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EVOLUÇAÕ E CLASSIFICAÇÃO DAS PLANTAS 1. Origem e classificação das plantas · Acredita-se que as plantas tenham surgido a partir de um grupo ancestral de algas verdes, pois existem várias características que as aproximam, como a presença de clorofila a e b nos cloroplastos e a presença de parede celular composta principalmente de celulose. · Por reterem os embriões em seus corpos, as plantas são chamadas embriófitas. · Cladograma da evolução das plantas: · Tradicionalmente as plantas são divididas em · Criptógamas: plantas que têm as estruturas reprodutoras pouco evidentes. Ex.: Musgos · Briofitas: não apresentam xilema e floema, tecidos verdadeiros e especializados, respectivamente, para o transporte de seiva bruta (água e sais minerais) e elaborada (água e substancias oprganicas derivadas da fotossíntese); são plantas de pequeno porte. Ex.: Musgos · Pteridófitas: têm xilema e floema. Ex.: Samambaia · Fanerógamas: plantas que possuem estruturas reprodutoras bem visíveis. Todas desenvolvem sementes e por isso também são denominadas espermatófitas. Ex.: Pinheiros · Gmnispermas: têm sementes, mas não formam frutos. Suas sementessão chamadas “nuas”, pois não estão abrigas no interior de frutos. Ex: Pinheiro · Angiosperma: apresentam sementes abrigadas no interior de frutos. Os frutos são resultantes do desenvolvimento do ovário da flor. Ex.: Mangueira Obs.: 1- Por apresentar xilema e floema as pteridófitas e todas as fanerógamas são chamadas plantas vasculares ou traqueófitas; já as briófitas, que não tem esse tecido, são atraqueófitas. 2- O corpo das plantas vasculares é constituído basicamente por raiz, caule e folhas, enquanto nas briófitas fala-se em rizóide, caulóide e filóide. · Todas as plantas apresentam ciclo de vida do tipo haplonte-diplonte: há alternância de gerações (metagênese), em que a geração gametofítica se alterna com a esporofitica. · Esquema das fases gametofítica (parte debaixo) e esporofítica (parte de cima ) comparando o desenvolvimento relativo dessas fases nos ciclos de vida dos diferentes grupos de plantas. · Na evolução das plantas verifica-se, uma redução da fase gametofítica e maior desenvolvimento da fase esporofítica. 2- Briófitas · Apresentam características de transição do ambiente aquático para o terrestre. · As briófitas não possuem raízes e a absorção de água do meio ocorre diretamente através da superfície do corpo gametófito em contato com o substrato, fico pelo meio de estruturas chamadas rizóides. · As briófitas não têm estruturas adequadas para evitar a transpiração intensa. · Revestindo as células da epiderme há uma fina cutícula com cera, o que colabora para reduzir a perda de água por transpiração. Elas também apresentam uma estrutura análoga ao estômato das plantas vasculares, essa estrutura apresenta um poro através do qual acontecem as trocas gasosas entre a planta e o meio e há o controle da saída de água por transpiração.. Entretanto a cutícula e o poro não são capazes de evitar uma transpiração intensa. · São plantas mais comuns em ambientes úmidos e sombreados. · Outra característica das briófitas que marca a dependência em relação a água è a presença de gametas masculinos flagelados (anterozóides), que deslocam-se de modo eficiente em meio liquido, como também ocorre nas algas (exceto nas vermelhas) e nas pteridófitas. No ambiente terrestre há necessidade de gotas de orvalho ou de chuva para que eles cheguem até os gametas femininos, que são imóveis. Obs.: Gametas não flagelados chamados de células espermáticas. · O termo briófitas se refere na verdade a três filos distintos HEPATICAS (Filo Hepatophyta) · Os gametófitos tem corpo achatado ou folhoso, e se fixam no solo por meio de rizóides. Esse gametófitos formam estruturas especiais chamadas gametóforos onde estão os gametângios. Após a fecundação, o ovo ou zigoto(2n) dá origem ao esporófito, muito reduzido; · Há espécies que retornaram secundariamente para o ambiente aquático. ANTÓCEROS (Filo Antocerophyta) · O gametófito apresenta corpo mutilado e o esperófito é alongado, ereto. MUSGOS · Além de rizóides, os gametófitos geralmente possuem um eixo principal – caulóide – de onde partem os filóides. · As trufas são desse filo. · O esporófito desenvolve-se sobre o gametófito e é formado pelo pé, seta e