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1 UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO INSTITUTO DE BIOCIÊNCIAS APOSTILA BOTÂNICA NO INVERNO 2021 Organizadores Laboratório de Fisiologia Vegetal Scarlet Santos Monteiro Laboratório de Sistemática Elton John de Lírio Laboratório de Fitoquímica Adriana dos Santos Lopes Francisco Palmieri Montessi do Amaral Marisia Pannia Esposito Professora Responsável Claudia Maria Furlan Autores dos capítulos Aline Possamai Della Ana Paula Ferreira Andressa Cabral Annelise Frazão Arthur Peixoto Berselli Bruno Barçante Ladvocat Cintra Bruno Edson-Chaves Bruno Viana Navarro Caian Souza Gerolamo Danilo Alvarenga Zavatin Dora Takiya Bonadio Elielson Rodrigo Silveira Elisabeth E. A. Dantas Tölke Elton John de Lírio Emanuelle Lais dos Santos Guilherme Medeiros Antar Henrique Moura Dias Inara Regina Wengratt Mendonça Jessica Nayara Carvalho Francisco João Pedro de Jesus Pereira Juliana Cajado Souza Carvalho Lauana Pereira de Oliveira Leyde Nayane Nunes dos Santos-Silva Marcos Marchesi da Silva Marina Câmara Mattos Martins Soldi Michelle Cristine dos Santos Silva Nuno Tavares Martins Priscila Andressa Cortez Raquel Paulini Miranda Roberto Baptista Pereira Almeida Tamara Machado Matos Thiago Lino Silveira São Paulo 2021 2 B748 Botânica no inverno 2021 / Organização Scarlet Santos Monteiro ; Elton John de Lírio ; Adriana dos Santos Lopes ; Francisco Palmieri Montessi do Amaral ; Marisia Pannia Esposito ; Cláudia Maria Furlan -- São Paulo : Instituto de Biociências, Universidade de São Paulo, 2021. 233 p. : il. Curso de Extensão do Departamento de Botânica de 2021 ISBN: 978-65-88234-04 1. Botânica (Estudo e Ensino). 2. Biologia Vegetal. 3. Plantas. I. Monteiro, Scarlet Santos. II. Lírio, Elton John de. III. Lopes, Adriana dos Santos. IV. Amaral, Francisco Palmieri Montessi do. V. Esposito, Marisia Pannia. VI. Furlan, Cláudia Maria. LC: QK45.2 Ficha Catalográfica elaborada por Elisabete da Cruz Neves. CRB-8/6228 3 SUMÁRIO PREFÁCIO, 4 PARTE I – DIVERSIDADE E EVOLUÇÃO CAPÍTULO 1: Samambaias e Licófitas, 5 CAPÍTULO 2: Origem, evolução e diversidade das Angiospermas, 25 CAPÍTULO 3: Filogeografia em macroalgas marinhas, 47 CAPÍTULO 4: Caracterização morfológica e ecológica de briófitas, 54 CAPÍTULO 5: Princípios de sistemática, taxonomia e nomenclatura de plantas vasculares, 64 PARTE II – ESTRUTURA E DESENVOLVIMENTO CAPÍTULO 6: Transporte de água em plantas: da anatomia as funções do xilema, 82 CAPÍTULO 7: Androceu: conceitos básicos acerca da morfologia, anatomia e desenvolvimento, 94 CAPÍTULO 8: Sweet sensations: mecanismo de percepção e controle de açúcares em plantas, 106 PARTE III – RECURSOS ECONÔMICOS VEGETAIS CAPÍTULO 9: Os benefícios dos sistemas agroflorestais para o solo, 119 CAPÍTULO 10: Isótopos estáveis em estudos de Ecofisiologia Vegetal e Dendroclimatologia, 139 CAPÍTULO 11: Atuação e potencialidade da Anatomia Vegetal, 153 CAPÍTULO 12: Da planta ao fármaco: uma abordagem Fitoquímica, 166 PARTE IV – TEMAIS TRANSVERSAIS CAPÍTULO 13: Ver para crer: abordagens com microscopia de fluorescência no estudo de interação planta-microrganismo, 187 CAPÍTULO 14: Transcriptômica – do planejamento experimental à análise dos resultados, 201 CAPÍTULO 15: Introdução à Estatística e R básico, 220 4 PREFÁCIO Fundado em 1934 pelo professor Felix Kurt Rawitscher (1890-1957), o Departamento de Botânica do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo atualmente é referência em nível internacional de pesquisa e ensino. Possui uma equipe formada por 28 docentes (três aposentados), os quais estão distribuídos em oito áreas de conhecimento. Apresenta como infraestrutura 11 laboratórios, um herbário com coleção de plantas, algas e madeiras estimado em 300.000 espécimes, um fitotério com coleção de plantas vivas para uso didático, estufas e casas de vegetação. Somando- se ao grande número de pós-graduandos (dentre esses, estrangeiros) e a alta atividade científica dessa comunidade, a Pós-Graduação de Botânica possui conceito CAPES 7, o conceito máximo em avaliação de pós-graduações em Botânica do Brasil. Realizado desde o ano de 2011, o curso de Botânica no Inverno é uma iniciativa dos pós- graduandos e pós-doutorandos que visa divulgar os trabalhos realizados no Departamento de Botânica e que possibilita o acolhimento de potenciais alunos e pesquisadores. Na X edição, realizada de forma remota devido à pandemia de COVID-19, o Curso de Botânica no Inverno