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BOTÂNICA Fala, pessoal! Tudo certinho? Vamos iniciar o estudo das plantas, um universo magnífico. Infelizmente é um conteúdo com muitos “nomes” complicados, mas lembre- se: minha missão é facilitar para você, vamos juntos! AULA 1 – CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS PLANTAS - São eucariontes. - São autótrofos fotossintetizantes (cloroplasto – possui outros plastos). - São multicelulares. - Possuem embrião e esse se desenvolve as custas do organismo materno. - Possui parede celular de celulose. - Reserva de energia em forma de amido. - Tecidos verdadeiros. - Fecundação é interna. - As plantas evoluíram de algas semelhantes às algas verdes atuais (que viveram a aproximadamente 500 milhões de anos atrás). - Características como a parede celular composta principalmente por celulose e a existência de clorofila a e b nos cloroplastos indicam o parentesco evolutivo entre as plantas e as algas. - Apesar de ter algumas características em comum, as plantas adquiriram muitas outras características que diferem das algas, as mais evidentes estão relacionadas ao habitat terrestre, o que trouxe uma vantagem evolutiva. Veja; - As plantas ao conquistarem o ambiente terrestre tinham um grande desafio: evitar a perda de água. Para isso apresentam em sua superfície uma camada de células muito unidas entre si, a epiderme. Essa camada reveste o corpo das plantas e evita a desidratação. Sobre a epiderme existe a cutícula: uma camada de cera (lipídio) que também evita a desidratação. - As plantas completam o seu ciclo de vida em duas geração (alternância de gerações ou metagênese), uma assexuada que produz esporos (esporófito) e outra sexuada que produz gametas (gametófito). Esporófito: é diplóide e produz por meiose os esporos haplóides, que se desenvolve em um gametófito. Gametófito: é haplóide e gera por mitose os gametas também haplóides. Quando o gameta masculino e feminino se fundem, formam o zigoto diplóide. Esse zigoto se desenvolve em embrião dentro do gametófito feminino (novidade nas plantas). Nesse local o embrião está protegido! - Quando o embrião protegido se desenvolve, forma um novo esporófito. Perceba que o embrião nas plantas é multicelular e maciço. - O desenvolvimento do embrião dentro do gametófito feminino é uma novidade evolutiva nas plantas e por isso elas são chamadas de embriófitas. Ao longo do desenvolvimento das plantas outras novidades evolutivas surgiram: vasos condutores, sementes, flores e frutos. Perceba que existem 4 grupos de plantas: briófitas, pteridófitas, gimnosperma e angiosperma. Classificamos as plantas de acordo com essas características. Veja o que surgiu em cada grupo: A- O embrião maciço se desenvolve protegido no corpo do gametófito feminino / Epiderme e cutícula / tecido verdadeiro /. (Todas as plantas) B- Vasos condutores / órgãos verdadeiros / fase dominante é o esporófito. (Pteridófitas, gimnosperma e angiosperma) C- Semente e grão de pólen. (Gimnosperma e angiosperma) D- Flores e frutos. (Angiosperma) Alguns termos importantes: - As plantas que apresentam vasos condutores (plantas vasculares) são chamadas também de traqueófitas. Te liga que briófita é o único grupo que não é traqueófita. - Fanerógamas são as plantas que possuem sementes, portanto são as gimnospermas e angiospermas. E as criptógamas não possuem sementes (nem flores), portanto são as briófitas e pteridófitas. - As plantas com sementes também são conhecidas por espermatófitas. Vantagens evolutivas das plantas: Perceba que cada uma das novidades evolutivas das plantas trouxe vantagens para o grupo. - Fecundação e desenvolvimento interno deram proteção. Os vasos condutores permitiram o maior tamanho nas plantas, o pólen a flor e o fruto aumentam a chance de dispersão da semente. A semente protege, nutre e também auxilia na dispersão do embrião. AULA 2 – BRIÓFITAS CARACTERÍSTICAS - Primeiras plantas no ambiente terrestre. - Exemplos: musgos e hepáticas. - São avasculares (sem vasos condutores). - Gametas dependem da água para fecundação. - Pequenas e delicadas (maioria não ultrapassa 5 cm de altura – raras espécies atingem até 50 centímetros, na Nova Zelândia). - Não possuem caule, folha nem raiz. - Vivem geralmente em ambientes úmidos e sombreados. - Embora vivam predominantemente em ambientes úmidos, existem musgos que conseguem sobreviver em ambientes mais secos (superfície de rocha, local exposto ao sol etc.) e com temperaturas baixas como em algumas áreas do Círculo Polar Ártico. - Algumas hepáticas vivem em água doce. - Nenhuma vive em ambiente marinho. - Como toda planta, possui alternância de geração em seu ciclo de vida, mas nas briófitas a fase dominante é o gametófito haplóide. DIVERSIDADE DAS BRIÓFITAS Possuem três filos: - Bryophyta (musgos) – cerca de 9500 espécies. - Hepatophyta (hepáticas) – cerca de 6000 espécies. - Antocerophyta (antóceros) – cerca de 100 espécies. ORGANIZAÇÃO CORPORAL DE UMA BRIÓFITA - Exemplo de uma briófita. - O corpo da briófita é chamado de talo. - Esporos são haplóides (n) - Rizoide, cauloide e filóide possuem funções semelhantes as raízes, caules e folhas. CICLO DE VIDA E REPRODUÇÃO DAS BRIÓFITAS Reprodução assexuada: - Fragmentação do corpo. Uma parte do corpo se fragmenta, cai no chão e se desenvolve em um novo gametófito. - Gemulação. Gemas ou propágulos são pequenos pedaços da planta se desprendem e são transportados por gotas de água, originando novas plantas. Reprodução sexuada: Como exemplo, veremos o que os vestibulares podem cobrar, o ciclo de um musgo. Para entender direitinho, veja a imagem e acompanhe cada etapa com a aula e com as etapas listadas abaixo da figura. - A maioria das espécies é dióica, ou seja, cada indivíduo com um sexo, masculino ou feminino. - Anterídios: estrutura reprodutora masculina. Dentro deles são formados os anterozoides – gametas flagelados. - Arquegônio: estrutura reprodutora feminina. Dentro dele é formada uma única oosfera – gameta feminino. - Briófitas dependem da água para sua