cápsula, no interior da qual está o esporângio, onde haverá a formação de esporos por meiose. · Em muitos musgos, no caulóide do gametófito e na seta do esporófito, existem células especializadas para o transporte de água e sais minerais. Essas células, quando diferenciadas, ficam apenas com a parede celular, à semelhança do que acontece com as traqueídes, células típicas do xilema. · Em alguns gêneros de musgos, há também células especializadas no transporte de substancias orgânicas. Quando diferenciadas, essas células perdem o núcleo, mas mantêm o citoplasma, a membrana plasmática e a parede celular, à semelhança do que acontece com células de mesma função no floema das plantas vasculares. 2.1 Ciclo de Vidas dos musgos · Os musgos são geralmente dióicos, o que significa que a planta ou é masculina ou é feminina, isto é, os sexos acham-se separados. Ao atingir a maturidade sexual, os gametófitos, produzem gametângios, em cujo interior são produzidos os gametas. Do musgo masculino os anterozóides podem alcançar o musgo feminino através dos borrifos de chuva; então "nadam" em direção ao arquegônio. A união entre o anterozóide e a oosfera, que configura a fecundação e ocorre no arquegônio, determina a formação do zigoto (2n). Este se desenvolve e origina oesporófito (2n), produtor de esporos, que cresce sobre o gametófito feminino (n), obtendo daí seu alimento. O esporófito é constituído de uma haste em cuja extremidade se forma uma capsula, que abrigaesporângios "urnas" onde se produzem esporos; os esporos se formam por meiose e então são libertados para o ambiente. Em condições adequadas, cada esporo germina formando um "broto" denominado protonema, "brota" e forma um novo musgo, fechando o ciclo. 3- Pteridófitas · Traqueíde: principal tipo de célula responsável pela condução de seiva bruta nas plantas vasculares verdadeiras, exceto nas angiospermas fundamental para a evolução das plantas de maior porte. · O surgimento do xilema também colaborou para a sustentação do corpo das traqueófitas. Além do xilema, surgiu o floema. A existência desses vasos verdadeiros possibilitou o transporte rápido de água e sais minerais até as folhas, e de seiva elaborada das folhas para as demais partes da planta, propiciando a existência de plantas maiores. · O primeiro grupo de plantas a surgir com essas características foi o as pteridófitas. · Nesses organismos, os gametófitos são reduzidos e os esporófitos são a fase predominante do ciclo da vida. · Nos esporófitos, os esporângios podem ficar reunidos em: · Soros: cada soro corresponde a vários esporângios inseridos diretamente na face inferior das folhas. A disposição e a estrutura desses soros variam nas diferentes espécies. · Estróbilos (ou cones): Correspondem a um ramo curto onde se localizam pequenas folhas férteis; na base de cada uma delas há um esporângio. · As plantas coletivamente chamas pteridofitas são atualmente classificadas em dois filos: Filo Pterophyta ou Pteridophyta: · agrupa as samambaias e avencas, que são comuns em regiões tropicais; as folhas jovens formam os báculos. Os esporângios ficam localizados em soros. · As samambaias arborescentes podem apresentar, na base de seus troncos eretos, uma trama de raízes adventícias (raízes que partem do caule), que pode alcançar grande volume xaxim: muito utilizado na fabricação de vasos. · Dentre as pteridófitas de pequeno porte, destacam-se as que vivem em água doce. Associada as do gênero Azolla sp. desenvolvem-se cianobactérias do gênero Anabaena, que fixam nitrogênio e enriquecem a água. · Recentemente foram incluídos no filo dois outros grupos: · Psilófitas: plantas que vivem em regiões tropicais e subtropicais, cujo esporófito apresenta corpo verde ramificado, sem folhas,e os esporos são produzidos em esporângios geralmente reunidos em grupos de três na extremidade de ramos laterais curós; · Cavalinhas: com um só gênero, vivem em locais úmidos em muitas regiões da Terra; os esporófitos são facilmente reconhecíveis, pois têm corpo ereto com gomos onde estão as folhas pequenas em forma de escamas; os esporângios ocorrem em estróbilos localizados na extremidade do caule. Filo Lycopodiophyta ou Lycophyta · Os esporângios fica reunidos em estróbilos. · Plantas desse filo aparecem em todas as partes do mundo · As do gênero Selaginella põem ocorrer em regiões áridas e semiaridas, como desertos e caatingas. Nesses locais, os indivíduos permanecem em estado latente, só se reproduzindo quando há aumento na umidade do ar ou em épocas de chuva. Em função dessa característica, essas espécies são chamadas de revivescentes. 