pretende, com os alunos de graduação e recém-formados, revisar e atualizar conceitos fundamentais de diversas subáreas da Botânica, além de apresentar as atividades realizadas em nossos laboratórios, com o objetivo de despertar o interesse dos possíveis futuros acadêmicos em projetos de pesquisa do Departamento. Para a realização do X Botânica no Inverno, agradecemos à Universidade de São Paulo, à direção do Instituto de Biociências, à chefia do Departamento de Botânica, à Comissão Coordenadora do Programa de Pós-Graduação em Botânica e as agências de fomento FAPESP, CAPES e CNPq. O conteúdo dos capítulos é de responsabilidade dos respectivos autores. Desejamos a todos um bom curso. Comissão Organizadora do X Botânica no Inverno 5 CAPÍTULO 1 Samambaias e Licófitas Aline Possamai Della (Universidade de São Paulo) Nesse capítulo abordaremos alguns aspectos relacionados à evolução, classificação, reprodução, morfologia, ecologia, distribuição, conservação e importância econômica das licófitas e samambaias. Introdução Licófitas e samambaias são termos que se referem às plantas vasculares, que não produzem flores, frutos e sementes, as quais, são popularmente conhecidas como samambaias, avencas e cavalinhas. No ensino básico, elas são tradicionalmente tratadas como “pteridófitas”, no entanto, a reunião desses dois grupos de plantas sob o termo “pteridófita” é reconhecidamente uma classificação artificial, uma vez que nem todas as espécies são derivadas a partir de um mesmo ancestral comum (ou seja, é um agrupamento parafilético). Como atualmente um dos critérios para se estabelecer um grupo biológico é este ser considerado monofilético (em oposição ao termo parafilético), ou seja, incluir o ancestral comum e todos os descendentes daquela linhagem, o termo “pteridófita” encontra-se praticamente em desuso pela comunidade científica. A grosso modo, as licófitas se diferenciam pela presença de microfilos (folhas geralmente pequenas, que apresentam uma nervura central não ramificada, associadas a caules que apresentam xilema e floema organizados na forma de protostelo – Figuras 1 e 2), e esporângios situados nas axilas entre folhas e caules, formando os estróbilos (ou cones). Já as samambaias apresentam folhas do tipo megafilos (geralmente grandes, com nervuras ramificadas, formando uma rede bastante complexa no tecido laminar, associadas a caules que apresentam sifonostelo, portanto, com medula e lacuna foliar), e esporângios localizados na face abaxial ou na margem da folha. Plantas vasculares: correspondem a um grupo monofilético, que engloba as licófitas, samambaias, gimnospermas e angiospermas. São caracterizadas pela fase esporofítica dominante, com esporófito ramificado, pela presença de xilema, floema eesclerênquima. Grupo monofilético ou clado: grupo formado pelo ancestral e todos os descendentes. Grupo parafilético ou grado: grupo formado pelo ancestral e parte dos descendentes. 6 Fig. 1. Esquema dos tipos de folhas, microfilos e megafilos, das licófitas e samambaias, respectivamente. Fonte: Elaborado por A.P. Della. Fig. 2. Esquema demonstrando os tipos de cilindro vasculares presentes nas licófitas (protostelo) e nas samambaias (sifonostelo). Fonte: Elaborado por A.P. Della. Diversos estudos têm demonstrado que as samambaias são mais aparentadas filogeneticamente com as espermatófitas (plantas com semente, angiospermas e gimnospermas) do que com as licófitas. Na Figura 3 podemos constatar que as licófitas foram a primeira linhagem a divergir das plantas vasculares (isso considerando apenas espécies atuais), e que está linhagem é grupo irmão do clado (grupo monofilético) das eufilófitas, que é formado pelas samambaias e pelas espermatófitas (Fig. 4 mostrando imagens de alguns representantes desses grupos de plantas atuais). 7 Fig. 3. Esquema simplificado demonstrando as relações filogenéticas dos principais grupos de plantas atuais. O grupo das briófitas (plantas avasculares) é irmão de todas as plantas vasculares. No clado das vasculares (flecha roxa), o grupo das licófitas é irmão das eufilófitas (clado representado pela flecha verde). E dentro das eufilófitas temos espermatófitas (gimnospermas e angiospermas) e as samambaias. Fonte: Elaborado por A.P. Della. Fig. 4. Representantes dos grupos de plantas vasculares atuais. A: Cycas L. (Cycadaceae, Gimnosperma); B: Malvaviscus Fabr. (Malvaceae, Angiosperma); C: Serpocaulon A.R. Sm. (Polypodiaceae, Samambaia); D: Cyathea