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17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS DEFINIÇÃO Vertebrados não Amniotas. Grupos basais de peixes. Grupo Agnatha. Adaptações para a vida na água. Grupo Gnathostomata. Radiação dos tetrápodes. Conquista do ambiente terrestre pelos vertebrados. Origem, evolução, diversidade, ecologia e classificação dos Anfíbios. PROPÓSITO Compreender plenamente os grupos com os quais o Biólogo pode vir a trabalhar constitui ferramenta para que possamos entendê-los e manejá-los. Este tema apresenta origem, evolução, características e classificação de peixes e anfíbios, além de discutir a radiação dos tetrápodes, subsidiando o futuro profissional de biologia com os elementos de classificação, identificação, diversidade e ecologia. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS OBJETIVOS MÓDULO 1 Descrever a origem dos peixes Agnatha e Gnathostomata e seus grupos viventes em associação com suas características, ecologia e diversidade MÓDULO 2 Descrever a origem e evolução dos anfíbios e seus principais grupos viventes através de suas características, diversidade e ecologia INTRODUÇÃO Quando estudamos os seres vivos, é comum que, por uma questão didática, a ordem dos grupos analisados siga a ordem evolutiva em que esses grupos surgiram pela primeira vez no globo terrestre. Assim, é possível elucidar como certas características evoluíram ao longo dos períodos geológicos. Os vertebrados são um subfilo dos Cordados que, durante algum momento de sua existência mantêm todas as características do Filo, quais sejam: • Notocorda; • Fendas faríngeas; • Cauda pós anal em pelo menos uma fase da vida; • Tubo nervoso tubular dorsal e; • Endóstilo. Entretanto, os Vertebrados, por serem um grupo dentro dos Cordados, apresentam uma série de características únicas, que os demais Cordados não Vertebrados não possuem. Além disso, 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS eles apresentam uma série de inovações evolutivas que permitiram sua diversificação e sucesso na ocupação dos ambientes do nosso planeta. Entre essas características, as mais marcantes são: PRESENÇA DE COLUNA VERTEBRAL E PRESENÇA DE CRÂNIO Fonte:Fonte: Adaptado de Flickr. Relação filogenética dos Deuterostômios. Os Vertebrados são um subfilo de Cordados. Os Vertebrados são muito diversos, ocupam diferentes habitats, possuem inúmeras formas corporais e estilos de vida. Por conta disso, o grupo, subdivide-se em vários outros agrupamentos, com distintas origens evolutivas, características, ecologia etc. Assim, por serem tão diversos precisam ser estudados separadamente. Neste tema, nós iremos abordar os primeiros grupos de Vertebrados que apareceram no Globo Terrestre, são eles: 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: Vlad61/Shutterstock. Os Peixes Os Anfíbios 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: Dirk Ercken/Shutterstock. Os Peixes e os Anfíbios são vertebrados não-amniotas, pois, diferente dos grupos de répteis, aves e mamíferos, seus embriões não se desenvolvem num compartimento aquoso envolto por uma membrana em forma de bolsa, chamada âmnio. MÓDULO 1 Descrever a origem dos peixes Agnatha e Gnathostomata e seus grupos viventes em associação com suas características, ecologia e diversidade A ORIGEM DOS PRIMEIROS VERTEBRADOS Durante muito tempo, houve dúvidas se os primeiros vertebrados teriam surgido em ambientes de águas doces ou se seriam marinhos. Atualmente, a comunidade científica reconhece que os 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS primeiros Vertebrados teriam surgido por volta do Cambriano e viviam no mar. A evolução dos Vertebrados teria passado por três etapas principais, nas quais um pré- vertebrado aquático primitivo, teria, pouco a pouco, dado origem a grupos de peixes vertebrados, conforme descrito a seguir (KARDONG, 2016): Fonte: Wikimedia. ETAPA 01 ETAPA 02 ETAPA 03 Na primeira etapa , teria existido um animal aquático, pré-vertebrado, que se alimentava de partículas em suspensão, utilizando um sistema filtrador ciliar. Tal organismo seria semelhante aos atuais anfioxos, cujos corpos não possuem cabeça, olhos, narinas, ouvidos e boca diferenciados; 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: sciencepics/Shutterstock. Os animais pré-vertebrados seriam similares aos atuais anfioxos, ilustrado na imagem. Na segunda etapa , teria surgido um animal aquático sugador, que possuía uma bomba muscular, em detrimento da anterior bomba ciliar. Esse novo aparato seria capaz de gerar uma corrente de água que sugava os alimentos. Esses animais sem mandíbula, os Agnatos, já possuíam diferenciação corporal da cabeça, boca, crânio, narina e ouvidos. Fonte: Andcurrant/Shutterstock. Feiticeira. Peixe agnato, sem mandíbula. Na terceira etapa evolutiva, que deu origem aos vertebrados, teriam surgido os Peixes Gnatostomados. Esses animais possuiriam, além das características do segundo grupo, as maxilas. Essas maxilas são fortes o suficiente para escolher, capturar e prender os animais que lhes servirão de alimentos. Em vista disso, esses animais saíram da condição de filtradores e sugadores e tornaram-se predadores, capazes de buscar, ativamente, o próprio alimento. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: Vitaliy6447/Shutterstock. Peixe gnatostomado, com mandíbula. É possível concluir que os primeiros vertebrados seriam peixes, marinhos, teriam formas similares aos Agnatos atuais e teriam se originado a partir de organismos similares aos Urochordados e aos Cephalochordados. Fonte:KARDONG, 2016 Acredita-se que as bombas ciliares filtradoras de alimentos, nos organismos ancestrais, sofreram modificações nas faringes originando bombas musculares. Essas bombas musculares permitiam uma alimentação mais eficiente, o que, por sua vez, proporcionou o surgimento de animais maiores. Esses animais com tamanho aumentado possuíam maiores necessidades de oxigênio, que foram atendidas pelo aparecimento das brânquias, registradas pela primeira vez. A existência das brânquias proporcionou maior eficiência na utilização do oxigênio, que 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS possibilitou o surgimento de animais ainda maiores e mais ativos. Nesse momento, os registros fósseis já demonstram a existência de animais com grande tamanho, que possuíam um sistema nervoso cefalizado, com olhos, nariz, órgão do equilíbrio (ouvido) e um cérebro distinto para lhe dar suporte (KARDONG, 2016). Animais maiores precisavam então de uma estrutura física que mantivesse seu corpo, e assim, teriam surgido as vértebras, consequentemente os primeiros vertebrados. CLASSIFICAÇÃO FILOGENÉTICA DOS AGNATOS Em princípio, a classificação dos seres vivos visava somente listar todos os organismos existentes, como uma forma de catálogo. Chamada de classificação natural, tal listagem estaria completa tão logo todos os organismos existentes estivessem catalogados. No entanto, com o reconhecimento da evolução como fato, e não somente como teoria, a classificação dos organismos passou a ter como objetivo decifrar a relação evolutiva entre eles. Em vista disso, surgiu a chamada classificação filogenética, que busca ordenar os grupos vivos de acordo com sua ancestralidade. Na classificação filogenética, os grupos são dispostos em clados (cladogramas), de modo que na sua base estejam grupos mais antigos evolutivamente (os grupos basais) e no seu topo fiquem os grupos mais recentes (grupos apicais). Ainda, os agrupamentos são formados de acordo com uma ancestralidade comum, de tal modo que cada grupo inclua todos e somente os descendentes de um ancestral comum (grupo Natural). Os grupos que não incluem todos e somente os descentes de um ancestral, são chamados de Parafiléticos ou Artificiais. CLASSIFICAÇÃO DOS AGNATOS Desde o advento das técnicas moleculares, há muita discussão sobre a classificação dos Agnatos, pois as análises do DNA das espécies demonstram que a sua classificação inicial pode não corresponder ao seusurgimento evolutivo, o que vai contra o objetivo da sistemática filogenética. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Inicialmente, eram encaixadas dentro desse grupo duas classes viventes, que incluem as lampreias e as feiticeiras, de modo que os Agnatos eram dispostos no Reino Animal da seguinte forma, de acordo com a Integrated Taxonomic Information System – ITIS (2020). Reino Animalia Sub-reino Bilateria Infra-Reino Deuterostomia Filo Chordata Infra-filo Agnatha Classe Cephalaspidomorphi (lampreias) Classe Myxini (feiticeiras) Classe Pteraspidomorphi (grupo extinto) Todavia, os resultados de análises genéticas do grupo levaram muitos cientistas a questionar se as feiticeiras fazem parte dos peixes Agnatos, ou, se os Agnatha seriam um grupo parafilético. Discute-se ainda se as feiticeiras seriam vertebradas ou, somente, uma forma de pré-vertebrado pertencente ao clado dos Craniata, conforme descrito a seguir, conforme Myers et al. (2020). Reino Animalia Sub-reino Bilateria Infra-Reino Deuterostomia Filo Chordatha Craniata Myxini (feiticeiras) Subfilo Vertebrata Classe Cephalaspidomorphi (lampreias) Super Classe Gnathostomata 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS ATENÇÃO Muito é discutido, porém, ainda não há um consenso na comunidade científica sobre qual seria a classificação mais adequada. Neste tema, por uma questão didática, utilizaremos a primeira classificação, considerando a existência do Infra-filo Agnatha. INFRA-CLASSE AGNATHA Os Agnatos viventes são um grupo de peixes sem mandíbulas, de esqueleto cartilaginoso, que diferem dos Urocordados e dos Cefalocordados por apresentarem um crânio primitivo diferenciado com boca, narina e ouvidos. Eles também se destacam em relação ao grupo anterior por se alimentarem utilizando uma bomba muscular e não uma bomba ciliar. Acredita- se que os Agnatos são vertebrados basais, apesar de não haver um consenso na comunidade científica, como descrito acima. O grupo é dividido em 3 classes, que apresentam as seguintes sinapomorfias (TRAJANO, 2015): • Boca circular com dentes córneos; • Ausência total de ossificação: a pele é desprovida de placas ou escamas (grande produção de muco) e o esqueleto é membranoso ou cartilaginoso; • Fendas faríngeas dilatadas, em forma de câmaras saculiformes (bolsas faríngeas), abrindo-se tanto para a luz da faringe como para o exterior por meio de pequenas aberturas circulares- os poros faríngeos. • Órgão olfativo com somente 1 canal semicircular, porém, com inervação dupla; • Ouvido interno com, no máximo, dois canais semicirculares; • Somente uma gônada funcional. CLASSE MYXINI Este grupo é representado pelas feiticeiras (peixe-bruxa), que são animais escavadores do lodo do fundo do mar, semelhantes a enguias. Com 78 espécies descritas, elas são encontradas em partes frias ou profundas dos oceanos - até aproximadamente 2800m de profundidade (BENEDITO, 2017). javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: Frank Fennema/Shutterstock. Feiticeira. Sua alimentação ocorre a partir de um processo similar a uma raspagem do lodo por formações em sua língua, similares a dentes. Esses aparatos alimentares também são capazes de raspar animais e desenrolar vermes. Em vista disso, acredita-se que as feiticeiras são o mais antigo grupo de predadores cordados. Elas possuem glândulas que liberam muco por toda sua superfície. Esse muco as torna escorregadias, o que facilita sua fuga de predadores e, também é utilizado para entupir as brânquias dos predadores. As feiticeiras possuem órgãos reprodutivos femininos e masculinos no mesmo indivíduo, todavia, somente um tipo é funcional, o que faz com que não sejam hermafroditas verdadeiros. Elas são ovíparas, e colocam até 30 ovos grandes por indivíduo. Seu desenvolvimento é direto, ou seja, não possuem um estágio larval. Esses animais possuem uma única narina localizada terminalmente na extremidade da cabeça. Suas trocas gasosas ocorrem tanto pela pele quanto pelas fendas branquiais. Elas possuem um sistema circulatório aberto com 4 conjuntos de corações rudimentares. Possuem um órgão de equilíbrio, semicircular, que é o aparelho vestibular ou ouvido, com somente um canal interno – o que as distingue dos demais vertebrados que possuem ao menos dois canais internos. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Diferente da maioria dos vertebrados, as feiticeiras não possuem vestígios de vértebras quando adultas, o que é utilizado também como argumento por aqueles que acreditam que o grupo não faz parte dos Vertebrados. As feiticeiras possuem grande quantidade de sal no corpo e isso evidencia que jamais tiveram um ancestral de água doce. Não possuem ossos, membros ou escamas. Elas possuem uma nadadeira caudal na extremidade posterior e uma nadadeira ventral, que podem ser reduzidas ou ausentes. Esses animais não possuem linha lateral. Fonte: BENEDITO, 2017. Anatomia externa das feiticeiras. A: Vista ventral da cabeça diferenciada e boca simples com barbilhões; B: Placa dental e palatino; C: Feiticeira evidenciando as nadadeiras e as glândulas de muco. CLASSE CEPHALASPIDOMORPHI Este grupo é representado pelas lampreias e possui 10 gêneros e 40 espécies descritas, sendo relativamente comum no hemisfério norte (BENEDITO, 2017) e mais raras no restante do Planeta. Fonte: Gena Melendrez/Shutterstock. Visão frontal de uma lampreia 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Formado por animais sugadores, sua alimentação é bastante particular por constituírem um dos poucos grupos hematófagos (Alimentam-se de sangue) do planeta. As lampreias são encontradas tanto na água doce quanto na água salgada, porém, todas desovam em água doce, o que indica a existência de uma espécie ancestral de água doce. Os animais adultos, que vivem no mar, usualmente, retornam ao seu rio de origem para reproduzir. São ovíparas, com fecundação externa e deixam seus ovos em ninhos. O evento reprodutivo é tão traumático que macho e fêmea morrem após a desova. Possuem uma fase larval, chamada de Ammocoetes, que vive na água doce, é filtradora, se alimenta de materiais em suspensão, e é bastante similar aos anfioxos. Assim como as feiticeiras, não possuem maxilas. Seus corpos são alongados, com uma nadadeira caudal pouco desenvolvida e nadadeiras dorsais, mas não possui membros. Seu aparelho de equilíbrio é formado por dois canais semicirculares no ouvido. Possuem uma única abertura nasal que, porém, não é associada à respiração e têm dois olhos laterais, relativamente desenvolvidos. Assim como as feiticeiras, não possuem ossos ou escamas em seu corpo e seu sistema circulatório é aberto. Uma peculiaridade das lampreias são os nervos que saem da medula nervosa e possuem raízes ventral e dorsal separadas entre si, diferentemente dos gnatostomados, onde essas raízes são fundidas. Fonte: Panaiotidi/Shutterstock. Lampreia . Destaque ao disco oral, fendas branquiais, narinas, nadadeira caudal e nadadeiras dorsais. B: Boca circular, utilizada para se agarrar em sua presa, com destaque para os dentes, papilas e fímbrias. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS As lampreias possuem uma estrutura vertebral reduzida chamada arcualium. As arcualia (Plural de arcualium) são estruturas cartilaginosas alinhadas em duas séries laterais ao tubo nervoso, na superfície da notocorda. Essa estrutura não é encontrada nas feiticeiras, sendo utilizada como evidência de que, talvez, as feiticeiras não sejam vertebradas. CLASSE PTERASPIDOMORPHI Já os Pteraspidomorfos são uma classe extinta de peixes agnatas, que surgiram no Ordoviciano, cujos fósseis possuíam um exoesqueleto por fora do corpo e eram similares às lampreias. Fonte: KARDONG, 2016. Pteraspidomorfos já extintos. ENGUIAS Animais aquáticos, sem membros – semelhante a cobras marinhas que emitem correntes elétricas e são muito temidos pelos seres humanos. PEIXESGNATHOSTOMADOS 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Os Agnatos são animais sem mandíbulas, capazes de produzir um fluxo de água que carreia partículas em suspensão e alimentos para seu aparato bucal. Todavia, eles não possuem força muscular na boca para segurar o alimento, tampouco para mastigá-lo. O surgimento da mandíbula, então, foi um fator crucial que permitiu a existência de predadores mais vorazes. A mandíbula permite um movimento ativo por parte dos animais na captura da presa, para segurá-la e, por fim, macerá-la e terminar sua ingestão. Associada a uma expansão faríngea e a um fortalecimento muscular, o surgimento da mandíbula tornou possível a predação ativa, estilo de vida comum em diferentes grupos de vertebrados atuais. A partir de agora iremos estudar os peixes Gnatostomados, conhecendo sua filogenia, sinapomorfias, evolução, diversidade e ecologia. Fonte: JManuel Murillo/Shutterstock. CLASSIFICAÇÃO FILOGENÉTICA DOS GNATHOSTOMADOS Os Gnatostomados são os peixes que possuem mandíbulas. O surgimento das mandíbulas proporcionou o aparecimento de predadores vorazes, que eram capazes de se alimentar de javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS grandes animais, uma vez que sua mandíbula conseguia capturar, segurar e triturar a presa. Assim, como consequência da alimentação baseada em presas cada vez maiores, foi nesse grupo que apareceu, pela primeira vez, o estômago, região do tubo digestivo que inicia a digestão de grandes volumes de alimento. É geralmente aceito que as maxilas se originaram a partir de um par anterior de arcos faríngeos viscerais, que se modificou, aumentando de tamanho e diminuindo seu ângulo, dando sustentação à abertura bucal. Além disso, para dar apoio às maxilas, que passam a fazer movimentos cada vez mais fortes, o segundo arco visceral remanescente também se modificou, passando a ser chamado de arco hioide (TRAJANO, 2015). Fonte:TRAJANO, 2015 Esquema de um Gnathostomata generalizado, mostrando as maxilas, originadas do primeiro arco faríngeo, as nadadeiras pares, as ímpares e a caudal heterocerca. Os primeiros animais do grupo possuíam 2 pares de nadadeiras: as peitorais e as pélvicas. A presença de nadadeiras pares também se configura em outro evento evolutivo decisivo no sucesso dos vertebrados, contribuindo significativamente para uma natação ativa equilibrada, com movimentos laterais, ascendentes e descendentes eficientes na coluna d’água. No geral, em peixes a propulsão é efetuada por ondulações do terço posterior do corpo, com a contribuição principal da nadadeira caudal, sendo as nadadeiras ímpares importantes para a estabilidade no plano vertical e as pares, para o equilíbrio na coluna d’água e direcionamento fino dos movimentos (TRAJANO, 2015). SURGIMENTO DAS MANDÍBULAS javascript:void(0) javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS As evidências indicam que seu surgimento ocorreu no início do Siluriano, porém, os primeiros peixes com mandíbula podem ter surgido antes, no Ordoviciano, por volta de 30 a 70 milhões de anos atrás. ARCOS FARÍNGEOS VISCERAIS Estruturas esqueléticas pareadas de sustentação da parede entre as aberturas da faringe. ARCO HIODE O segmento esquelético superior do arco hioide, o hiomandibular, tem um papel especial na suspensão das maxilas, ou seja, na sua ligação com o crânio, já que, na grande maioria dos peixes, as maxilas não são fundidas ao crânio, no qual se apoiam através de ligamentos. ATENÇÃO O aparecimento de nadadeiras pares móveis foi fundamental para a exploração de novos recursos alimentares, permitindo o movimento em direções definidas em busca da presa, assim como ajustes rápidos nas direções conforme o alvo alimentar se move. LINHAS DE EVOLUÇÃO A Irradiação dos Gnatostomados seguiu duas linhas principais de evolução: uma gerou os Chondrichthyes e outra que gerou os Teleostomi, que serão estudados adiante. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: KARDONG, 2016. Classificação Filogenética dos Gnatostomados. As aspas indicam um grupo parafilético. Fonte: Valentint. Ilustrações exemplificativas de Placodermos. PLACODERMI Os Placodermos são um grupo basal de Gnatostomados, já extintos, que viveram do Devoniano ao Carbonífero. Com diferentes tamanhos e formas, foram encontrados 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS praticamente em todo o globo terrestre, em ambientes de água salgada, doce, regiões bentônicas, em amplas profundidades etc. Eles tinham corpos achatados e uma armadura externa resistente. Vários grupos já foram descritos, porém, a diversidade do grupo é tão extensa que se acredita que o agrupamento dos placodermos seja parafilético. Todavia, a escassez de registros fósseis não permite, ainda, um melhor agrupamento desses animais. CHONDRICHTHYES Os Condrictes são uma das radiações evolutivas dos Gnatostomados. Atualmente o grupo tem cerca de 1200 espécies descritas, mas estima-se que sua diversidade seja ainda maior (BENEDITO, 2017). Os primeiros animais do grupo são datados do Ordoviciano e acredita-se que tenham se originado a partir de espécies de água doce. A principal característica do grupo é a presença de um esqueleto cartilaginoso, que inclusive dá origem ao nome do grupo. Acredita-se que o fato de não terem ossos foi uma perda secundária pois há evidências de que seus ancestrais possuíam esqueletos ósseos. Eles também se distinguem dos demais peixes por possuírem escamas placóides, em geral finas, pontiagudas ou em forma de cone, sem sinais de crescimento (somente as quimeras e algumas raias não possuem tal revestimento corporal, como veremos adiante). javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: Maxim Khytra/Shutterstock. Esses animais são em sua maioria marinhos e podem ser tanto ovíparos, ovovivíparos, quanto vivíparos, com bastante variação na reprodução entre as espécies. A nadadeira pélvica dos machos é modificada formando um clásper pélvico, que é uma estrutura sexual utilizada para segurar a fêmea durante a fecundação. Portanto, a fecundação é sempre interna. Há ainda diferentes hábitos alimentares com espécies predadoras carnívoras, filtradoras que se alimentam de plâncton e de vários níveis na cadeia alimentar. Sua coluna é formada por elementos segmentares, denominados