3.1 Ciclo de vida nas pteridófitas · No ciclo de vida das pteridófitas podem notar dependendo da espécie, duas condições distintas · Os esporófitos produzem por meiose esporos de um único tipo, falando-se em plantas que apresentam homosporia; cada esporo da origem a um único tipo de gametângios femininos quanto masculinos. Espécies com homosporia podem ser chamadas homósporas, homosporadas ou ainda isoporadas. Exempo: Samambaias · Os esporófitos produzem por meiose dois tipos distintos de esporos, falando-se em heterosporia: um geralmente grande chamado megásporo e outro normalmente pequeno, chamado micrósporo. O megaspóro dá origem ao gametófito feminino e o micrósporo, ao gametófito masculino. Em todas as plantas heterosporadas ocorre o desenvolvimento endospórico do gametófito, isto é, o gametófitose desenvolve dentro do esporo, ficando protegido por sua parede. Esse tipo de desenvolvimento do gametófito é verificado também em todas as gimnospermas e angiospermas. Plasntas com heterosporia são chamadas Heterósporas ou heterosporadas. Exemplo: Selaginela. 4- Gimonospermas · Primeiras apresentar adaptações que permitem a independência da água para a reprodução sexuada. · Nesse grupo surgiram o grão de pólen, estruturas que contêm o gametófito masculino imaturo protegido por um envoltório resistente. Assim protegidos, esses gametófitos são transportados pelo vento e, ao entrarem em contato com o gametófito feminino, germinam, formando o tubo polínico. Este corresponde ao gametófito masculino maduro, que transporta os gametas masculinos até a oosfera ou a região próxima a ela. · Surgimento do óvulo que, após a fecundação, dá origem a semente. · A semente é nua. Ela contém o embrião, e ao ser liberada da planta, participa do processo de dispersão da espécie. · Na flora atual, há quatro filos de gimnospermas Filo Cycadophyta: · São as cicas. · Ocorrem principalmente em regiões tropicais e subtropicais. · Em geral são plantas grandes · Muitas possuem um tronco distinto, coberto pelas bases das folhas que caíram. · As folhas funcionais caracteristicamente ocorrem agrupadas no topo do tronco, à semelhança do que acontece com as palmeiras. · As cicas em geral são muito tóxicas Filo Ginkpophyta · Representado por um só espécie vivente - Ginko biloba – árvore que pode chegar a 30 metros de altura e que tem folhas em forma de leque. · São plantas de sexos separados · Não formam estróbilos típicos · Suas sementes produzem envoltório carnoso, dando a impressão de que são frutos. Filo Gnetophyta · Representado por três gêneros atuais Gnetum, Ephedra e Welwistschia. · São plantas de sexos diferentes Filo Coniferophyta · Maior filo de gimnospermas em número de espécies · Muito comuns em regiões temperadas, onde chegam a formar florestas de coníferas · Pinheiros e sequóias · No Brasil, a espécie de pinheiro mais conhecida é o pinheiro-do-paraná ou araucária. 4.1 Ciclo de vida de pinheiro do gênero Pinus · Há dois tipos de estróbilos: os que formam micrósporos e os que formam megásporos heterosporia. · Os micrósporos são formados os microsporângios localizados em folhas especiais que formam os estróbilos denominados microsporangiados. Os megaspóros são formados nos megasporângios localizados em ramos modificados, as escamas ovulíferas, que compõem os estróbilos ovulados (ou femininos). · Os esporos são formados por meiose e não são liberados do corpo do esporófito, ficando no interior dos esporângios. · Nos microsporângios, cada micrósporo inicia a formação do gametófito masculino (n) imaturo. O gametófito permanece protegido pela parede do esporo, que passa a apresentar duas projeções laterais: os sacos aéreos. Essa estrutura é o grão de pólen que só agora é eliminado do esporângio e transportado pelo vento. · Nos estróbilos femininos, cada óvulo possui um tecido (2n) de revestimento denominado tegumento, que protege o megasporêngio. No tegumento encontra-se uma abertura denominada micrópila, por onde os grãos de pólen penetram. · Em cada megasporângio há um tecido nutritivo chamado nucelo (2n) e uma célula especial diplóide