Sm. (Cyatheaceae, Samambaia). Fotos: A.P. Della. As eufilófitas são caracterizadas pela presença de protoxilema da raiz exarco, pelas folhas do tipo megafilo, por feixes vasculares formando sistemas complexos, que apresentam medula parenquimática (sifonostelo ou eustelo), e pela presença de alguns pares de bases invertidas no DNA do cloroplasto (sinapomorfia molecular). Evolução 8 A origem das licófitas e samambaias é muito antiga. Os primeiros registros fósseis de organismos semelhantes a elas datam de 425 milhões de anos, no período geológico conhecido como Siluriano. Porém, foi supostamente no Carbonífero (a cerca de 360 milhões de anos atrás), que houve uma ampla diversificação e irradiação desse grupo, momento em que possivelmente se tornaram os elementos dominantes nas florestas. Esse período do Siluriano/Carbonífero é reconhecido como a primeira grande radiação das licófitas e samambaias. A segunda grande radiação é do Carbonífero/Triássico, até cerca de 245 milhões de anos atrás, onde registros fósseis indicam a existência de verdadeiras florestas formadas, principalmente, por licófitas arbóreas com até 25 metros de altura. Nesse período, as licófitas deviam corresponder a cerca de 50% das espécies. Na era Mesozóica tivemos o aparecimento e a irradiação das angiospermas, isso provavelmente promoveu a extinção de muitas linhagens de samambaias e licófitas (derivadas das duas grandes radiações destacadas acima), assim como de muitas gimnospermas. Essa extinção ocorreu principalmente por meio de competição por espaço, nutrientes, luz, etc. No entanto, ao mesmo tempo que houve extinções de muitas linhagens, ocorreu o surgimento de outras, como a linhagem de samambaias polipodiódes (que correspondem a ordem Polypodiales, ver próximo tópico), que acabaram por se diversificar “na sombra das angiospermas” (é a chamada terceira grande radiação das licófitas e samambaias). As florestas de angiospermas que foram surgindo, principalmente entre o final da era Mesozóica e o início da era Cenozóico, eram muito mais diversas que as florestas de gimnospermas existentes até então. Além disso, tinham diferentes estratos (plantas de dossel, de sub-bosque, etc.), assim o estabelecimento das angiospermas deve ter proporcionado grande mudanças ambientais, e o surgimento de novos ecossistemas, bem como de novos nichos ecológicos, potencialmente ocupáveis pelas samambaias e licófitas. O termo “na sombra das angiospermas” refere-se então, ao fato de que esses ecossistemas e nichos estarem localizados no interior das florestas, ou seja, na sombra. Diversificação: pode ser compreendida como uma taxa que mede a relação entre taxa de especiação e taxa de extinção. Se a taxa de especiação for maior que a de extinção haverá uma diversificação positiva, surgem mais espécies do que se extinguem. Irradiação ou radiação adaptativa: compreende o fenômeno evolutivo pelo qual se formam, num curto período de tempo, várias espécies a partir de um ancestral comum. Nicho ecológico: é o conjunto de condições ambientais e bióticas, bem como a presença de recursos que permitem a uma espécie sobreviver num determinado ambiente. 9 Hoje as samambaias polipodióides, que se diversificaram principalmente nos últimos 50 milhões de anos, correspondem a cerca de 80% das espécies existentes. Esse grupo de plantas deve ter se estabelecido, principalmente, sob o dossel florestal (epífitas, rupícolas e terrícolas de sub- bosque), onde provavelmente havia poucas gimnospermas e angiospermas, ou seja, onde havia menor competição. Como visto nos parágrafos acima, as licófitas e samambaias atuais correspondem a grupos muito recentes, ao contrário do que se imaginava antigamente, que elas eram “fósseis vivos” e remanescentes das linhagens antigas. Deve-se ressaltar, no entanto, que as cavalinhas (ordem Equisetales), plantas pouco representativas nos ecossistemas atuais, são muito antigas e mudaram muito pouco (tanto morfologicamente quanto seu Genoma) desde o Siluriano/Carbonífero, por isso podem ser consideradas como “fósseis vivos”. Classificação A classificação das licófitas e samambaias passou por muitas alterações ao longo do tempo. Desde as primeiras classificações baseadas somente em caracteres morfológicos (tais como: características do rizoma, da fronde, a disposição dos soros, a presença ou a ausência de indúsio, etc.), as quais, em geral não levam em conta as relações filogenéticas, a classificações que passaram a incorporar dados moleculares (as