vértebras. A forma de locomoção do grupo varia bastante também, havendo animais sedentários e outros com ampla capacidade de locomoção vertical na coluna d’água. A movimentação ocorre através de mecanismos que alteram a estabilidade na coluna d’água, permitindo a propulsão e/ou manobras. Todavia, as estratégias locomotoras variam muito entre as espécies e está muito associada às formas e funções das nadadeiras. As trocas gasosas são realizadas por numerosas projeções microscópicas de filamentos nas brânquias, chamadas lamelas secundárias. Possuem um coração com duas cavidades internas (um átrio e um ventrículo) onde só circula sangue não oxigenado. Esse grupo consegue manter a pressão osmótica de seu sangue próxima à da água do mar, o que reduz drasticamente o gasto energético quando comparado com o outro grupo de peixes, javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS os Osteíctes, ou peixes ósseos. Eles possuem órgão do sentido bem desenvolvido, porém, com muita variação entre as espécies. Os animais aquáticos, no geral, precisam lidar com o fato de que possuem densidade maior do que a água, o que faz com que afundem. Assim, cada grupo de animais que vive na água possui adaptações específicas para manter sua flutuabilidade. Isso não é um problema para animais que vivem no fundo do oceano, como é o caso das raias, todavia, pode ser um problema para animais que nadam em mar aberto, gerando um grande gasto energético. Nos condrictes, as adaptações que permitem com que vivam na água envolvem: • O esqueleto cartilaginoso, que é mais leve do que um esqueleto ósseo. • A presença de um fígadode tamanho elevado, formado por óleo, que por ter densidade menor do que a água, ajuda na flutuação desses seres. Há animais cujo fígado chega a ocupar 25% do corpo (KARDONG, 2016). • A forma corporal, cuja parte anterior funciona como um hidrofólio. • Cauda Heterocerca que também funciona como hidrofólio. • O controle osmótico é feito através da concentração de amônia do sangue e tecidos. Os Condrictes são subdivididos em duas principais subclasses: Elasmobranchii (Tubarões e raias) e Holocephali (Quimeras). NOME DO GRUPO Chondrichthyes tem origem grega: chóndros significa cartilagem e ichthús significa peixe. CLÁSPER PÉLVICO javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: TRAJANO, 2015. Ilustração de uma raia com destaque para o clásper pélvido. HIDROFÓLIO Estrutura que facilita a flutuação na água ELASMOBRANCHII Os Elasmobranquios são um grupo formado pelos tubarões e raias (O termo arraia também é correto.) , em sua maior parte, marinhos. Seus primeiros registros fósseis são datados do Devoniano. As maxilas do grupo podem ser projetadas para frente na hora de capturar a presa. Tal habilidade é intimamente ligada ao amplo sucesso do grupo como vorazes predadores. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS As escamas do grupo são tipicamente placóides e reduzem a turbulência da água durante a natação. Acredita-se que elas tenham evoluído a partir das placas dérmicas, muito comum em grupos já extintos, como os placodermos. Fonte: TRAJANO, 2015. Estruturas de escamas placóides. A maior parte dos Elasmobrânquios são predadores. Para tanto, possuem uma série de adaptações que contribuíram para tal. A linha lateral (presente em peixes e anfíbios), funciona como uma percepção mecânica, sentindo os movimentos na água. Ela é formada por unidades sensoriais, chamadas neuromastos, dispostas no crânio e na lateral dos corpos desses animais. As ampolas de Lorenzini são neuromastos modificados na região frontal da face que também servem para identificar e localizar as presas, mesmo escondidas. As adaptações para a predação dos elasmobrânquios incluem visão, olfação, mecanorecepção e eletrorecepção. A maioria dos tubarões são predadores carnívoros, no entanto, há espécies filtradoras que se alimentam de zooplâncton. Esses animais são encontrados em ambientes de águas doces e salgadas, em águas superficiais e profundas e possuem diversos tamanhos. Os maiores vertebrados viventes, após as baleias, são espécies de tubarões. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: TRAJANO, 2015. Alguns exemplos de tubarões viventes, como o tubarão martelo na parte inferior da figura. Eles possuem de 5 a 7 brânquias, que se abrem diretamente para o exterior. Sua boca é repleta de fileiras de dentes, de modo que com a queda de um dente, outro já está pronto para substituí-lo. Eles possuem um olfato super apurado, capaz de sentir cheiro de sangue a quilômetros de distância e possuem excelente acuidade visual. É muito comum que os tubarões possuam um par de nadadeiras peitorais, um par de nadadeiras pélvicas, duas nadadeiras dorsais, uma nadadeira anal e uma nadadeira caudal, porém, há variação entre as espécies. A nadadeira caudal é denominada heterocerca pois os lobos superior e inferior são diferentes, refletindo a curvatura da coluna vertebral. Fonte: saulty72/Shutterstock. Os tubarões fazem parte dos Elasmobrânquios. As raias também fazem parte dos Elasmobranchii. Seu registro fóssil data do início do Jurássico e elas vivem, usualmente, no fundo do ambiente aquático, sendo encontradas tanto 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS em águas doces quanto em águas salgadas. Assim, são um grupo altamente especializado à vida bentônica. Elas possuem formato achatado do corpo, típico de animais que vivem no fundo dos corpos hídricos. Possuem amplas nadadeiras peitorais que se unem à cabeça, o que deixa seu corpo parecido com um disco. Por conta da posição das nadadeiras, as fendas branquiais, sempre cinco, se posicionam de forma ventral. Seu movimento ocorre pelos batimentos das nadadeiras peitorais. A nadadeira caudal é reduzida, com forma de chicote ou ausente. As raias possuem ferrões ou espinhos que ajudam na fuga de predadores. Fonte: Maxim Khytra/Shutterstock. As raias fazem parte dos Elasmobrânquios. HOLOCEPHALI As quimeras fazem parte do grupo dos Holocéfalos e possuem registros fósseis desde o Devoniano. Formado de animais exclusivamente marinhos, possuem grandes nadadeiras peitorais que são utilizadas em movimentos de propulsão. Sua nadadeira caudal é fina e lembra o rabo de um rato, fazendo com que sejam conhecidas também como peixes-rato. As quimeras não possuem escamas e são encontradas em grandes profundidades. Os machos, além de um clásper pélvico, possuem também um clásper cefálico, também utilizado para segurar a fêmea durante o ato reprodutivo. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: EloyMR/Shutterstock. As Quimeras fazem parte dos Holocefálos. TELEOSTOMI Os Gnatostomados tiveram duas radiações principais: os Condrictes, tratados acima e os Teleostomi. Este último grupo subdivide-se em dois outros grupos, os Acantódios (já extintos) e os peixes ósseos (Osteichthyes). Os Acantódios são um grupo irmão dos Osteíctes, surgidos no Siluriano e já extintos. Sua característica mais marcante é a presença de espinhos antes das nadadeiras, de um opérculo ósseo recobrindo as brânquias e abertura bucal similares às encontradas nos Osteíctes. Ostheichthyes O nome do grupo faz referência ao esqueleto ósseo presente neste grupo, em contraposição ao esqueleto cartilaginoso dos Condrictes. O esqueleto destes animais possui também espinhos neurais, costelas e ossos intermusculares (as espinhas dos peixes). Seu registro fóssil é datado do final do Siluriano e, atualmente, a maior parte dos vertebrados viventes fazem parte deste clado. No entanto, os Osteíctes são um grupo parafilético, por não incluírem todos os descendentes de um antepassado em comum. As apomorfias que definem o grupo incluem (TRAJANO, 2015): • Especialização da linha lateral • Presença de ossos dérmicos • Estrutura do opérculo de cintura escapular javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS • Estrutura de nadadeiras • Presença de bexiga natatória OSTEÍVTES Fonte: TRAJANO, 2015 Acantódeos, grupo irmão dos Osteíctes, já extinto. Fonte: TRAJANO, 2015 Ilustração da bexiga natatória. Suas adaptações para a vida na água e para a flutuação diferem bastante das encontradas no grupo de peixes cartilaginosos e incluem a presença de uma bexiga natatória que se enche e esvazia de gás para proporcionar a flutuabilidade dos animais. Possuem nadadeiras pares (peitorais e pélvicas) e cinturas associadas. A ligação da cintura escapular com o crânio restringe os movimentos da cabeça do grupo, fazendo com que para virar a cabeça, os animais tenham que virar todo o corpo. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Possuem brânquias do tipo opercular e seu sistema circulatório é simples com um coração com 4 cavidades. BRÂNQUIAS DO TIPO OPERCULAR Os opérculos são espécies de tampas que protegem as brânquias. Esses peixes são osmorreguladores, mantendo os níveis corpóreos osmóticos constantes, independentemente do ambiente, por meio de ajustes fisiológicos, que envolvem eliminar ou conservar água no corpo. Assim, as estruturas do sistema excretor estão envolvidas não só na excreção de compostos nitrogenados, como também nos mecanismos de controle das concentrações de água e de solutos no corpo (TRAJANO, 2015). As escamas encontradas no grupo podem ter formas bastante variadas, conforme observado a seguir. Exemplos de escamas encontradas nos Osteíctes. Fonte: TRAJANO, 2015 Na imagem observa-se uma escama ganóide. javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Exemplos de escamas encontradas nos Osteíctes.Fonte: TRAJANO, 2015 Aqui vemos dois peixes com escamas elasmoides. Exemplos de escamas encontradas nos Osteíctes. Fonte: TRAJANO, 2015 E por último escamas placóides. O grupo é bastante diverso, portanto, forma e estruturas corporais, formas de locomoção, reprodução, hábitos alimentares etc. variam muito dentro do grupo. Os osteíctes subdividem-se em dois principais grupos os Actinopterígios e os Sarcopterígeos. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: KARDONG, 2016 Legenda Relações filogenéticas dos Teleostomi. ACTINOPTERYGII O nome do grupo significa “peixes com raios nadadeiras” que é a principal sinapomorfia desses animais. Suas nadadeiras são sustentadas por estruturas em forma de raios chamadas de lepidotríquios delgados endoesqueléticos. Os peixes de nadadeiras raiadas possuem os músculos que as controlam dentro da parede corporal, que é um outro caracter exclusivo deste grupo. Diferente dos sarcopterígeos, suas escamas são cobertas por uma estrutura de esmalte chamada ganoína, que dá nome às suas escamas: escamas ganóides. O grupo possui atualmente 26.891 espécies descritas, com 54 ordens, 453 famílias e 4.289 gêneros. Entre as sinapomorfias do grupo estão (BENEDITO, 2017): • Nadadeira dorsal única. • Escamas em formato de cavilha, óssea, com um tipo especial de esmalte, a ganoína. • Região jugal (Região equivalente à garganta) com eletroreceptores. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS • Canal sensorial mandibular incluído no osso dentário. • Dentes com placa de acrodina (tecido especial). • Placa pélvica. Fonte: Miroslav Halama/Shutterstock. Exemplo de Actinopterígeo. Observe sua fina nadadeira raiada Os grupos basais de Actinopterígeos que vivem até hoje incluem os Cladistia e os Chondrostei. O grupo é usualmente divido em condrósteos, holósteos e teleósteos de acordo com sua origem evolutiva no tempo. Todavia, com o advento da sistemática filogenética esses agrupamentos têm sido substituídos pelos termos Palaeonisciformes e Neopterygii. São exemplos de Actinopterígeos: sardinhas, bagres, cascudo, salmão e truta. Fonte: Adaptado de Flickr. Filogenia dos Actinopterígeos. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Assista no vídeo as características dos peixes actinopterígeos, que são utilizadas na classificação dos animais e sua associando com sua função ecológica. SARCOPTERYGII Os Sarcopterígeos são também um grupo de peixes com esqueletos ósseos, porém, sua característica mais marcante é a presença de nadadeiras “carnudas”, pois as finas nadadeiras ficam nas extremidades de apêndices curtos, que se projetam com elementos internos e músculos moles. Por conseguinte, suas nadadeiras são facilmente reconhecidas pois são lobadas. Outro caracter marcante do grupo são os músculos que controlam as nadadeiras, externos ao corpo, diferentemente do observado nos Actinopterígeos. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Alguns animais deste grupo também possuem pulmões primitivos, órgão que foi essencial para a ocupação do ambiente terrestre. Apesar de não ser um grupo muito expressivo em diversidade ou distribuição geográfica, são importantíssimos evolutivamente, pois os tetrápodes evoluíram a partir deste grupo. Suas escamas são formadas por um tipo especial de dentina, a cosmina, característica pela presença de canalículos formando tufos. No Brasil, o exemplo de Sarcopterígeo é a piramboia, peixe da região Amazônica. Fonte: sciencepics/Shutterstock. Peixe Sarcopterígeo. Observe as nadadeiras com a base carnuda. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS No vídeo a especialista explica as adaptações que os peixes possuem para viver na água, sem precisar ir à superfície para respirar, sem afundar e sem perder água para o meio externo. VERIFICANDO O APRENDIZADO 1. EXISTE UMA DISCUSSÃO NA COMUNIDADE CIENTÍFICA SE OS AGNATOS SÃO OU NÃO UM GRUPO VÁLIDO. DAS ASSERTIVAS A SEGUIR, QUAL EXPLICA CORRETAMENTE O MOTIVO PARA TANTO? A) Há dúvidas se as feiticeiras são de fato vertebrados, ou se pertencem somente ao clado dos craniados. Assim, o grupo Agnatha pode ser, na verdade, parafilético. B) Por terem certeza que os agnatos são um grupo natural, eles não fazem sentido diante da sistemática filogenética. C) Feiticeiras e lampreias não possuem mandíbulas, sendo necessariamente vertebradas, porém não se sabe se possuem um ancestral comum. D) A similaridade corporal de tal grupo encerrou tal discussão, sendo os Agnatos um grupo válido. 2. ) PARA OS PEIXES OSTEÍCTES UM ÓRGÃO É MUITO IMPORTANTE PARA SUA FLUTUAÇÃO. MARQUE A ASSERTIVA QUE INDICA QUAL É 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS ESSE ÓRGÃO E COMO ELE INFLUENCIA NA FLUTUABILIDADE DOS ANIMAIS. A) O órgão é o fígado que acumula grandes quantidades de óleo, alterando a densidade do animal em relação à água. B) O órgão é a bexiga natatória, que é capaz de encher-se de gás e esvaziar-se, controlando a flutuabilidade dos animais C) O órgão são as brânquias que influenciam na absorção de oxigênio fazendo com que, cheio de ar, o animal consiga flutuar. D) O órgão é o clásper, que é um órgão que serve para controlar a flutuabilidade dos animais. GABARITO 1. Existe uma discussão na comunidade científica se os Agnatos são ou não um grupo válido. Das assertivas a seguir, qual explica corretamente o motivo para tanto? A alternativa "A " está correta. Há uma série de evidências que parecem demonstrar que as feiticeiras são craniadas, porém, não são vertebradas. No entanto, ainda não há consenso na comunidade científica. 