que sofre meiose e dá origem a quatro células haploides. Destas três degeneram e apenas uma é funcional. · Anemofilia polinização em que o vento transporta os grãos de pólen. · Somente após a polinização o esporo feminino se desenvolve no interior do ovulo: esse esporo sofre mitoses origina FISIOLOGIA DAS ANGIOSPERMAS 1. Introdução · A nutrição das plantas envolve a síntese de alimentos orgânicos a partir de C02 e H2O em presença de luz e clorofila, a respiração celular, a absorção de água e sais minerais do solo e o transporte de seiva bruta e de seiva elaborada. · Os mecanismos de absorção e de condução da seiva bruta estão relacionados com a transpiração. 2.Transpiração · Transpiração corresponde à perda de água sob forma de vapor. · As plantas terrestres apresentam folhas com superfície ampla, adaptada à melhor absorção de luz e eficiente na obtenção de CO2 do ar atmosférico, importantes para a realização da fotossíntese. No entanto, essa grande superfície das olhas trouxe como conseqüência intensa perda de água por transpiração. Essa água precisa ser reposta por meio de um sistema que a absorva do solo e a conduza até as folhas de modo rápido e eficiente. · As funções de absorção, condução e transpiração estão estritamente ligadas. · Na folha a transpiração pode ser: · Cuticular: através da cutícula que reveste a epiderme; é pouco intensa e independe do controle do organismo. · Estomática: Através dos estômatos. Depende do controle da planta e é o principal mecanismo de perda de água. . · A abertura e o fechamento dos estômatos são controlados por diversos fatores, sendo a água o principal deles. O hormônio vegetal ácido abscísico participa desse controle quando há falta de água ele chega até as células estomáticas e estimula a saída de íons potássio. Com isso, a concentração osmótica dessas células se reduz e elas perdem águas por osmose para as células vizinhas. Tornando-se, assim, flácidas, o que determina o fechamento do ostíolo. · Na ausência de luz Fotossíntese cessa Teor de CO2 aumenta as células estomáticas perdem potássio e conseqüentemente água, provocando o fechamento do ostíolo evita a perda de água por transpiração a noite. · Na presença de luz Fotossíntese ocorre Teor de C02 diminui ocorre bombeamento de íons potássio para as células estomáticas aumenta a concentração osmótica essas células absorvem água das vizinhas por osmose e aumentam o seu volume abertura do estômato . OBS.: Havendo restrição de água durante o dia os estômatos se fecham independentemente dos fatores de luz e CO2. 3-Absorção · Nas plantas vasculares, a absorção de água ocorre principalmente na zona dos pelos absorventes que existe nas partes jovens da raiz. · Existem duas vias por meio das quais a água e os sais minerais nela dissolvidos atingirem o cilindro central: · Atravessando o citoplasma das células do córtex da raiz: Os sais são transferidos através de transporte ativo, enquanto o fluxo da água ocorre por osmose. · Passam por entre as paredes celulares : Os sais são transportados por difusão. · Ao chegaremno cilindro central, os sais minerais são transferidos por processo ativo para dentro do xilema, e a água é transferida por osmose. Forma-se assim a seiva bruta, que será distribuída pelo xilema das raízes até as folhas. · Macronutrientes: nutrientes necessários em grandes quantidades para as plantas · Micronutrientes: nutrientes necessários em pequenas quantidades para as plantas 4- Condução da seiva bruta · As células do xilema que conduzem a seiva bruta são mortas. Elas dispõem formando longos tubos cilíndricos com diâmetro muito reduzido. · Existem duas teorias para explicar como a seiva bruta é transportada das raízes das até as folhas · Pressão positiva ou impulso da raiz: transporte ativo de sais para o interior do xilema da raiz Aumento da concentração osmótica grande entrada de água que impulsiona a seiva bruta pra cima. Esse fenômeno está restrito a algumas plantas de pequeno porte submetidas a certas condições especiais, como solos ricos em água e umidade do ar elevada. Nessas condições, o excesso de seiva bruta pode inclusive sair sob a forma de gotas. · Coesão-tensão-adesão: Os vasos do xilema são muito finos (capilares), e a água sobe por capilaridade, processo que se deve às propriedades de adesão das moléculas de água às paredes dos capilares e à coesão que existe entre as próprias moléculas de água. Nas folhas a perda de água por transpiração faz com que elas tendam a absorver água do xilema, como as moléculas de água ficam muito coesas, elas permanecem unidas e são puxadas sob tensão, formando-se assim uma coluna de água. Segundo essa teoria portanto, os processos de absorção e condução de seica bruta estão relacionados com a transpiração. 