fecundação. Isso porque o anterozóide tem flagelo e precisa nadar em direção a oosfera. - A união entre anterozóide e oosfera forma o zigoto diplóide (2n) que irá se transformar no embrião da planta. - O embrião se desenvolve sobre o gametófito feminino, formando o esporófito. Perceba que o embrião recebe substância nutritiva da planta-mãe, processo chamado de matrotrofia. - Na ponta do esporófito existe uma haste que suporta a cápsula, onde células (esporócitos) sofrem meiose e originam os esporos haplóides (n). - Se os esporos liberados encontrarem ambiente apropriado irão germinar e formar o protonema que se diferenciará em um novo gametófito haplóide (n) masculino ou feminino. IMPORTÂNCIA ECONOMICA DAS BRIÓFITAS Vamos ver os principais exemplos: - O musgo Sphagnum possui propriedades importantes exploradas em diversas ocasiões, como na agricultura, onde utilizam sua capacidade de retenção de água para aumentar a disponibilidade hídrica para as plantas cultivadas. Esse mesmo musgo possui propriedade antisséptica, muito utilizado para curativos, inclusive foi muito usado durante a primeira guerra mundial. - Musgos ajudam na conservação de encostas, mantendo o solo firme. - Podem ser usados como indicadores ambientais. - Importantes na cadeia alimentar. - Formam as turfas, compostas de musgos e outros vegetais em decomposição que retêm água e também podem ser usados como combustível (possuem muito carbono). Quando queimados, liberam grande quantidade de gás carbônico, influenciando também no equilíbrio global da atmosfera. AULA 3 - PTERIDÓFITAS - Exemplo: samambaias e avencas. CARACTERÍSTICAS - São as primeiras plantas vasculares (grupo mais antigo). - Não formam sementes. - Gametas dependem da água. - Ambientes úmidos e com sombra.- Muitas são epífitas (vivem sobre outras plantas). - Fase predominante no ciclo reprodutivo: esporófito. - São criptógamas (assim como as briófitas). - Novidades evolutivas importantes: tecidos (vasos) condutores, independência da fase esporofítica e tecido de sustentação. - Os vasos condutores são: xilema e floema. Eles possuem células que se unem formando canais. Xilema: transporta água e sais minerais, da raiz até as folhas (seiva mineral ou bruta). Floema: Transporta solução açucarada e outros compostos orgânicos das folhas para o resto da planta (seiva orgânica ou elaborada). - A presença dos vasos condutores possibilitaram essas plantas crescerem mais que as briófitas. DIVERSIDADE DAS PTERIDÓFITAS O sistema de classificação mais aceito no grupo de plantas vasculares sem sementes (chamadas de pteridófitas, informalmente) é dividido em quatro filos: 1 - Psilotophyta – psilotum – Aproximadamente 15 espécies. - Existem apenas dois gêneros atualmente. - São desprovidas de raízes e folhas. 2 - Lycophyta – licopódios e selaginelas – Aproximadamente 1300 espécies. - Folhas minúsulas com apenas uma nervura. 3 - Sphenophyta – cavalinha – Aproximadamente 18 espécies. - Possuem caules e raízes aéreas. - Caules com nós e entrenós onde saem microfolhas ou em alguns casos, ramos caulinares. 4 - Pterophyta – samambaias e avencas – Aproximadamente 8500 espécies. - São as mais conhecidas e que as podem ser cobradas nos vestibulares e, portanto, é o grupo que vamos estudar estrutura e reprodução. ORGANIZAÇÃO CORPORAL DAS PTERIDÓFITAS - Raíz – fixa a planta a absorve água e nutrientes. - Caule – cresce geralmente em sentido oposto das raízes. - Folhas – células ricas em cloroplastos (fotossíntese) - Fase dominante é o esporófito diplóide. - Gametófito é pouco desenvolvido (+ - 1 cm). Protálo: GAMETÓFITO (n) REPRODUÇÃO DAS PTERIDÓFITAS Assexuada Brotamento: nascem pequenos brotos, que podem se desprender da planta originando um novo indivíduo. Sexuada: Acompanhe o desenho com a aula e com o resumo dos eventos abaixo. - Os esporófitos (2n) das samambaias formam na face anterior de suas folhas estruturas chamadas de soros. - Os soros são conjuntos de esporângios. - Nos esporângios são formados os esporos por meiose de célula-mãe (meiose espórica). - Os esporos, em condições favoráveis, germinam e formam os gametófitos (n), nesse grupo chamado de prótalo (possui forma de coração). - O prótalo é monóico (hermafrodita), possui uma parte masculina (anterídeo) e outra feminina (arquegônio). - A fecundação também depende de água. Pois os anterozóides (gameta masculino) precisam nadar para fecundar a oosfera (gameta feminino). - O zigoto (2n) resultante da fecundação da origem a um novo esporófito diplóide (2n). O ciclo recomeça. IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DAS PTERIDÓFITAS. - Plantas ornamentais (decoração). - Algumas são utilizadas com fins medicinais. - Algumas são usadas na alimentação (brotos de samambaia-das-roças). - Algumas pteridofitas aquáticas fazem associação com cianobactérias fixadoras de nitrogênio (por isso usada na fertilização de arroz) AULA 4 - GIMNOSPERMAS - Exemplo: araucárias, pinheiros, sequóias. CARACTERÍSTICAS - O grupo mais antigo de plantas com sementes. - A grande novidade evolutiva nesse grupo foi a semente (óvulo fecundado). Isso foi fundamental para o sucesso das fanerógamas. - As sementes nas gimnospermas são nuas, ou seja, não está protegida no interior do fruto (como nas angiospermas – próxima aula). - A semente contém o embrião que ao ser liberado da planta, ajuda no processo de dispersão. - Nesse grupo surgiu o grão de pólen, estrutura que contém o gametófito masculino imaturo, protegido por um envoltório resistente. Eles são transportados pelo vento e, se encontrarem um gametófito feminino, ocorre a germinação (falaremos mais adiante do processo). - Não dependem da água para a reprodução sexuada. - Conquistaram definitivamente o ambiente terrestre. - São comuns em ambientes frios. - Também apresentam vasos condutores de seiva. - Possui órgãos verdadeiros (caule, folha raiz). Semente - Um gametófito feminino é o óvulo envolto por uma casca (tegumento protetor). - A semente é a estrutura reprodutiva que se forma a partir do desenvolvimento do óvulo, ou seja, é o óvulo fecundado e maduro. - No interior da semente está o embrião. - O endosperma é uma reserva nutritiva para que o embrião utiliza na germinação, enquanto ainda não faz fotossíntese. - Os óvulos (vários) são formados em cada estróbilo feminino (pinhas). Grão de pólen - O gameta masculino (carregados pelos grãos de pólen) se desenvolve no interior do esporófito (árvore), nas estruturas reprodutivas chamadas de estróbilo masculino (pinha). - O pólen pode ser levado pelo vento até encontrar plantas distantes. - Esse processo aumenta a variabilidade genética no grupo. - Ao encontrar o óvulo, o grão de pólen forma uma projeção chamada de tubo polínico, por onde o gameta masculino alcança a oosfera sem o auxílio da água. DIVERSIDADE DAS GIMNOSPERMAS As gimnospermas são classificadas em quatro filos. 