, as pteridófitas apresentam o corpo dividido em raízes, caules e folhas. Já as briófitas, por não formarem tecidos bem diferenciados, não possuem esses elementos sendo o corpo dividido em: rizoide, cauloide e filoide. O primeiro desempenha função semelhante a das raízes; o segundo é análogo ao caule; e o terceiro, assim como as folhas, fazem fotossíntese. Apesar dessas diferenças, esses dois grupos também compartilham semelhanças. Como exemplos: as ausências de sementes, de flores e de frutos. Mas a principal diferença entre elas é a ausência de tubo polínico, que faz com que briófitas e pteridófitas sejam dependentes da água do meio ambiente para que ocorra a fecundação. Para que os gametas masculinos desloquem na água, eles utilizam seus flagelos. A presença de gametas masculinos flagelados é outra semelhança entre esses dois grupos vegetais. Economicamente as pteridófitas são muitos importantes. Isso porque, há 300 milhões de anos, essas plantas formavam exuberantes florestas, que hoje estão transformadas em reservas fósseis de carvão vegetal. A pteridófitas estão muito relacionadas a jardinagem. Isso porque entre as plantas sem flores, a samambaia, o representante mais conhecido das pteridófitas, é a planta mais cultivada nos lares brasileiros. A jardinagem foi e é de fundamental importância para a proliferação das samambaias. No entanto, a mesma jardinagem foi o principal motivo para quase extinção de outra pteridófita: a samambaiaçu. É a partir dessa planta que se produz o xaxim, vasos usados para o cultivo de outras plantas. Assim, para a produção do xaxim é necessário que retire a samambaiaçu. Para evitar sua extinção, a comercialização de xaxim foi proibida. Biologia – Identidade Funcional da Vida 8 A evolução das plantas Classificação informal Pteridófitas (plantas vasculares sem sementes) A) Classificação biológica (Filos) Pterophyta Lycophyta Sphenophyta Psilotophyta B) Representantes Samambaias e avencas Licopódios e selaginelas Cavalinha Psilotáceas C) Samambaia (A), avenca (B) e samambaiaçu (C) são exemplos de pteridófitas. A, B e C - Acervo CNEC 1.2 Plantas que não dependem de água do ambiente para a fecundação Enquanto briófitas e pteridófitas dependem da água do ambiente para que ocorra a fecundação, nos outros dois grupos de vegetais terrestres, gimnospermas e angiospermas, surgiram características que possibilitaram que o encontro dos gametas ocorresse sem a necessidade desse fator abiótico. Isso pode ser atribuído à redução dos gametófitos, principalmente o masculino, e ao tubo polínico. A redução do gametófito masculino, chamado de grão de pólen, possibilitou que esse fosse transportado pelo vento ou por animais, podendo ser lançado muito próximo do gametófito feminino, para que ai forme os gametas masculinos. Os núcleos espermáticos, nome dado aos gametas masculinos, chegam até a oosfera, o gameta feminino, pelo tubo polínico, sem a necessidade de água do meio. Além disso, as gimnospermas e angiospermas possuem sementes, uma estrutura que retém o embrião e, assim, evita que ele desidrate, mesmo longe da planta-mãe. Isso possibilita que esse embrião seja lançado para longe da planta-mãe, evitando a competição entre eles e dispersando a espécie. No início de seu desenvolvimento, o embrião requer uma grande quantidade de energia. Nas briófitas e pteridófitas, como esse desenvolvimento acontece em uma estrutura da planta-mãe, essa é responsável pela nutrição desse embrião. Nos grupos com sementes, no momento em que o embrião inicia seu desenvolvimento, não existe ligação física com a planta-mãe. Mesmo assim, a nutrição do embrião é responsabilidade da planta-mãe já que é através de sua fotossíntese que serão produzidas as moléculas orgânicas que serão armazenadas na semente. São essas moléculas que serão utilizadas pelo embrião durante a germinação. É fácil perceber que a semente protege o embrião, tanto de forma mecânica quanto evitando sua desidratação; armazena moléculas orgânicas para a nutrição do embrião durante a germinação; e auxilia na dispersão da espécie. As características descritas acima explicam a menor dependência das gimnospermas e angiospermas em relação à água do ambiente, comparadas