5. Condução da seiva elaborada · A seiva elaborada é conduzida das folhas para as diversas partes da planta através dos elementos crivados do floema ou líber. · A condução da seiva elaborada é denominada translocação Teoria do fluxo em massa/teoria do fluxo por pressão/teoria do equilíbrio osmótico A seiva elaborada move-se através do floema, ao longo de um gradiente decrescente de concentração, desde o local em que é produzida (concentração alta) até o local em que é consumida (concentração baixa). · Nas plantas, o açúcar é produzido nas folhas e passa por transporte ativo para o interior dos tubos crivados. Com isso a concentração nesse local aumenta e ocorre a entrada de água por osmose do xilema para o floema, o que “empurra” a seiva elaborada pelas células do floema. · Nas raízes, o açúcar sai do floema por transporte ativo e é consumido ou armazenado. A concentração da seiva elaborada diminui, diminuindo a pressão osmótica o floema. 6. Fotossíntese versus respiração · Os alimentos produzidos por fotossíntese são utilizados pela própria planta para a execução das diferentes funções vitais. A liberação da energia desses alimentos é feita pela respiração celular. · A nutrição e o desenvolvimento da planta dependem, em grande parte, do equilíbrio entre respiração e fotossíntese · A fotossíntese depende da luz; aumentando-se a intensidade luminosa, há aumento da taxa de fotossíntese até certo ponto, a partir do qual a taxa de fotossíntese se mantém constante. Esse limite está relacionado principalmente a oferta de CO2. · A intensidade luminosa na qual a taxa de fotossíntese se iguala à da respiração é denominada ponto de compensação fótica (PC). Nessa intensidade de luz, todo oxigênio produzido por fotossíntese é consumido pela respiração, e todo o gás carbônico produzido pela respiração é consumido por fotossíntese. 7. Hormônios vegetais 7.1 Auxinas · Existem vários tipos de auxinas naturais a principal é o AIA ( ácido-indolil-ácetico), produzido no ápice caulinar, em folhas jovens e em sementes em desenvolvimento. · Efeitos das auxinas: · Crescimento do caule e da raiz: promovem alongamento das células. · Tropismos: as auxinas controlam os tropismos, movimentos orientados por um estimulo e que ocorrem em função do crescimento. Ex.: Fototropismo · Dominância apical: auxinas produzidas pelo meristema apical do caule são translocadas para baixo e inibem a atividade das gemas axiliares mais proximas do ápice. Ao retirar a gema pical, as gemas axiliares saem do estado de dormência e originam ramos laterais, folhas e flores. É com base nesse principio que se efetua a poda das plantas, para que elas desenvolvam vários ramos laterais. · Produção de raízes adventícias · Formação de frutos: após a fecundação, os óvulos dão origem às sementes; durante o desenvolvimento, as sementes produzem grande quantidade de auxinas que estimulam o ovário a formar fruto. Aplicadas diretamente em ovários em que não houve fecundação, essas auxinas promovem a partenocarpia. · Abscisão (amputação, separação, pode natural). 7.2 Outros fitormônios Hormônio Local de produção e efeito Giberelinas Produzidas em meristemas, folhas jovens, sementes imaturas e frutos. Estimulam o alongamento e a divisão celular. Promovem alongamento caulinar, germinação de sementes, crescimento de folhas, produção de flores e frutos (também induzem a partenocarpia). Citocininas Produzidas nas raízes e conduzidas para toda a planta. Estimulam a divisão e a diferenciação celular, a diferenciação e o crescimento das raízes; induzem o desenvolvimento de gemas laterais e retardam o envelhecimento da planta Etilileno Gás produzido em várias partes das plantas. Atua na indução do amadurecimento de frutos e promove a abscisão foliar. Ácido abscísico Produzido nas folhas, no caule e no ápice radicular. Inibe o crescimento das plantas, induzindo a dormência de gemas e de sementes. Induz o fechamento dos estômatos.