1 – Coniferophyta – coníferas - 614 espécies no mundo. - Estão entre os maiores e mais velhos organismos no mundo. Algumas sequóias podem atingir 80 metros de altura. - Outra espécie de conífera atinge até 110 metros! 2 – Cycadophyta - cicas - 121 espécies no mundo. - Podem atingir 14 metros. - Aparência semelhante à de palmeiras. 3 – Gnetophyta – gincófitas - 70 espécie no mundo. - Algumas podem viver em ambiente quentes e úmidos e outras espécies em ambientes desérticos. 4 – Ginkgophyta - gincofita - Apenas uma espécie atual. - É decídua, pois perde as folhas no inverno (única nas gimnospermas). CICLO REPRODUTIVO DE UMA GIMNOSPERMA Vamos ter como exemplo um pinheiro, o mais utilizado no grupo. - Costumam apresentar em um mesmo indivíduo estróbilo feminino e masculino. - Os estróbilos são chamados de pinhas. Nelas são formados os esporos que dão origem aos minúsculos gametófitos. - Em determinada época do ano, os estróbilos masculinos liberam grande quantidade de grãos de pólen. - Os grãos de pólen são levados pelo vento até atingir o estróbilo feminino. - O pólen forma o tubo polínico e penetra no óvulo, crescendo até atingir a oosfera. - Ocorre a fecundação e é formado o embrião. - O óvulo passa a se desenvolver em semente (pinhão). - A semente é dispersa e, em ambiente favorável, germina, dando origem a um novo esporófito (árvore). IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DAS GIMNOSPERMAS - Plantas ornamentais (decoração). - Produção de lenha, papel, móveis, casas, instrumentos musicais. - Seus óleos e resinas são usados na fabricação de remédios e perfumes. - Alimentação, como o pinhão. AULA 5 – ANGIOSPERMAS - Grupo mais diversificado entre as plantas (mais de 250 mil espécies). - Assim como as gimnospermas, também produzem grãos de pólen e sementes, mas a grande diferença é que nas angiospermas surgem duas novidades evolutivas: flores e frutos. - Flores: auxiliam na polinização. - Frutos: auxiliam na dispersão de sementes. - Todas as outras características evolutivas que surgiram nas outras plantas (mais primitivas) continuam aqui, portanto vamos estudar o que tem de novo no grupo. FLOR Veja as partes de uma flor hermafrodita, - Cálice: é a parte mais externa, formado por um conjunto de folhas modificadas: as sépalas. - Corola: é a parte interna ao cálice, formada por um conjunto de pétalas, que possuem cores, texturas ou até odores diferentes, contribuindo para a atração do polinizador. - Androceu (estame): é a estrutura reprodutiva masculina, formada pelos estames. Cada estame possui uma haste (filete)que suporta a antera, onde são formados os grãos de pólen. - Gineceu (pistilo): é a estrutura feminina da flor formado pelo estigma, estilete e ovário (os carpelos). Essas estruturas geralmente estão unidas em uma forma de “garrafa”. - A base dilatada do pistilo é o ovário, onde são formados os óvulos. A abertura superior é o estigma, que recebe os grãos de pólen. O estilete liga o estigma ao ovário. - Todas as partes da flor estão unidas na base, região denominada de receptáculo floral. - A flor está ligada ao caule por meio de uma haste flexível, chamada de pedúnculo floral. - É importante saber que essa flor estudada é hermafrodita. Mas em alguns casos a flor pode apresentar apenas uma estrutura sexual: feminina ou masculina. INFLORESCÊNCIA - As flores podem estar reunidas em inflorescências. - Existem muitos tipos de inflorescências, em alguns casos cada flor pode apresentar funções diferentes. Veja o exemplo do girassol, as flores estão tão organizadas que parecem, juntas, uma flor maior! Quando na verdade é composto por várias flores pequenas dispostas sobre um mesmo receptáculo. No girassol, as flores externas possuem uma longa folha modificada (bráctea) amarela, que tem função de atrair polinizadores. Para esse tipo de inflorescência, damos o nome de capítulo. ANDROCEU – ESTRUTURA REPRODUTIVA MASCULINA - No interior das anteras existem os sacos polínicos. - Nos sacos polínicos estão as células-mãe dos esporos. - As células-mãe dos esporos são diplóides e cada uma forma 4 esporos por meiose. - Cada esporo forma um grão de pólen (gametófito masculino). - Cada pólen possui uma célula geradora, que vai dar origem a duas células espermáticas, e uma célula do tubo, que formará o tubo polínico. GINECEU – ESTRUTURA REPRODUTIVA FEMININA - No interior do ovário podem ser encontrados um ou mais óvulos, onde as células-mãe de esporos sofre meiose, formando 4 células haplóides, 3 delas regridem e uma se desenvolve em esporo feminino (megásporo). - O megásporo se divide e forma uma outra estrutura com 7 células, chamado de saco embrionário (gametófito feminino). - Uma dessas células presentes no saco embrionário é a oosfera (gameta feminino). - As duas células próximas à oosfera são as sinérgides, as 3 do lado oposto são as antípodas. - No centro do saco embrionário (separando cada trio de células) existe uma grande célula que possui dois núcleos, chamados de núcleos polares. FECUNDAÇÃO - O grão de pólen pousa no estigma. - A célula do tubo forma o tubo polínico, que cresce até atingir o óvulo. - A célula geradora do grão de pólen forma duas células espermáticas, uma delas fecunda a oosfera, formando o zigoto diplóide. A outra