com briófitas e pteridófitas. Biologia – Identidade Funcional da Vida 9 A evolução das plantas As gimnospermas são plantas vasculares com sementes, mas sem flores e frutos Pinheiros, araucárias, cicas, sequoias e cedros são plantas que por serem vasculares, formarem sementes, mas não produzirem flores e frutos são classificadas, informalmente, como gimnospermas. Como já vimos anteriormente, não necessitam de água do ambiente para que ocorra fecundação, já que as plantas desse grupo possuem o tubo polínico, um prolongamento de uma das células do grão de pólen que leva o gameta masculino até o gameta feminino. Outra característica desse grupo é a presença de órgãos reprodutores visíveis, os estróbilos, em todos os representantes. Os órgãos reprodutores visíveis, maiores, facilitam a liberação e a captação do grão de pólen. Como qualquer planta, as gimnospermas apresentam importância ecológica participando de diversas cadeias alimentares. Além disso, as gimnospermas (principalmente as coníferas) apresentam uma vasta distribuição, principalmente no hemisfério norte, onde formam-se extensas florestas. Entre as gimnospermas destaca-se os pinheiros. Entre outros motivos está sua utilização na produção de madeira. Apresentando um rápido crescimento, essas plantas também são utilizadas para extração de celulose para a produção de papel. Os pinheiros ainda são muito utilizados como árvores de natal e suas pinhas (órgão reprodutor feminino) são usadas como enfeites para essas árvores. Outro grupo de gimnospermas, as cicadófitas, vem sendo muito utilizadas em jardinagem. O pinheiro-do-paraná é uma gimnosperma nativa de nosso país que já chegou a ocupar extensa formação nos estados do sul e que hoje encontra-se ameaçada de extinção. Assim como outras gimnospermas, o pinheiro-do-paraná que, apesar do nome, é uma araucária, é uma importante fonte de madeira, sendo esse o motivo de sua extinção. Além disso, suas sementes, chamadas de pinhões, são comestíveis sendo uma importante fonte de renda para pequenos produtores rurais da região sul de nosso país. Classificação informal Classificação biológica (Filos) Coniferophyta Cycadophyta Gnetophyta Ginkgophyta Gimnospermas (plantas vasculares com sementes nuas) A) B) Representantes Pinheiros, ciprestes e araucárias Cicas Gnetáceas Gincobilobas D) C) Pinheiro (A) com seus estróbilos, masculino (B) e feminino (C), e uma araucária (D) exemplos de gimnospermas. Acervo CNEC Biologia – Identidade Funcional da Vida A evolução das plantas Angiospermas são plantas com sementes, flores e frutos As principais características encontradas nas gimnospermas, também são encontradas nas angiospermas. As diferenças entre esses grupos, destaca-se a presença de flores e frutos nesse último grupo. Essas duas características possibilitaram que as plantas com frutos ocupassem praticamente todos os ambientes do planeta, sendo o grupo com maior diversidade e distribuição geográfica. As flores são os órgãos reprodutores das angiospermas e, quando e frutos são características comparadas com os estróbilos das gimnospermas, apresentam uma Flores exclusivas das angiospermas. Acervo CNEC grande gama de cores, de formatos e de odores. Essas características possibilitam que animais sejam atraídos para que transportem seus grãos de pólen realizando assim a polinização. Algumas flores ainda são polinizadas pelo vento, mas mesmo essas apresentam características que permitem maior eficiência nesse processo. Já os frutos, além de protegerem a semente, tornaram a dispersão da espécie mais eficiente. Essa eficiência está relacionada com as características que o fruto apresenta. Os frutos comestíveis, por exemplo, apresentam polpa, odor e coloração que atraem os animais para que ao tentar comê-los, as sementes sejam carregadas. Outro exemplo de adaptação Conjunto Corola Pétala à dispersão é o carrapicho. Esse fruto seco apresenta diversos Estigma ganchos que grudam na pelagem Antera dos animais permitindo assim seu Conjunto Conjunto Estame transporte. Estilete Pistilo Além das flores e dos frutos, Filete outra característica exclusiva Ovário das angiospermas é a duplafecundação. Ocorrendo a Conjunto polinização (transporte