2. ) Para os peixes Osteíctes um órgão é muito importante para sua flutuação. Marque a assertiva que indica qual é esse órgão e como ele influencia na flutuabilidade dos animais. A alternativa "B " está correta. Nos peixes Osteíctes, a bexiga natatória consegue encher-se e esvaziar-se de gás influenciando na flutuabilidade dos animais. MÓDULO 2 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Descrever a origem e evolução dos anfíbios e seus principais grupos viventes através de suas características, diversidade e ecologia Neste modulo, iremos estudar a radiação dos tetrápodes e a conquista dos ambientes terrestres. É muito importante entender que as nadadeiras lobadas, bem como a presença de pulmões, em algumas espécies de Sarcopterígeos, possibilitaram o surgimento dos primeiros tetrápodes, e foram essenciais para a ocupação dos ambientes terrestres. A RADIAÇÃO DOS TETRÁPODES Conforme discutido no módulo anterior, os primeiros vertebrados eram aquáticos, portanto, a existência da gravidade não era importante para eles, que não possuíam adaptações relacionadas a ela. Para os primeiros vertebrados, os desafios evolutivos estavam relacionados às adaptações para viver na água. Viver fora da água exigia condições corporais totalmente distintas das até então existentes. Ocupar o ambiente terrestre foi um grande desafio para espécies que viviam na água, visto que não possuíam estruturas corporais para sustentar seu corpo em ambientes com influência da gravidade. Ademais, sua audição e visão não eram funcionais no ambiente terrestre, bem como seus corpos não estavam adaptados à perda de água que ocorria fora do corpo hídrico. A ocupação do ambiente terrestre exigiu uma série de adaptações nos novos grupos, incluindo alterações na morfologia, funcionamento corporal e ecologia. Tais modificações surgiram de diferentes maneiras nos grupos distintos, o que culminou por gerar uma grande diversidade ao grupo dos Tetrápodes. Os Tetrápodes surgiram a partir de adaptações de grupo de Sarcopterígeos e, atualmente, cerca de 50% dos vertebrados são tetrápodes, o que demonstra a importância dessa radiação. javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: pongwan sukpoka/Shutterstock. A principal característica que agrupa os tetrápodes atualmente é a presença de dígitos (dedos e artelhos) em alguma fase do desenvolvimento corporal. Acredita-se queos primeiros Tetrápodes surgiram no Paleozóico, por volta do Devoniano, quando ainda havia um continente único, a Pangeia. Provavelmente, eles eram animais aquáticos que conseguiam realizar eventuais excursões em terra em busca de melhores condições de sobrevivência. TETRÁPODES O termo tetrápodes significa “quatro patas”, todavia, nem todos os tetrápodes atuais possuem quatro patas, uma vez que alguns grupos perderam tal característica de forma secundária , como é o caso das cobras-cegas, por exemplo. HÍPOTESE 1 HÍPOTESE 2 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS HÍPOTESE 3 Uma das hipóteses que tenta explicar a origem dos primeiros Tetrápodes é baseada nas condições climáticas existentes no Devoniano, caracterizada por longos períodos de estiagem. Durante as fases de seca, os peixes ficavam presos em lagos praticamente sem água, assim, os Sarcopterígeos, que possuíam pulmões primitivos e nadadeiras lobadas, conseguiam passar de uma lagoa a outras antes que elas secassem completamente. A seleção natural de tal habilidade pode ter dado origem aos primeiros tetrápodes. Outra hipótese é que juvenis desses peixes se agrupavam em poças para fugir de predadores. O excesso de animais em uma única poça fazia com que diminuísse o oxigênio disponível. Assim, os animais que conseguiam respirar o ar atmosférico eram favorecidos, e quanto mais eficiente fosse sua utilização do meio terrestre, se alimentando de pequenos invertebrados, por exemplo, maior era sua chance de sobrevivência. Esses processos teriam favorecido a seleção natural de certas características que teriam então proporcionado o surgimento dos primeiros vertebrados terrestres. Ainda, uma terceira hipótese que visa explicar a ocupação do meio terrestre era a inexistência de predadores e competidores por recursos fora da água, à época, além da farta quantidade de alimentos. Dessa forma, os organismos que conseguiam utilizar as vantagens dos ambientes terrestres possuíam maior chance de sobrevivência e reprodução, passando seus genes adiantes. A seleção natural de tais características teria, então, proporcionado o surgimento dos primeiros tetrápodes. Não há um consenso, então, sobre qual teoria seria mais precisa sobre a origem dos primeiros tetrápodes, e as três teorias são aceitas como verdadeiras. É importante destacar que para as três teorias a presença das nadadeiras lobadas e dos pulmões primitivos dos Sarcopterígeos foram essenciais para a evolução do novo grupo. As nadadeiras lobadas são maiores e mais robustas, o que podia permitir com que os peixes se arrastassem pela terra. Os pulmões primitivos, por sua vez, permitiam que esses animais conseguissem respirar fora da água, ainda que por curtos períodos. Foi a evolução desses caracteres que proporcionou a ocupação dos ambientes terrestres pelos vertebrados pela primeira vez. Os primeiros vertebrados terrestres encontraram uma série de nichos ecológicos disponíveis, o que foi extremamente valoroso em termos evolutivos. Todavia, tiveram que lidar com vários desafios para a vida terrestre que envolviam mecanismos para proteção à dessecação, para 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS sustentação mais efetiva do corpo, que agora sofria os efeitos da gravidade, e a necessidade de detecção de estímulos sensoriais vindos pelo ar. ENTRE AS ADAPTAÇÕES DOS PRIMEIROS VERTEBRADOS TERRESTRES, PODEM SER CITADAS (TRAJANO, 2015): • Perdas das escamas dérmicas e espessamento da epiderme. • Umidificação das mucosas. • Desenvolvimento dos membros pares e surgimento de elementos distais formando dedos. • Modificação das cinturas escapulares e pélvicas, conectando com mais firmeza os membros, permitindo o movimento do pescoço e conexões mais firmes entre as vértebras. • Perda das brânquias internas e do opérculo ósseo. • Circulação dupla com separação das circulações sistêmicas e pulmonares. • Aparecimento do ouvido médio com estruturas que amplificam as ondas sonoras. • A córnea passa a funcionar como lente e o cristalino torna-se menos esférico. Fonte: Dirk Ercken/Shutterstock. javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS GRUPOS BASAIS DE TETRÁPODES Os Tetrápodes são um grupo monofilético, o que significa que a ocupação do ambiente terrestre pelos vertebrados ocorreu uma única vez, a partir de um único ancestral comum. Alguns grupos de peixes Sarcopterígeos parecem ser grupos irmãos dos tetrápodes, mostrando o elo evolutivo entre os peixes e os animais terrestres. Neste módulo, iremos dar especial atenção aos Labirintodontes. LABIRINTODONTES Os Labirintodontes são um grupo basal de tetrápodes que mantinham escamas ósseas na região abdominal, linha lateral, nadadeiras e dentes labirintóides. Há evidências de que esses animais viviam na água, quando jovens, e na