se funde com a célula que possui os dois núcleos polares, formando assim uma célula triplóide (3n). - A célula triplóide dará origem a um tecido chamado de endosperma triplóide (reserva energética que irá nutrir o embrião nas fases iniciais de germinação). - Esse acontecimento é chamado de dupla fecundação, característica das angiospermas – muito importante você saber! - A dupla fecundação é vantajosa por sua economia de recursos, pois esse tecido nutritivo é formado apenas se ocorrer a fecundação da oosfera. Nas gimnospermas o tecido nutritivo é formado mesmo sem ocorrer a fecundação... Um gasto desnecessário de energia. POLINIZAÇÃO - É o transporte dos grãos de pólen dos estames até os estigmas das flores. - Isso gera a recombinação gênica. - As flores possuem cores e formas diferentes, isso é importante pois assim possuem diferentes formas de polinização. Esse processo é muito eficiente no grupo. - Além do vento, a polinização pode ser feita pela água e, principalmente, por animais. - Existe uma forte coevolução entre os animais polinizadores e as plantas. As plantas se especializaram em atraí-los. - Entomofilia – polinização por insetos. Eles pousam na flor, seu corpo fica encoberto por pólen, e quando vão até outra flor, fazem o transporte do pólen. - Ornitofilia – polinização por pássaros. - Quiropterofilia – Polinização por morcegos - Pode ocorrer a autopolinização: o grão de pólen atinge o estigma da mesma flor (ou da mesma planta). Isso não aumenta a variabilidade genética (reprodução assexuada!). Por isso algumas plantas possuem estratégias para que isso não ocorra como, por exemplo, o amadurecimento dos estames em épocas diferentes dos ovários. DIVERSIDADE DE ANGIOSPERMAS O que você tem que saber aqui, é que as angiospermas possuem dois grandes subgrupos: monocotiledôneas e dicotiledôneas (ou eudicotiledôneas) juntos constituem 97% das espécies de angiospermas, os outros 3% são linhagens muito antigas de angiospermas – as angiospermas basais, como a magnólia e a vitória-régia. Veja a diferença entre monocotiledônea e dicotiledônea a baixo. AULA 6 – FRUTO E PSEUDOFRUTO Fruto - Após a fecundação, o ovário se desenvolve em fruto. - No interior do fruto está a semente. - A semente contém o embrião e o endosperma. - No final da formação da semente, ela perde água e fica em estado de dormência até que tenha condições apropriadas para a germinação. - O FRUTO, É O OVÁRIO MADURO DA FLOR. O fruto é constituído de pericarpo e semente. O pericarpo se desenvolve a partir das paredes do ovário e possui três camadas: epicarpo, mesocarpo e endocarpo (veja a imagem acima). Tipos de Fruto: Quanto ao pericarpo, os frutos podem ser secos (pericarpo desidratado) ou carnosos (pericarpo suculento). Os frutos carnosos podem ser: - Drupa: geralmente apenas uma semente, como azeitona, ameixa, pêssego. - Baga: geralmente grande número de sementes, como o tomate, mamão e laranja. Os frutos secos podem ser: - Deiscentes: quando maduros, abrem e liberam as sementes, como o feijão e a ervilha. - Indeiscentes: não abrem para liberar a semente. A liberação vai ocorrer apenas por animais ou após o pericarpo sofrer decomposição. Exemplo: arroz. - Indeiscentes: não abrem para liberar a semente. A liberação vai ocorrer apenas por animais ou após o pericarpo sofrer decomposição. Exemplo: arroz. Existem frutos partenocárpicos. Esses se desenvolvem sem fecundação, como as bananas. Logo não possuem sementes. Alguns frutos são desenvolvidos pela indústria de alimentos. Ao aplicar hormônios o fruto se desenvolve sem fecundação. Pseudofruto - São os falsos frutos, pois se originam de outras partes da flor, que não é o ovário. - Vamos ver o exemplo da maça, que é um pseudofruto. Nela o que se torna carnoso não é o amadurecimento do ovário, mas sim do receptáculo floral. - A parte carnosa do morango também é pseudofruto (os frutos verdadeiros são os pontinhos em sua volta). Outros exemplos de pseudofruto são: abacaxi, pêra e caju. DISPERSÃO DE SEMENTES - A dispersão de sementes se dá pelos frutos. Pode ser: - Anemocoria: pelo vento. - Hidrocoria: pela água. - Zoocoria: por animais. GERMINAÇÃO DE SEMENTES - Em condições adequadas, a semente irá germinar. - Ocorre a retomada do processo de desenvolvimento do embrião. - O embrião cresce com os nutrientes da reserva energética do endosperma, pois não faz fotossíntese, ainda. - Da para dizer que essa seria uma “fase heterotrófica” da planta (alguns vestibulares podem te cobrar isso). - Ocorre o aumento do volume (absorção de água), rompendo o tegumento. - A primeira parte a sair, no geral, é a radícula, que dará origem a raiz. - O hipocótilo e o epicótilo formam o caule da planta. - Os cotilédones formarão as primeiras folhas. - O epicótilo formará as demais folhas no decorrer do desenvolvimento. AULA 7 – RAIZ - É o órgão responsável pela fixação, absorção e armazenamento de substâncias, para a planta. - Zona meristemática (de multiplicação): ocorrem intensas divisõescelulares possibilitando o crescimento da raiz. - Coifa: Protege a zona de multiplicação. - Zona de alongamento: as células formadas aumentam de volume, gerando também o crescimento. - Zona pilífera (ou de maturação): células estão diferenciadas. Aqui nessa região ocorre também a formação de pelos absorventes (ramificação da epiderme com especialização em absorção). - Zona de ramificação: Epiderme está instalada e ocorre a formação de raízes laterais, para melhorar a fixação da planta. ANATOMIA DA RAIZ - Revestida pela epiderme. - Córtex é o sistema fundamental formado por células de parênquima. - Endoderme é a camada mais interna. - Xilema e floema são os vasos condutores. - Periciclo envolve os vasos condutores e é formado por células parenquimáticas. Falaremos mais sobre essas estruturas na aula de histologia vegetal. TIPOS DE RAIZ - São basicamente divididas em 3 grupos: subterrâneas, aéreas e aquáticas. Raízes subterrâneas São as mais comuns. Veja os principais tipos: - Pivotantes (ou axiais): típicas de dicotiledôneas, possuem crescimento com um