do grão Sépala Cálice Receptáculo de pólen), cada grão de pólen Pedúnculo floral forma dois gametas masculinos Elementos de uma flor. Disponível em: <http://freebsd.hpes.tpc.edu.tw>. Acesso em 20 dez. 2009. (núcleos espermáticos) que serão transportados, através do tubo polínico, para o mesmo óvulo (estrutura da parte feminina da flor que contêm o gameta feminino). Um dos gametas masculinos funde com o gameta feminino (oosfera) para formar o zigoto que, posteriormente, dará origem ao embrião. O outro gameta masculino funde com outras duas células (núcleos polares) do óvulo que apresenta a constituição genética igual a do gameta feminino. Dessa última fecundação, forma o tecido triploide que será a reserva da semente (o endosperma). As sementes das gimnospermas também apresentam tecido de reserva. No entanto, esse é formado pelo acúmulo de nutrientes em células do óvulo (gametófito feminino) e não por uma fecundação. Além disso, o endosperma das angiospermas é triploide enquanto o das gimnospermas é haploide. Com toda diversidade e sua ampla distribuição geográfica, as angiospermas acabam afetando profundamente nossas vidas. Em nossa alimentação, os grãos, frutos e verduras são produtos das angiospermas. Nossas roupas dependem do algodão e do linho, fibras vegetais. As próprias flores podem expressar nosso sentimento em relação à outra pessoa. Além de outras várias utilizações das plantas desse grupo pelo homem. É consenso entre os taxonomistas vegetais que as angiospermas é um grupo monofilético, sendo formalmente chamado de Magnoliophyta ou Anthophyta. O que atualmente é muito discutido é a sua divisão. Tradicionalmente as plantas com flores eram divididas em dois grupos: as monocotiledôneas e as dicotiledôneas. Com novas informações, os sistematas ainda discutem em quantas classes as angiospermas devem ser divididas. Por enquanto, as plantas frutíferas são divididas informalmente em três grupos: monocotiledôneas (cana-de-açúcar, trigo e arroz), dicotiledôneas basais (fruta-do-conde e vitória-régia) e eudicotiledôneas (feijão, soja e ervilha). Gineceu Androceu 10 Biologia – Identidade Funcional da Vida 11 A evolução das plantas Saiba mais Mesmo com as alterações na classificação das angiospermas, são vários os livros que continuam a separá-las em monocotiledôneas e dicotiledôneas. Para isso, utilizam diversos critérios. CRITÉRIOS MONOCOTILEDÔNEAS Cotilédone DICOTILEDÔNEAS Cotilédones Número de cotilédones um cotilédone dois cotilédones Tipos de raiz Raiz fasciculada Raiz em cabeleira Distribuição dos feixes vasculares do caule Distribuição irregular Nervura Distribuição regular Nervura Tipo de nervura das folhas Folha paralelinérvea Folha reticulinérvea Flor trímera (elementos florais múltiplos de 3) Flor tetrâmera (elementos florais múltiplos de 4) ou pentâmera (elementos florais múltiplos de 5). Número de elementos florais Pela classificação mais recente as eudicotiledôneas é que herdaram as características das dicotiledôneas. Exercícios de sala 1 (UFRN) Em uma região de mata, um dos efeitos causados pela redução da quantidade de chuva é o prejuízo à reprodução dos vegetais. O grupo vegetal cuja reprodução é mais prejudicada pela redução da quantidade de chuva é o das a) fanerógamas. c) monocotiledôneas. b) angiospermas. d) briófitas. Biologia – Identidade Funcional da Vida 12 A evolução das plantas 2 (FATEC-SP) Alguns estudantes fizeram as seguintes observações sobre as características de um grupo de plantas: I) Apresentam tecidos especializados para o transporte da seiva. II) Possuem frutos e sementes. III) Formam tubo polínico para a ocorrência da fecundação. IV) Apresentam a fase esporofítica transitória. Com relação a essas afirmações, pode-se afirmar que o pinheiro, a samambaia, o limoeiro e os musgos apresentam, respectivamente, as seguintes características a) III, IV, II e I. c) II, III, IV e I. e) I, III, IV e II. b) I, II, III e IV. d) III, I, II e IV. 3 (UCS-RS) Entre as plantas mais comuns em nosso meio, encontram-se os xaxins, as araucárias, as gramíneas e as videiras. Com relação à sua classificação botânica, é correto afirmar que essas plantas pertencem, respectivamente, aos grupos conhecidos como a) briófitas, gimnospermas, pteridófitas, cicadófitas. b) gimnospermas, pteridófitas, angiospermas, monocotiledôneas. c) angiospermas, gimnospermas, poáceas, dicotiledôneas. d) gimnospermas, pteridófitas, gramíneas, monocotiledôneas. e) pteridófitas, gimnospermas, monocotiledôneas, dicotiledôneas. 