terra, quando adultos, pois mantinham arcos braquiais sustentando brânquias internas, como ocorre nos peixes. Datados do final do Devoniano, eles tinham formas corporais similares a “peixes de quatro patas” pois eram muito similares ao grupo de Sarcopterígios do qual evoluíram, os Ripidístios. As espécies desse grupo possuíam dedos e artelhos, porém o número era variável (de 5 a 8). Tal fato é um indicativo de que os dedos surgiram ainda em animais marinhos. javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: KARDONG, 2016 Relações filogenéticas dos tetrápodes. Os Labirintodontes incluem os tetrápodes basais e grupos de anfíbios atuais. Os grupos parafiléticos estão entre aspas. RIPIDÍSTIOS Os Rhipidistia são um grupo parafilético de Sarcopterígeos de onde se originaram os primeiros tetrápodes. Os primeiros tetrápodes, então, possuíam esqueleto bem adaptado às incursões ao ambiente terrestre sujeito à gravidade. Sua cintura de sustentação era mais ossificada e forte e a proeminência da coluna vertebral era aumentada. Acredita-se que esses animais tinham fecundação externa e aquática, sua forma jovem vivia na água e os adultos viviam no meio terrestre. Entre os fósseis de tetrápodes mais antigos estão os dos gêneros Acanthostega e Ichthyostega. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: Wikipédia Acanthostega, um grupo basal de tetrápodes, parecido com “peixes de quatro patas”. ORIGEM E EVOLUÇÃO DOS ANFÍBIOS No início de sua evolução, os anfíbios eram animais muito diferentes dos atuais. Eles eram grandes, pesados, com patas robustas, um crânio maciço achatado, com focinho longo e muitos ossos. Eram animais marchadores deslocavam-se lentamente em um ambiente desprovido de grandes predadores. Imagina-se que apresentavam uma pele espessa, altamente queratinizada, como nos répteis que conhecemos, para proteção contra o dessecamento (TRAJANO, 2015). Acredita-se que a irradiação dos anfíbios ocorreu entre o Devoniano superior e o Jurássico Inferior, com o surgimento do grupo Temnospondyli. Esses animais foram o grupo de tetrápodes mais diversificado do Paleozóico. A maior parte dos anfíbios desapareceu no Cenozóico, restando somente os anfíbios viventes atuais, os Lissamphibia. GRUPOS DE ANFÍBIOS VIVENTES 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS LISSAMPHIBIA Os Lissamfíbios são um clado que abrange todos as formas de anfíbios viventes. As primeiras espécies do grupo surgiram por volta do Jurássico, a partir de uma radiação de organismos do grupo dos Labirintodontes (Grupo parafilético basal de anfíbios.) e somam, ao todo, quase 7000 espécies descritas (BENEDITO, 2017). Dentro deste grupo estão inclusas três ordens monofiléticas distintas: Fonte: WildMedia/Shutterstock. URODELA (salamandras); 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: Leonardo Mercon/Shutterstock. ANURA (sapos, rãs e pererecas); 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: RealityImages/Shutterstock. GYMNOPHIONA (cobras-cegas e cecílias). Os animais deste grupo são encontrados praticamente em todo o globo terrestre, com exceção de algumas ilhas isoladas. Entre as sinapomorfias(Caracteres compartilhados pelos clados.) do grupo, encontram-se as seguintes (TRAJANO, 2015): CARACTERISTICAS • Dentes pedicelados: formados por coroa e pedicelo. • Presença de um osso no ouvido médio, chamado opérculo auricular.* • Papilla amphibiorum: mancha especial do epitélio sensorial do ouvido interno, que recebe vibrações pelo aparato opercular.* • Columela dirigida dorsolateralmente, direcionando o som.* • Corpos gordurosos se desenvolvem do tecido germinativo e origina as gônadas. • Pele com glândulas mucosas e de veneno. javascript:void(0) 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS • Presença de Bastonetes verdes cuja função ainda não é bem conhecida. Ausente somente nas cecílias, cujos olhos são reduzidos em virtude dos hábitos fossoriais. • Estrutura especial do músculo que eleva os olhos. • Costelas curtas e retas, que não circundam o tronco. Obs: Em tetrápodes basais, são longas, robustas e circundam o corpo. • Dois côndilos occipitais (Formação óssea na base do crânio.) que se articulam com duas depressões da primeira vértebra cervical, o atlas. • Redução nos ossos cranianos. • Respiração cutânea, bucofaringeana e/ou pelos pulmões. • Pele fina e bem vascularizada, sem escamas epidérmicas queratinizadas, com muitas glândulas de muco, responsáveis pela manutenção da umidade da pele, bem como permeabilidade a água e gases, fundamentais para as trocas gasosas na respiração cutânea. • *Características associadas à melhoria da audição do ambiente terrestre. Os grupos de anfíbios viventes são muito distintos dos grupos de anfíbios ancestrais. Os anfíbios atuais possuem tamanho pequeno e pele fina, coberta por muco. Em termos de hábitos alimentares o grupo é, em sua maior parte, carnívoro. São observadas amplas variações de hábitos ecológicos e possuem mais de 40 formas reprodutivas distintas, o que explica o seu sucesso evolutivo e as quase 7000 espécies descritas atualmente. A presença de um estado larval aquático e um adulto terrestre é muito comum entre os anfíbios, sendo considerada uma plesiomorfia (característica presente no ancestral) do grupo. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: mart/Shutterstock. SAIBA MAIS SOBRE OS ANFÍBIOS A respiração dérmica é muito importante para o grupo. Por conta disso, os animais possuem pele fina, com pouca queratinização, o que favorece as trocas gasosas. Para que o oxigênio seja absorvido pela pele é essencial que ele esteja dissolvido, o que é proporcionado pelo muco que recobre todo o corpo desses animais. Além da respiração cutânea, também é observada a respiração bucofaríngea e a pulmonar. Ressalta-se que o mesmo indivíduo pode possuir um único tipo de respiração, ou respirar por todas as formas disponíveis, sendo bastante amplas as formas respiratórias entre as espécies. A importância de cada tipo de respiração varia de acordo com o gênero de anfíbios. Os anfíbios, usualmente, possuem dois tipos de glândulas específicas na pele: uma para produzir muco e outra capaz de produzir e liberar veneno. Esta última glândula, que não é presente em todas as espécies, é uma adaptação que ajuda na proteção contra ataques de predadores e é ativada fisicamente, quando os animais são pressionados. O coração do grupo possui dois átrios, recebendo sangue diretamente do corpo e dos pulmões. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Os anfíbios possuem uma série de adaptações no ouvido médio que melhoraram a audição fora do ambiente aquático: Presença de um osso no ouvido médio, chamado opérculo auricular; Papilla amphibiorum: mancha especial do epitélio sensorial do ouvido interno, que recebe vibrações pelo aparato opercular e; Columela dirigida dorsolateralmente, direcionando o som. Os anfíbios viventes possuem uma coluna vertebral diferenciada, mais forte, e que permite a movimentação da cabeça do animal independente do corpo, o que não é observado nos grupos de peixes dos quais se originaram. Parte da coluna vertebral transformou-se em costelas para proteger as vísceras e outra parte, fundiu-se no quadril, uma adaptação voltada para a vida terrestre e para o salto. Por fim, como já discutido, as quatro patas dos anfíbios são uma adaptação das nadadeiras pares (peitorais e pélvicas) do grupo de peixes Gnatostomados do qual os anfíbios evoluiram. Em seguida, nós iremos analisar cada uma das Ordens dos anfíbios viventes, explorando suas características e particularidades. ORDEM URODELA (CAUDATA) ORDEM ANURA (SALENTIA) ORDEM GYMNOPHIONA (APODA) Com quase 600 espécies descritas, neste grupo estão as salamandras. No geral, possuem o padrão tetrápode, com corpos e caudas alongados. São encontradas principalmente na América do Norte com apenas duas espécies no Brasil. A maioria das espécies é terrestre, com algumas exceções de espécies aquáticas. Alguns grupos perderam os pulmões. Em geral, possuem fecundação interna (por meio do espermatóforo) e são ovíparas. Contudo, salamandras mais primitivas podem realizar fecundação externa. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: TRAJANO, 2015 Diversidade de Urodelas (salamandras). Fonte: WildMedia/Shutterstock. Salamandra de fogo europeia. Observe o padrão corporal, acredita-se que é similar aos tetrápodes primitivos. - 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Este grupo é o mais diverso de anfíbios, com quase 6000 espécies descritas, incluindo os sapos, rãs e pererecas. Os animais desta ordem não possuem cauda – daí vem o nome do grupo, anura significa sem causa - tem o corpo curto, a cabeça grande e quatro membros bem desenvolvidos adaptados para o salto. Seus olhos possuem visão binocular, adaptação essencial para pegar a presa com a língua. Observe na figura abaixo o esqueleto do animal com patas posteriores longas, patas anteriores curtas, coluna vertebral curta, vértebras posteriores fundidas formando o uróstilo. Todas estas características são adaptações para o salto. Fonte:TRAJANO, 2015 Os Anuros. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: Omariam/Shutterstock. Sapo “venenoso”. A coloração corporal vibrante é indicativo de presença de glândula de veneno na espécie. Neste grupo são encontradas espécies com vários hábitos, estilos de vida, tamanho, formas, cores e diferentes sistemas reprodutivos. Os Anuros podem possuir sistemas elaborados de vocalização, com diferentes funções. Alguns animais possuem glândulas de veneno na pele, atrás da cabeça, chamadas de glândulas paratoides, muito comuns nos animais mais lentos. Elas servem como uma proteção à predação. O veneno é liberado mecanicamente quando os animais são pressionados. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: TRAJANO, 2015 Diversidade de anuros. Este grupo é representado pelas cecílias e pelas cobras-cegas. Os animais deste grupo não possuem patas. Tal característica é secundária evolutivamente. Isto significa que os grupos ancestrais desses animais possuíam as quatro patas, mas, tal caracter foi perdido durante o processo evolutivo. Existem aproximadamente 180 espécies descritas, a maioria de hábitos escavadores ou aquáticos. O corpo é circundado por dobras dérmicas, formando anéis visíveis, que se sobrepõem às vértebras e aos septos musculares refletindo a segmentação do corpo (TRAJANO, 2015). Esses animais, no geral, são fossoriais e escavadores, o que explica o corpo em formato cilíndrico, sem patas e a visão pouco desenvolvida (pois vivem no escuro). A fecundação dos Apodas é interna e são ovíparas ou vivíparas, com algumas exceções. 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Fonte: shutterstock/Wikipédia. Cecília. A perda das patas é secundária. VOCÊ SABIA Tome nota: sapo, rã ou perereca Sapos, rãs e pererecas fazem parte da Ordem Anura. Suas principais diferenças são relacionadas ao hábito de vida; textura e cor da pele; tamanho; quantidade de espécies; posição dos olhos; características das patas de dígitos; entre outras. 17/10/202118:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS Neste vídeo você verá as diferenças entre sapos, pererecas e rãs. VERIFICANDO O APRENDIZADO 1. A PARTIR DE QUAL GRUPO DE PEIXES EVOLUÍRAM OS PRIMEIROS TETRÁPODES (VERTEBRADOS TERRESTRES) E QUAIS FORAM AS DUAS PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DESSES PEIXES QUE POSSIBILITOU TAL EVOLUÇÃO? 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS A) Actinopterígeos, a presença de nadadeiras raiadas e bexiga natatória. B) Condrictes, com seus esqueletos cartilaginosos e nadadeira caudal heterocerca. C) Sarcopterígeos, as nadadeiras lobadas e a presença de pulmões primitivos. D) Agnatas, a ausência de mandíbulas e oviparidade. 2. ENTRE AS ADAPTAÇÕES A SEGUIR, QUAIS NÃO SÃO ENCONTRADAS NOS ANUROS E NÃO SÃO RELACIONADAS AO SALTO? A) Patas posteriores longas. B) Patas anteriores curtas. C) Coluna vertebral curta. D) Manutenção da notocorda no indivíduo adulto. GABARITO 1. A partir de qual grupo de peixes evoluíram os primeiros tetrápodes (vertebrados terrestres) e quais foram as duas principais características desses peixes que possibilitou tal evolução? A alternativa "C " está correta. Os tetrápodes evoluíram a partir de uma radiação de peixes Sarcopterígeos. A presença de nadadeiras lobadas e a presença de pulmões primitivos foi crucial na ocupação do ambiente terrestre. 2. Entre as adaptações a seguir, quais não são encontradas nos Anuros e não são relacionadas ao salto? A alternativa "D " está correta. Entre as adaptações para o salto em Anuros, podem ser citadas as patas posteriores longas, patas anteriores curtas, coluna vertebral curta e vértebras posteriores fundidas formando o 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS uróstilo. CONCLUSÃO CONSIDERAÇÕES FINAIS Neste tema estudamos os vertebrados não-amniotas, englobando os peixes e os anfíbios. Iniciamos pelo estudo do surgimento dos primeiros vertebrados e analisamos a sistemática filogenética dos Agnatos e dos Gnatostomados, passando por sua origem, grupos basais e grupos atuais. Conhecemos também a ecologia e diversidade dos peixes viventes. Em seguida, descobrimos como surgiram os primeiros vertebrados terrestres, os tetrápodes. Exploramos sua origem, grupos basais, até chegarmos aos anfíbios atuais. Peixes e anfíbios são grupos importantes tanto para o funcionamento dos ecossistemas quanto para a sociedade humana. Assim, conhecer tais grupos é importante para sua conservação e manejo adequado. Neste tema, nós tivemos a oportunidade de conhecer, explorar e aprofundar o conhecimento de tais grupos, o que é de vital importância para a atuação do profissional da área de biologia. REFERÊNCIAS 17/10/2021 18:07 VERTEBRADOS NÃO AMNIOTAS BENEDITO, E. (Org). Biologia e Ecologia dos Vertebrados. 1ª ed. Rio de Janeiro. Editora Guanabara Koogan LTDA., 2017. Integrated Taxonomic Information System online database. KARDONG. Vertebrados - Anatomia Comparada, Função e Evolução. Rio de Janeiro. Editora Guanabara Koogan LTDA., 2016 MYERS, P.; ESPINOSA, R.; PARR, C. S.; JONES, T.; HAMMOND, G. S.; DEWEY, T. A. The Animal Diversity Web (online). TRAJANO, E. Vida e Meio Ambiente. Diversidade e Evolução de Vertebrados. USP/UNIVESP, 2013. EXPLORE+ • Os Actinopterígeos são um grupo muito diverso, dividem-se em diversas ordens com características muito distintas entre si. Para conhecer um pouco mais, leia o capítulo V, do livro Vertebrados: Anatomia comparada, função e evolução, de Kenneth V. Kardong e Sonia Maria Marques Hoenen. Para conhecer os comportamentos reprodutivos dos anfíbios, leia o capítulo VI. CONTEUDISTA Camilla Sousa Haubrich CURRÍCULO LATTES javascript:void(0);
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