eixo principal muito desenvolvido e eixos secundários menos desenvolvidos. -Fasciculadas (ou em cabeleira): típicas de monocotiledôneas, não apresentam raiz principal. Ainda, as raízes subterrâneas podem ser tuberosas, nesse caso são dilatadas em função do acumulo de reserva energética, como o amido. Exemplo: mandioca, batata- doce, beterraba, cenoura. Raízes aéreas Estão acima do solo, podem ser: - Sugadoras (haustórios): encontradas em plantas parasitas (hemiparasitas), elas sugam o nutrientes de outra planta. Veja imagens da planta erva-de-passarinho. - Tubulares: apresentam forma de tábuas perpendiculares ao solo. São encontradas em grandes árvores e auxiliam na sustentação. - Raízes respiratórias (pneumatóforos): Especializadas em trocas gasosas (por orifícios chamados pneumatódios), comum nas plantas de manguezais, pois o solo é encharcado e pobre em O2. - Raízes estranguladoras: Presentes em algumas plantas epífitas (que vivem sobre árvores: inquilinismo). Essas raízes abraçam o tronco e permitem que a planta permaneça fixa. Em alguns casos as raízes estranguladoras podem crescer tanto (exemplo: figueira- mata-pau) que matam a árvore que está sendo sustentada, pois interrompe a passagem de seiva. Raízes aquáticas Ficam submersas, fazem absorção de água e nutrientes. São ricas em aerênquima, que auxiliam na flutuação. Esses são os principais tipos de raízes, você pode encontrar algumas variações na classificação, como as raízes escora e suporte. AULA 8 – CAULE - Geralmente é aéreo, elevando as folhas, flores e frutos. - Alguns armazenam substâncias de reserva. - São formados basicamente por duas regiões: nós e entrenós. - Dos nós saem as folhas e os ramos. - O entrenó é a região entre dois nós. - Na porção de cima da planta existe a gema apical (ou meristema caulinar) e na junção das folhas com o caule existe a gema lateral (as gemas possuem função de crescimento). ANATOMIA DO CAULE - É revestido pela epiderme. - Na porção interior possui a disposição dos tecidos é diferente das raízes. - Sistema fundamental preenche todo o cilindro do caule, onde estão os vasos condutores. - os vasos condutores são chamados de xilema e floema. - O xilema secundário é o que chamamos de madeira. TIPOS DE CAULES - Podem ser aéreos, subterrâneos ou aquáticos. Caules aéreos São os mais comuns: - Troncos: eretos, lenhosos e resistentes. Típicos de plantas de grande porte (árvores). - Estipes: longos e eretos, geralmente sem ramificações. Comuns em palmeiras. - Colmos: eretos e geralmente não ramificados, muito resistentes. São divididos por gomos, pois seus nós e entrenós são muito definidos. É comum em bambu ou cana-de-açúcar. - Hastes: Eretos e flexíveis. São clorofilados e de pequeno porte. Comum em plantas herbáceas, como os pés de feijão. - Caules rastejantes: não são eretos, são pouco resistentes, finos e longos. Crescem paralelos ao solo. Exemplo: aboboreira. Esses caules rastejantes podem formar raízes em diferentes pontos (no caso o caule é chamado de estolho), o que possibilita (caso seja cortado) a formação de novos indivíduos. Exemplo: morango. - Caules trepadores: crescem muito em comprimento e pouco em espessura, são capazes de se enrolar em espiral para fixar, utilizando o auxilio de gavinhas. Gavinhas Comprimento - Cladódios: são fotossintetizantes. De seus nós partem ramos, folhas e flores pouco desenvolvidas. Em muitas vezes as folhas estão modificadas em espinhos (proteção). Não ter folhas típicas é uma adaptação para evitar a perda de água. Exemplo: cactos. Cactos são plantas classificadas como xerófitas, pois possuem muitas adaptações para suportar a falta de água. (existem também plantas hidrófitas – precisam de muita água e mesófilas – “um meio do caminho”). Caules subterrâneos - Se desenvolvem abaixo da superfície do solo. - Rizomas: comuns em monocotiledôneas. Se desenvolvem horizontalmente sob o solo, em pouca profundidade. Exemplo: bananeira. - Tubérculo: possuem reserva na porção terminal. Exemplo: batata-inglesa. - Bulbos: caules subterrâneos envolvidos por catafilos (folhas modificadas), que acumulam substâncias nutritivas. Exemplo: cebola. (o alho é um tipo de bulbo composto). Caules aquáticos Pouco desenvolvidos, geralmente são clorofilados e possuem parênquima aerífero, que favorece sua flutuação e as trocas gasosas. AULA 9 – FOLHAS - Geralmente apresentam aspecto laminar (achatadas). - Quase sempre verdes, devido a clorofila. - Possui diversas formas e tamanhos. - Principal função é a fotossíntese, mas também fazem a respiração celular e a transpiração (trocas gasosas). PARTES DA FOLHA: - Limbo: maior porção da folha. Pode ser simples (A), quando apresenta apenas uma lâmina, ou composto (B) quando apresenta o limbo dividido em pequenas lâminas chamadas de folíolos. - Pecíolo: sustenta o limbo (encontrada em dicotiledôneas). - Bainha: é uma expansão dilatada na base da folha (muito desenvolvido em monocotiledôneas). - Estípulas: duas projeções próximas a inserção das folhas. - Nervuras: ramificações dos vasos condutores de seiva. Elas podem ser paralelas (monocotiledôneas) ou com uma nervura maior de onde partem outras nervuras perpendiculares (dicotiledônea). ANATOMIA DA FOLHA - Revestidas pela epiderme. - Estômatos na face inferior da folha (abaxial). Os estômatos realizam a troca gasosa entre a planta e o meio. Células-guarda abrem e fecham o orifício controlando essas trocas. Parênquima clorofiliano pode ser paliçádico (células retangulares bem unidas) ou lacunoso (grandes espaços). - Na face superior (adaxial), onde a folha recebe mais luz o parênquima é paliçádico, favorecendo a fotossíntese e próximo a porção inferior o parênquima é lacunoso, favorecendo a troca gasosa. - Possui também feixes de xilema e floema (sistema vascular). ADAPTAÇÕES DAS FOLHAS - As folhas sofreram modificações ao longo da evolução, possibilitando algumas adaptações. - Plantas carnívoras possuem folhas modificadas com função de capturar animais (geralmente insetos) para complementar sua nutrição. Essas plantas também fazem