Evolucao da vida na terra: plantas com flor

Biodiversidade e Ambiente I
Capt IV - A evolução da vida na Terra
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Plantas com Flôr
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11-05
O ciclo de vida das angiospérmicas
A microsporógenese. Grãos de pólen. Tipos de grão de pólen.
Estrutura do óvulo e formação do ovário.
Síndromas reprodutivos e sua evolução
Evolução do processo reprodutivo nas Angiospérmicas
Endosperma: diplóide e triplóide
Filogenia das Angiospérmicas
Diversidade de formas e de flores
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Era
Período
Época
Recente
Pleistocénico
Quaternário
Milhões de
anos
0.01
5.3
Miocénico
23.8
Oligocénico
33.7
Terciário
Eocénico
54.8
Clima frio. Glaciação no Hemisfério
N. Junção da América do N e do S
por elevação do Panamá
Formação dos desertos
Grandes carnívoros.
Hominídeos
Iniciam-se glaciações extensas no
Hemisfério Sul
Grandes extensões de pastagens e
redução das florestas
Herbívoros
Separação da Amérca do Sul e
Antártida. Formação dos Alpes e
Himalaias. Arrefecimento do clima
Especiação das Angiospérmicas
Primatas semelhantes a
macacos
Clima ameno a sub-tropical.
Diversificação nas Angiospérmicas.
Separação da Austrália e
Formam-se manchas de pastagens
Antártida. India colide com a Ásia.
Radiação dos mamíferos e
aves.
Primeiras Angiospérmicas.
Gimnospérmicas
Extinção dos dinossáurios.
Terceira radiação dos
insectos: especialização e
diversificação
Gimnospérmicas. Cicadáceas
206
Clima quente. Deriva Atlântica.
Mares anóxicos. Gondwana e
Laurasia
Idade dos dinossáurios.
Primeiros mamíferos e aves
Progimnospérmicas. Bennettitales
Primeiros dinossáurios
248
Arrefecimento do clima. Zonas
acentuadamente áridas e
montanhosas. Pangea no
Hemisfério Norte
Glaciação extensa no Hemisfério
Sul. Continente no Hemisfério Sul.
Orogenia dos apalacianos
Plantas com sementes.
Progimnospérmicas
Idade dos répteis. Declínio
dos anfíbios. Segunda
radiação dos insectos
(metamorfoses)
Clima subtropical. Nível do mar
alto. Formação de depósitos de
carvão.Início da fusão dos
continentes.
Primeiras sementes. Primeiras
folhas. Fetos arbóreos. Zonas
pantanosas.
Idade dos anfíbios. Primeiros
réteis. Primeira radiação dos
insectos (formação das asas).
Clima quente e seco. Continentes
com alguma orogenia.
Diversificação das plantas
vasculares sem sementes
Idade dos peixes, primeiros
anfíbios e insectos
Aquecimento. Continentes sem
relevo. Fragmentação da
Gondwana. CO2 baixo
Rhyniophyta. Grupos modernos de
algas e fungos
Invasão dos primeiros
artrópodes
Arrefecimento. Glaciação. Mares
cobrindo os continentes. Nìvel do
mar baixo. Concentração de O2
mais elevada. Diminuição de CO2
Invasão da Terra pelas plantas
Diversificação dos moluscos
Clima quente e seco, CO2 elevado
Diversificação das algas. Primeiros
fungos
Diversificação dos
invertebrados
Jurássico
Triássico
Pérmico
290
Carbónico
354
Devónico
417
443
Ordovício
490
Câmbrico
PreCâmbrico
Idade do Homem
Clima húmido e quente. Nível do
mar alto. Separação da América e
África
144
11-05
Origem da agricultura e
melhoramento genético
Primeiros mamíferos
insectívoros. Primatas.
Cretácico
Silúrico
Flutuações climáticas frias a
amenas. Quatro eventos glaciais
Derivação nas Angiospérmicas.
Polinização especializada.
65
Paleozóico
Vida Animal
Clima ameno a frio.
Desaparecimento de mares
continentais
Paleocénico
Mesozóico
Vida Vegetal /Tipo de
paisagem
1.8
Pliocénico
Cenozóico
Eventos climáticos e físicos
543
~ 3500
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Arrefecimento do planeta. Massa
continental (Gondwana) equatorial.
Baixa concentração de O2
Origem dos eucariotas.
Origem da vida
Cianobacterias.
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Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Ciclo de vida
das
Angiospérmi
cas
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Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Evolução dos síndromas reprodutivos
- Gimnos e Angiospermicas
• A- reprodução mais rápida
• B - gametófitos mais pequenos
• C - sifonogamia (cel.