4 (UFTM) A água não é mais necessária para que o gameta masculino alcance as oosferas. Ao invés disso, os gametas masculinos são transportados até as oosferas por uma combinação de polinização e formação do tubo polínico. Evert Raven e Eichhorn. Biologia vegetal O trecho caracteriza o que ocorre na reprodução encontrada nas a) samambaias e nos musgos. d) avencas e nas sequoias. b) sequoias e nas hepáticas. e) sequoias e nas gramíneas. c) avencas e nas gramíneas. 5 (UNICAMP) O esquema abaixo representa o mais recente sistema de classificação do Reino Plantae. Reino Plantae Traqueófitas Espermatófitas briófitas pteridófitas gimnospermas angiospermas III II I a) Os algarismos romanos representam a aquisição de estruturas que permitiram a evolução das plantas. Quais são as estruturas representadas por I, II e III? Qual a função da estrutura representada em I? b) A dupla fecundação é característica das angiospermas. Em que consiste e quais os produtos formados com a dupla fecundação? ________________________________ ________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ Exercícios propostos 6 Alga (UFRR) As sementes surgiram em um determinado momento da evolução das plantas, representado pelo número 3 no diagrama de relações filogenéticas entre as algas e os principais grupos de plantas atuais. Briófita Pteridófita Gimnosperma Angiosperma 4 3 2 1 A que característica evolutiva, adquirida ao longo de milhares de anos, correspondem, respectivamente, os números 1, 2 e 4 ? a) tecidos condutores, flor e fruto. b) embrião, fruto e flor. c) embrião, tecidos condutores e fruto. d) alternância de gerações, fruto e flor. e) alternância de geração, embrião e flor. Biologia – Identidade Funcional da Vida 13 A evolução das plantas 7 (UNIMONTES) A história da evolução das plantas está relacionada com a ocupação do ambiente terrestre e, portanto, com o aumento da independência da água. As primeiras plantas a ocuparem o ambiente terrestre foram as samambaias, licopódios, cavalinhas e outras pteridófitas. Considerando as aquisições ligadas à vida na Terra, as características abaixo diferem das plantas avasculares, exceto: a) Vasos lenhosos impregnados de lignina. b) Ciclo de vida com alternância de gerações. c) Geração esporofítica maior que a gametofítica. d) Possibilidade de atingirem grande porte. 8 (UNIFOR) O quadro abaixo apresenta características presentes (+) ou ausentes (−) em três grupos de vegetais terrestres. grupos de vegetais I II III + + + raízes + + + sementes - + + frutos - + - água para a fecundação + - - Características vasos condutores Os grupos I, II e III são, respectivamente, a) gimnospermas, angiospermas e pteridófitas. b) gimnospermas, pteridófitas e angiospermas. c) pteridófitas, angiospermas e gimnospermas. d) pteridófitas, gimnospermas e angiospermas. e) angiospermas, pteridófitas e gimnospermas. 9 (UFSC) Os principais grupos vegetais (Briófitas, Pteridófitas, Gimnospermas e Angiospermas) apresentam em comum um ciclo de vida que ocorre através de alternância de gerações (metagênese), em que uma geração haplóide alterna-se com outra diploide. Com relação a este ciclo e considerando o esquema abaixo, assinale a(s) proposição(ões) correta(s). Gametas haplóides 01) O esquema representa um ciclo de vida haplodiplobionte (ou haplonte-diplonte) típico dos principais grupos de vegetais. 02) Os eventos que ocorrem em I e III do esquema correspondem, respectivamente, à meiose e à mitose. 04) Neste ciclo, o esporófito forma o gametófito por reprodução assexuada e o gametófito forma o esporófito por reprodução sexuada. 08) Nas gimnospermas e angiospermas, o esporófito é originado pela fusão dos gametas masculino e feminino que são, respectivamente, o androceu e o gineceu. 16) Os eventos II e IV do esquema correspondem, respectivamente, à fecundação e à germinação. 