fotossíntese, mas por viverem em ambientes pobre em nutrientes (sobretudo nitrogênio) necessitam desse complemento nutricional. - Espinhos: folhas modificadas que atuam na defesa da planta – é comum em cactos. - Gavinhas: folhas modificadas que auxiliam a adesão das plantas trepadeiras. - Brácteas: folhas coloridas próximas de algumas flores, elas ajudam na atração de polinizadores (reveja o girassol,no início da apostila). AULA 10 – HISTOLOGIA VEGETAL Perceba que assim como nos animais, as células dos vegetais estão organizadas em tecidos. Vamos aos fatos. - Após a fecundação nas plantas, o zigoto sofre muitas divisões, originando um conjunto de células indiferenciadas: o embrião. - As células do embrião formam o tecido meristemático (ou embrionário). - As células do tecido meristemático podem se diferencias em qualquer tipo de célula vegetal. - O embrião se desenvolve em plântula (planta jovem). - Na plântula, parte das células do tecido meristemático se diferenciam e formam os tecidos vegetais especializados. - Parte do tecido meristemático se mantém indiferenciado (algumas dessas células ficam indiferenciadas durante toda a vida da planta, e por isso seguem crescendo por tempo indeterminado). - O processo de diferenciação das células meristemáticas é influenciado pela temperatura, quantidade de luz, taxa fotossintetizante, hormônios, minerais disponíveis, entre outros. Variações nesses fatores podem atrasar ou até mesmo parar o crescimento vegetal. - Após o desenvolvimento do embrião, além dos tecidos embrionários, são formados outros tecidos diferenciados. De modo geral são 3: revestimento, fundamental e vascular. TECIDOS VEGETAIS: - Tecido meristemático (embrionário):Primário e Secundário. Tecido permanente (adulto): Revestimento, Fundamental e vascular TECIDOS MERISTEMÁTICOS (EMBRIONÁRIOS) - Composto por células indiferenciadas, com muita capacidade de divisão. - Formam todos os tecidos da planta. - Existem dois tipos de tecido meristemático - Primário (meristema primário): presentes desde o nascimento da planta. É responsável pelo aumento longitudinal da planta, como a raiz e o caule. - Secundário (meristema secundário): formados posteriormente, com a planta adulta. É responsável pelo aumento de espessura da planta (caule e raiz). 1. Tecido meristemático primário - Localizados nas raízes, no ápice do caule (gemas apicais – aumento em altura) e logo acima de cada folha (gema lateral ou axilar – forma os ramos). - A parte externa do meristema primário é chamado de protoderme, que formará a epiderme (sistema de revestimento). - A parte interna do meristema primário é chamada de procâmbio e dará origem aos tecidos condutores (sistema vascular: xilema e floema primários). - Entre a protoderme e o procâmio está o meristema fundamental, que vai se diferenciar em tecidos de preenchimento, reserva e sustentação. 2. Tecido meristemático secundário - Característico das angiospermas eudicotiledôneas e das gimnospermas, o que permitiu o surgimento das grandes árvores (as angiospermas monocotiledôneas não produzem meristema secundário quando adultas). - O tecido meristemático secundário é dividido basicamente em dois tipos, câmbio vascular e felogêneo: - Câmbio vascular: forma os vasos condutores (xilema e floema secundários), assim aumentam a espessura da planta. - Felogênio: forma o súber e a feloderme (camadas de células de revestimento, chamadas de periderme). A periderme junto com o floema formam a “casca”. O súber é formado por células mortas. - Os tecidos que surgem do meristema secundário são chamados de tecidos segundário. TECIDO PERMANENTE (ADULTO) São basicamente três: revestimento, fundamental e vascular. 1. Sistema de revestimento - Formado por uma ou mais camadas de células que cobrem todo o corpo da planta. - Função principal: proteção contra patógenos e contra a desidratação. - Forma-se primeiro a epiderme como tecido de revestimento. Nas folhas e caules verdes a epiderme se mantém, mas por ser muito delgado, é substituído pela periderme (mais espessa) no caule e na raiz da maioria das plantas. EPIDERME - Geralmente possui apenas uma camada de célula, justapostas e sem clorofila. - Quase sempre apresenta uma camada de cera na porção externa para evitar a desidratação (a camada de cera forma a cutícula). Estômatos: - Estão presentes os estômatos que são estruturas que se abrem e fecham para que ocorram as trocas gasosas. - Te liga que os estômatos são formados por duas células- guarda, que possuem clorofila (ao contrário das demais células da epiderme). - Entre as células-guarda existe uma abertura chamada de ostíolo, por onde ocorre a troca gasosa. - Além do O2 e CO2, pelo ostíolo passa água, processo chamado de transpiração. - Se tem pouca água disponível, estômatos são fechados. - Algumas plantas como os cactos permanecem o dia inteiro como os estômatos fechados como adaptação ao ambiente quente e seco. Essas plantas são conhecidas como CAM. Elas fixam o gás carbônico a noite, para ser usado durante o dia, na fotossíntese. - A luz, a taxa de CO2 e a quantidade de água definem a abertura ou não dos estômatos. Acúleos: protegem contra herbivoria. São semelhantes a espinhos, mas podem ser destacados facilmente. Os acúleos não apresentam sistema vascular. Exemplo: caule de roseiras. Tricomas: semelhantes pelos que protegem a planta contra a desidratação, além de secretarem substâncias. Exemplo: plantas de clima quente. PERIDERME - Normal em raízes e caules de plantas adultas. - É formado basicamente pelo súber e pela feloderme. Lenticela - Em algumas regiões as células estão dispostas de maneira a permitir trocas gasosas, essas estruturas chamamos de lenticelas. 