Espermática não móvel)
• D - retenção alveolar
• E - dupla fertilização
• F - posterior redução do
gametófito feminino
• G - especialização parcial dos
gametófitos
• H - perda dos arquegónios
• I - triploidia
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Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Microsporogénese e grãos de pólen
tapetum
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Microgametófito/grão de pólen
Núcleo do tubo
Núcleo generativo
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Grãos de pólen
Fig. 19.15 raven + Fig 19.20
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Grãos de pólen
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Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Óvulo, ovário e flôr
óvulo
Estigma
Estilete
Antera
Filete
Pépala
Ovário
Sépala
Secção de corte
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Receptáculo
Pedicelo
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Tipos de
placentação
Parietal
Axial
Central
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Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Saco
embrionário
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Sperm cells
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Óvulo de Angiospérmica
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Evolução do endosperma e do
síndroma reprodutivo
gametófito
Non-/to cooperative
embryo pair from double
fertilization
Friedman, 1994, 1995, 2004
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Características evolutivas do
síndroma reprodutivo das
Angiospérmicas
Características
1ª Angiosp
(20th sec)
1ª Angiosp.
(actual)
Maior parte
Angiosp.
Zea mays
Arabidopsis
thaliana
Grão pólen
Bicelular
Bicelular
Bicelular
Tricelular
Tricelular
Gametófito fem.
7 cel., 8
4 cel., 4
7 cel., 8
7 cel., 8
7 cel., 8
nucleos
nucleos
nucleos
nucleos
nucleos
Endosperma
Triploide
Diploide
Triploide
Triploide
Triploide
Desenvol.
Nuclear ou
celular
Nuclear
Nuclear
Nuclear
endosperma
celular
Friedman & Williams, 2004. Plant Cell 16: 119-132
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Síndroma reprodutivo
Gimnospérmicas
Gametófito feminino
(milhares de células)
• Perda de arquegónios
• Redução do nº células
ovulíferas
• Eliminação do protalo
1ªs Angiospérmicas
Simplificação, redução
de tamanho.
Dupla fertilização
Gametófito feminino
4 células --- 4 núcleos
Endosperma
diplóide
Angiospérmicas
Duplicação aparelho
reprodutor
Gametófito feminino
7 células --- 8 núcleos
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Endosperma
triplóide
Evolução do endosperma e do
síndroma reprodutivo
1ªs Angiospérmicas
Dupla Fertilização ?..... talvez
Endosperma diplóide/triplóide - homologia
embrionária ?
Desenvolvimento modular do gametófito feminino
Friedman, 1994, 1995, 2004
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Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Duplicação modular
Friedman & Williams 2004
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Duplicação modular
ANITA
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Flores de angiospérmicas
ancestrais
Amborella trichopoda
Nuphar polysepala
Kadsura japonica
Friedman & Williams 2004
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Filogenia das Angiospérmicas
Evidências moleculares
Qui et al. . 1999
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Filogenia das Angiospérmicas
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Milho
Folhas estaminais
11-05
Milho
Folhas carpelares
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11-05
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11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Monocot
e
Dicot
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Características derivadas Sec.
XX
• Muitas flores, indefenidas
em nº • O nº de peças florais
elevado. Arranjo em
espiral .
• O ovário súpero passou a
ser ínfero e o perianto
pouco distinto em cálice e
corola.
• A simetria radial ou
actinomórfica
11-05
• Poucas flores e em nº definido
• O nº de peças florais reduzido.
O eixo floral encurtou-se. Fusão
de peças florais.
• O ovário ínfero e o perianto
tornou-se distinto em cálice e
corola.
• A simetria irregular ou
zigomórfica
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Que características das plantas
ancestrais ? Sec. XXI
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•
•
Estudos moleculares
Estudos fisiológicos
Estudos ecológicos
Observação e caracterização de fósseis
Avaliação dos factores abióticos e bióticos
árvore ou herbácea
terrestre ou aquática
????
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Conceitos a reter
• Passos evolutivos na reprodução entre as gimnos e as
angiospérmicas
• Estrutura do microgametófito e do óvulo e sua comparação
com o das gimnospérmicas.
• A dupla fertilização nas Gnetophyta e nas Angiospérmicas
e o seu significado evolutivo.
• O que é o desenvolvimento modular e como se explica a
evolução do endosperma de diplóide para triplóide
• O que é uma flôr e quais as suas principais partes ?
• Que tipo de variações existem na estrutura da flôr. A
diversidade de flores
• As principais diferenças entre monocot e dicot.
11-05
Biodiversidade e Ambiente I 2005 - 2006
Referências
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Raven, Biology of Plants - Angiosperms Capt. 19
Mauseth, Botany - Angiosperms, Capt 25
Friedman & Williams 2004. The Plant Cell 16: 119-132.
Friedman. 1995. Proc. Natl. Acad. Sci. 92: 3913-3917.
Williams & Friedman. 2002. Nature 415: 522-526.
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