32) Nas briófitas e pteridófitas, a fase gametofítica é duradoura e evidente e a fase esporofítica, ao contrário, é reduzida e pouco evidente. 10 (UNESP) Um estudante recebeu nove cartões, cada um apresentando uma característica ou o nome de uma estrutura presente em diferentes grupos de plantas. 1 Xilema 4 Rizoides 7 Endosperma 3n Zigoto diplóide Gametófito haplóide Esporófito diplóide IV III Esporos haplóides 3 Sementes Cones 5 6 Gameta masculino natante Gameta masculino não móvel 8 9 Alternância de gerações Anterozoides Sua tarefa era formar dois grupos de três cartões, de modo que no grupo I fossem incluídos apenas cartões com características ou estruturas encontradas em briófitas e, no grupo II, apenas cartões com características ou estruturas encontradas em angiospermas. Assinale a alternativa que, no quadro, apresenta possibilidades de formar corretamente os grupos I e II. II I 2 Grupo I - Briófitas Grupo II - Angiospermas a) 3, 5 e 9 1, 2 e 4 b) 4, 5 e 7 1, 2 e 7 c) 3, 4 e 5 2, 6 e 8 d) 4, 5 e 9 4, 6 e 8 e) 4, 5 e 9 1, 2 e 7 Biologia – Identidade Funcional da Vida 14 Desenvolvimento das plantas: de uma semente a um organismo especializado em realizar fotossíntese 2. DESENVOLVIMENTO DAS PLANTAS: DE UMA SEMENTE A UM ORGANISMO ESPECIALIZADO EM REALIZAR FOTOSSÍNTESE Um dos mais belos espetáculos da natureza é o florescer de um ipê-amarelo. Esse acontecimento torna-se ainda mais fascinante se considerarmos que uma árvore tão grandiosa, algumas com mais de 10 metros de comprimento, tenha surgido do desenvolvimento de uma pequena semente de aproximadamente 3 cm. A manutenção de uma planta depende da integração entre seus diferentes órgãos. As raízes servem como estruturas de fixação e absorção de água para toda a planta. As folhas realizam fotossíntese produzindo compostos orgânicos que também são distribuídos. O caule interliga os demais órgãos da planta e sustentam as folhas. Sendo as plantas a base da grande maioria das cadeias alimentares, é de suma importância conhecer o seu desenvolvimento morfológico e fisiológico, para assim melhor manipulá-las e mantê-las para benefício do ambiente e de nossa própria espécie. 2.1 Germinação: o desenvolvimento do embrião A dispersão da semente de ipê-amarelo acontece através do vento, sendo chamada de anemocoria. Caso a semente já esteja madura e encontre condições adequadas, inicia-se a germinação, ou seja, a retomada do crescimento e da diferenciação do embrião. Fatores como água, gás oxigênio e temperatura interferem nesse processo. O embrião, em uma semente madura, apresenta em uma das extremidades um primórdio de raiz, chamado de radícula e o meristema apical radicular. Na outra extremidade, encontra-se o caulículo, o primórdio do caule, e o meristema apical caulinar. Inserido no caulículo encontra-se o cotilédone. A germinação é o desenvolvimento do O caulículo ainda pode ser dividido em epicótilo, região acima da embrião. Disponível em: <www.cientic.com>. Acesso em inserção do cotilédone até o meristema apical caulinar, e hipocótilo, 28 maio 2007 região entre a inserção do cotilédone e a radícula. Toda a porção acima da inserção do cotilédone, ou seja, o epicótilo mais o meristema apical caulinar, e algumas vezes o primórdio de folhas, é chamada de plúmula. Nas gramíneas, a plúmula fica envolta por uma bainha protetora chamada de coleóptilo. Caulículo Casca Radícula Plúmula Endosperma Cotilédones Caulículo Radícula Cotilédones Feijão Casca Casca Pericarpo do fruto Cotilédone Coleóptilo Endosperma Plúmula Caulículo Radícula Mamona Milho Esquemas da semente do feijão, mamona e do grão de milho. Amabis e Martho, Biologia dos Organismos, Volume II Para que se inicie a germinação, é necessário que a semente absorva água. Esse processo, chamado de embebição, é importante para que as células retomem o seu metabolismo mobilizando a utilização das reservas nutritivas do endosperma. A embebição também é importante para o rompimento da casca, permitindo, assim, o acesso ao oxigênio pelas células do embrião e a liberação da radícula para que possa formar a raiz da planta. Antes do rompimento da casca da semente, as células do embrião obtêm energia fermentando moléculas orgânicas das reservas nutritivas. Biologia – Identidade Funcional da Vida 15 Desenvolvimento das plantas: de uma semente a um organismo especializado em realizar fotossíntese Com a germinação, o embrião inicia a formação da planta adulta. Sua radícula dará origem à raiz, o caulículo dará origem ao caule, que, por sua vez, dará origem às folhas, e, caso seja uma angiosperma, às flores e aos frutos. 