2. Sistema fundamental - Formado por diversos tecidos com função de preenchimento, armazenamento ou sustentação. Parênquima: função de preenchimento, mas pode estar especializado como parênquima clorofiliano ou parênquima de reserva (que pode armazenar substâncias de nutrição, água e até ar). A - Preenchimento Parênquima clorofiliano: se as células estão bem unidas e cheia de cloroplastos, é chamado de parênquima clorofiliano paliçádico. Quando as células estão dispostas irregularmente, é chamado de parênquima clorofiliano lacunoso (esses espaços permitem a circulação de gases da fotossíntese). B - Armazenamento Parênquima de armazenamento: encontrado em raízes, caules ou sementes. - Amilífero: armazena amido. - Aerífero: armazena ar. - Aquífero: armazena água em grandes vacúolos. C - Sustentação Tecido de sustentação: existem basicamente dois tipos: colênquima e esclerênquima. COLÊNQUIMA - Formado por células com paredes espessas. - Tecido firme e bastante elástico. - Encontrado em plantas jovens e nos pecíolos das folhas. ESCLERÊNQUIMA - Células podem estar isoladas ou associadas a vasos condutores. - Células podem ser longas (fibras) ou curtas (esclereídes). - Na parede dessas células é depositada muita lignina, provocando sua morte. - Pouco flexível e muito resistente. 3. Sistema vascular - Lembre-se que as briófitas não possuem sistema vascular. - É formado pelo xilema e floema. Xilema: transporte de água e sais minerais (seiva bruta) das raízes até as folhas. As células do xilema possuem parede celular com espessamento de lignina, o que o torna muito resistente. Floema: transporte de matéria orgânica (seiva elaborada ou seiva orgânica) das folhas para o resto da planta. Essa seiva é produzida pela fotossíntese. Bizu: no tronco o floema passa pela periferia enquanto o xilema, mais central. Um corte ao redor do tronco da árvore, e a remoção de um anel (anel de Malpighi) como na figura abaixo, causa sua morte pois a seiva elaborada não atinge a raiz. AULA 11 – FISIOLOGIA VEGETAL Nutrição vegetal - Você já sabe que as plantas são organismos fotossintetizantes, para isso utilizam substâncias como CO2, água e sais minerais. Os nutrientes podem ser classificados como: - Macronutrintes: necessários em grande quantidade. Exemplo: fósforo, potássio, enxofre, magnésio e nitrogênio.- Micronutriente: não necessita em grande quantidade. Exemplo: cloro, boro, manganês, ferro. ABSORÇÃO A água e os sais minerais (seiva bruta, ou mineral) penetram na planta pela raiz, principalmente pela zona pilífera. Seguindo até o cilindro central onde está o xilema. A seiva pode seguir por dois caminhos distintos, a via apoplásica ou por via simplástica. - Via apoplástica: seiva passa por espaços entre as células - Via simplástica: seiva pssa pelo interior das células. Condução da seiva bruta (mineral) A seiva bruta é transportada das raízes até as folhas pelo xilema. Isso só é possível devido as características físicas e químicas da água: a capilaridade (adesão e coesão - lembre da aula sobre água) e a tensão provocada pela transpiração. - Capilaridade: é a coesão entre as moléculas de água que estão fortemente unidas, e a adesão da molécula de água sobre a parede dos vasos do xilema. Por isso que quanto mais fino um vaso, mais a água tende a subir. - Tensão: a transpiração da folha gera uma forte tensão na água, permitindo que ela suba pelos vasos do xilema. Semelhante ao que ocorre quando bebemos refrigerante com canudo. A esses dois mecanismos damos o nome de “teoria da tensão-coesão”, e é ela que permite a seiva chegar ao topo das árvores, mesmo elas tendo dezenas de metros! Pressão da raiz: perceba que em muitas plantas os sais entram para o xilema de forma ativa (gasta energia) isso torna o xilema hipertônico em relação ao ambiente, favorecendo a entrada de água para o xilema, por osmose. Em algumas plantas de pequeno porte, essa pressão é tão grande que faz a seiva bruta extravasar pelas folhas através dos hidatódios, processo chamado de gutação ou sudação. Isso ocorre mais comumente no período da manhã. Mas perceba que a pressão da raiz sozinha não seria suficiente para levar a seiva bruta para todas as folhas, especialmente em árvores de grande porte. TRANSPIRAÇÃO - As folhas mesmo sendo cobertas por uma camada de cera, chamada de cutícula, perde água por essa estrutura (transpiração cuticular), mas a maior quantidade de água é perdida pela abertura dos estômatos (transpiração estomática). - Transpiração estomática: pode ser regulada. Mecanismo de abertura se dá pelo bombeamento de potássio para o interior das células-guarda, tornando-as hipertônicas, assim elas recebem água por osmose, incham e abrem o ostíolo. - A luminosidade, a concentração de CO2 e a disponibilidade de água para a planta, determinam se os estômatos devem ficar abertos ou fechados. E como ocorre o transporte dos compostos orgânicos, pela seiva elaborada? - Perceba que após a fotossíntese é formada a seiva elaborada, que é distribuída pela planta a partir do floema. - O fluxo é descendente, por ação da gravidade. Mas isso não é suficiente para levar seiva elaborada para todas as estruturas da planta, incluindo flores e frutos. - Existe, portanto o mecanismo de transporte chamado de hipótese do fluxo de massa. Nesse mecanismo, os órgãos fontes (produzem compostos orgânicos em maior quantidade) transmitem esses compostos para os órgãos dreno (geralmente não fazem fotossíntese, são dependentes dos órgãos fonte). - O fluxo do órgão fonte para o órgão dreno, segundo essa hipótese, se dá por transporte ativo. Balanço entre fotossíntese e respiração - Para a planta não morrer, a taxa de fotossíntese deve ser maior ou igual que a taxa de respiração, ou seja, a intensidade luminosa deve ser suficiente para a planta atingir o ponto fótico (ou ponto de compensação luminoso). - As plantas que necessitam de muito sol para sobreviver (possuem ponto fótico elevado) são chamadas de plantas de sol, ou heliófitas. Já as plantas que possuem o ponto fótico baixo, são chamadas de plantas de sombra, ou umbrófilas. Um último bizu: As plantas que vivem em ambientes com grande variação de temperatura e luminosidade entre as estações do ano (clima temperado) possuem uma característica interessante de crescimento. O crescimento delas é maior no verão e na primavera, portanto formam-se os anéis de crescimento anual (formado pela lignina, que é secretada o ano inteiro), mas como o crescimento no inverno é menor, a árvore fica com um anel mais escuro devido a concentração de lignina. Assim é possível determinar (sem muita precisão) a idade da árvore. HORMONIOS VEGETAIS - Os hormônios vegetais também são chamados de fitormônios. Eles influenciam a germinação, o crescimento, floração, queda das folhas etc. A ação dos hormônios depende de fatores externos percebidos pela planta, como a intensidade ou período luminoso. Os principais hormônios vegetais são: as auxinas, citocininas, giberilinas, ácido abscísico e etileno. Vamos estudar os hormônios separadamente para ficar mais didático, mas saiba que eles atuam em conjunto. AUXINAS Onde é sintetizada? No ápice caulinar, nas sementes e nas folhas jovens. Quais os efeitos? - Estimular o alongamento das células meristemáticas, o que promove o crescimento da planta (tem limite). - Estimula o desenvolvimento dos frutos e das raízes. - Inibe o desenvolvimento de ramos. - Mantém as folhas presas ao caule. Existem vários tipos de auxinas, a mais importante é a AIA (ácido indolacético). Embora o AIA estimule o crescimento da planta por alongamento celular, em grandes concentrações ele pode ter efeito contrário e inibir o crescimento. Na raiz uma pequena concentração de AIA já é suficiente para inibir o crescimento, no caule, é necessário maior concentração, como mostra o gráfico. - As auxinas são responsáveis, também, pela dominância apical. O meristema apical ao produzir auxinas inibe o desenvolvimento das gemas laterais, mas quanto mais distante está a gema lateral, em relação a gema apical, menor o efeito inibidor desse hormônio. O ramo também produz auxina no seu ápice caulinar, inibindo a sua própria ramificação. Por esse motivo a maioria das árvores possui esse padrão de crescimento: ramos baixos maiores que os ramos altos. CITOCININAS Onde é sintetizado? No ápice radicular, sementes em germinação e folhas jovens. Quais os efeitos? - Estimula a divisão celular e consequentemente o crescimento da planta. - Estimula o desenvolvimento dos ramos. Esse hormônio é conhecido também por hormônio da juventude. Pois retarda o envelhecimento da planta uma vez que estimular a produção de proteínas e RNA. GIBERELINAS Onde é sintetizado? Meristemas e sementes. Quais os efeitos? - Estimula o crescimento por alongamento celular ou divisão celular. - Estimula o desenvolvimento de frutos. - Estimula a germinação da semente. Te liga que esse hormônio estimular o alongamento de todas as células do caule, e não apenas as do ápice. Por isso plantas que liberam esse hormônio possuem um notável distanciamento dos nós. Por estimular o desenvolvimento dos frutos, esse hormônio pode gerar frutos partenocárpicos, ou seja, sem estarem fecundados. É o caso da banana e da uva sem semente. ÁCIDO ABSCÍSICO (ABA) Onde é sintetizado? No ápice radicular, caule e folhas. Quais os efeitos? - Inibidor de crescimento. - Provoca a dormência de gemas e sementes. Perceba que esse hormônio é responsável pela dormência em sementes. Algumas podem ficar centenas de anos nesse estado até encontrarem local apropriado para germinar. ETILENO Onde é sintetizado? Tecidos maduros da planta. Quais os efeitos? - Amadurecimento dos frutos. - Abscisão (queda) de folhas, flores e frutos. Como esse hormônio é produzido por tecidos maduros das plantas, é comum os frutos maduros estimularem os outros que estão em sua volta a ficarem também maduros, pois liberam esse hormônio que é gasoso. Você já enrolou um abacate em jornal? O jornal aprisiona o etileno acelerando o processo de amadurecimento. Se a produçãodo etileno supera a produção da auxina, a folha cai. Isso é comum em épocas de seca. Dessa maneira a planta evita a perda de água. MOVIMENTOS DA PLANTA Você viu que muitos hormônios como as auxinas estimulam o desenvolvimento da planta e até podem provocar sua curvatura. Esses movimentos podem ser induzidos pela intensidade luminosa, pela gravidade e até mesmo pelo toque. Existem dois tipos: tropismo e nastismos. TROPISMOS - Fototropismo positivo: crescimento das folhas e caule em direção à luz. Movimento estimulado pela produção de auxina do lado aposto da fonte luminosa, o que estimula o alongamento celular apenas de um lado da planta. - Fototropismo negativo: crescimento das raízes para o lado oposto da fonte luminosa, causado também pela produção de auxinas. - Geotropismo positivo: a raiz cresce em direção a força gravitacional, assim ela se enterra. - Geotropismo negativo: o caule possui crescimento em direção contrária a força da gravidade, assim cresce oposto ao solo. Existe também um tipo de crescimento estimulado pelo contato (tigmotropismo). É o caso das plantas tipo a videira (pé de uva). Ao perceber o toque, cresce na direção e ao redor do objeto em que encostou, ocorrendo sua fixação. NASTISMOS - Nictinastismo (ou fechamento noturno): algumas plantas fecham suas folhas durante a noite e abrem durante o dia. Ou apenas se movem para baixo (a noite) e para a cima (no dia). - Tigmonastismo: são movimentos estimulados pelo toque, como exemplo: a planta dormideira, que fecha rapidamente suas folhas ao serem tocadas. Isso ocorre também com plantas carnívoras. COMO A LUZ INTEFERE NO DESENVOLVIMENTO VEGETAL? Fotoblastia: influência da luz na germinação. Sementes podem ser fotoblásticas positivas (germinam com luz) ou fotoblásticas negativas (germinam sem luz). Fotoperiodismo: a floração depende da duração de períodos de luz e escuridão. - Plantas de dia longo: florescem quando a noite é curta e o dia é longo. - Plantas de dia curto: florescem quando a noite é longa e o dia é curto. Bizu: o que determina essa classificação é a duração da noite, e não do dia. Receptores moleculares detectam a duração da escuridão, tanto que basta a planta, no meio da noite, receber uma fonte de luz (mesmo que por um curto período), que ela identifica esse curto período de iluminação como sendo o fim da noite, ou seja, uma noite curta. Existem plantas neutras, ou seja, independem do período luminoso para florescer.