2.2 A raiz é uma estrutura especializada em absorver do solo água e sais minerais O surgimento da raiz foi importantíssimo para que a planta conquistasse o ambiente terrestre. Através dela, a planta pode absorver água e sais minerais do solo e fixar-se. Em algumas espécies, como na cenoura e na beterraba, as raízes são diferenciadas em órgãos de reserva. As raízes ainda sintetizam alguns hormônios (citocininas e giberelinas) que estimulam o crescimento e o desenvolvimento da planta. Em algumas plantas, as raízes também sintetizam metabólicos secundários, como, por exemplo, a nicotina, que a seguir é transportada para as folhas do fumo. A raiz é dividida externamente em regiões A extremidade da raiz é protegida por um capuz de células parenquimáticas vivas, chamado de coifa. Esse capuz é importante para conservar a integridade do meristema apical radicular, um conjunto de células responsáveis pela formação das células da raiz. Esse tecido, que é originado diretamente das células embrionárias, é formado por células pequenas, de paredes celulares finas, núcleo central e volumoso, pequenos vacúolos e com grande capacidade de sofrerem mitose. Os tecidos vegetais que apresentam células com tais características são chamados meristemas. Os meristemas que se originam diretamente do embrião ou diretamente de outro meristema são chamados de meristemas primários. As células desses meristemas, depois de se dividirem, sofrem diferenciação, tornando-se células especializadas e perdendo a capacidade de divisão. Algumas dessas células especializadas podem passar por um processo chamado de desdiferenciação e readquirem a capacidade mitótica, formando um outro tipo de meristema chamado de meristema secundário. A região do meristema apical radicular, que é protegida pela coifa, é chamada de zona meristemática. Nessa região, as sucessivas divisões de suas células formam outros três meristemas primários: a protoderma, o meristema fundamental e o procâmbio. À medida que as células do protoderma, do meristema fundamental e do procâmbio vão se diferenciando e crescendo, esses tecidos vão formando, respectivamente, a epiderme, o córtex e o cilindro vascular. A região da raiz onde ocorre a diferenciação e o crescimento das células é chamada de zona lisa ou de alongamento. É fácil perceber que é nessa região em que a raiz apresenta maior taxa de crescimento. A contínua diferenciação do tecido de revestimento da raiz, a epiderme, promove o surgimento em suas células de prolongamentos tubulares com paredes celulares delgadas, aumentando a área de contato da raiz com solo. Esses prolongamentos das células epidérmicas são chamados de pelos absorventes, e como o próprio nome indica, sua função é absorver água e sais minerais do solo. A região da raiz que apresenta pelos absorventes e, consequentemente, onde ocorre maior absorção de água, é chamada de zona pilífera. Acima da zona pilífera é possível distinguir a zona de ramificação ou suberosa. Nessa região, as células da epiderme já perderam os pelos absorventes e a raiz começa a apresentar raízes secundárias. Nas plantas que apresentam crescimento secundário (ou crescimento em espessura), é nessa parte que ela começa esse tipo de crescimento. Veremos mais adiante que quando uma raiz apresenta crescimento secundário ela perde seu revestimento primário, a epiderme, por um revestimento Morfologia externa da raiz. Disponível em: <http://campus.fortunecity.com/yale>. – secundário, a periderme. Zona de Ramificação Pelos absorventes Zona pilífera Zona de crescimento Zona meristemática coifa Acesso em: 28 maio 2007. Prezado leitor, Agradecemos o interesse em nosso material. Entretanto, essa é somente uma amostra gratuita. Caso haja interesse, todos os materiais do Sistema de Ensino CNEC estão disponíveis para aquisição através de nossa loja virtual. loja.cneceduca.com.br