quais, partem de uma filogenia, e usam o princípio de monofiletismo para o estabelecimento dos grupos). O Pteridophyte Phylogeny Group I (PPG I, 2016), a classificação mais recente desses grupos, corresponde de certa forma um resumo das diversas filogenias, que vem sendo obtidas a partir de dados moleculares. As licófitas são tradadas como a classe Lycopodiopsida, e as samambaias como Polypodiopsida (Fig. 5). Dentro de Lycopodiopsida há três ordens, as quais apresentam 1.338 espécies. A maior ordem é Selaginellales (com 700 espécies), seguida por Lycopodiales com 388 e Isoëtales com 250. Em Polypodiopsida há 10 ordens, totalizando 10.578 espécies. Polypodiales é a maior ordem com 8.714 Fósseis vivos: é uma expressão utilizada quando organismos de grupos biológicos atuais são morfologicamente muito similares a organismos existentes no registo fóssil. Filogenia: pode ser compreendida como a história genealógica de um grupo de organismos ao longo do tempo, ou pode corresponder a uma hipótese de relação ancestral/descendente. Geralmente quando empregamos o termo filogenia estamos nos referindo a hipótese, porque não temos como recuperar a história genealógica real dos organismos. Essa hipótese frequentemente é apresentada na forma de um diagrama (árvore filogenética), que demonstra as relações de parentesco. 10 espécies, seguida por Cyatheales com 713 e Schizaeales com 190. Assim, há atualmente 11.916 de licófitas e samambaias. Fig. 5. Esquema simplificado demonstrandoas relações filogenéticas das ordens de Lycopodiopsida (licófitas em azul) e Polypodiopsida (samambaias em vermelho) segundo o PPG I (2016). Entre parênteses o número de espécies de cada ordem. Fonte: Elaborado por A.P. Della. Reprodução Reprodução sexuada O ciclo de vida das licófitas e samambaias, assim como as demais plantas terrestres, é diplobionte, ou seja, envolve a alternância de gerações. A geração gametofítica, a qual produz os gametas, é haplóide (x=n) e efêmera, já a geração esporofítica, que produz os esporos, é diplóide (x=2n) e de longa duração (Fig. 6). Apresentaremos agora o ciclo de vida, tomando como exemplo uma samambaia leptoesporangiada (que corresponde a maioria das samambaias). Na maturidade de um esporófito (diplóide) são produzidos os soros, que estão localizados, frequentemente, na parte inferior das folhas (face abaxial). Os soros correspondem ao agrupamento de esporângios, e cada esporângio abriga numerosos esporos, que por sua vez são células haplóides, formadas por meiose. 11 Fig. 6. Ciclo de vida de uma samambaia leptoesporangiada. Fonte: Elaborado por A.P. Della. Os esporângios são constituídos, geralmente, por uma haste (porção inferior) e uma cápsula globosa (porção superior). Nessa cápsula há uma linha de células espessadas em forma de “U”, a qual chamamos de ânulo. Quando há redução de umidade do ambiente (seca), as paredes do ânulo se comprimem e acabam rompendo o esporângio, promovendo, dessa forma, a liberação dos esporos (os quais são passíveis de serem carregados pelo vento). Num ambiente propício, os esporos podem germinar e se desenvolver em prótalos, e posteriormente, em gametófitos (haplóides). Os esporângios produzem grandes quantidades de esporos, variando de mil a um milhão de esporos por planta, mas já foram registrados até 1 bilhão. A maioria dos esporos acaba não sendo levada para localidades muito longe da planta mãe, o que determina uma taxa de germinação baixa, em função de competição por espaço, nutrientes, etc. Os esporos podem chegar a distâncias maiores, mas dependem de correntes de vento. A influência dos animais na dispersão de esporos não é tão comum, quanto na dispersão do pólen nas angiospermas. Os esporos apresentam tamanho muito reduzido em torno de 0,05 mm, sendo sua forma bastante variável (tetraédrico, globoso, etc.), bem como sua coloração (verdes, marrons, pretos, alaranjados, etc.). Na superfície dos esporos pode haver uma série de ornamentações, como espinhos, Prótalo: corpo vegetativo simples (talo, sem feixes vasculares) formado após a germinação do esporo. Quando desenvolvido completamente é chamado de gametófito. 12 projeções ou prolongamentos, verrugas, tubérculos, etc. Os esporos podem também apresentar clorofila, sendo verdes quando analisados em microscópio. Geralmente, os esporos com clorofila apresentam-se viáveis por tempo reduzido no solo (de 2 a 6 semanas), quando comparado com esporos que não apresentam clorofila (duram em média de meses a anos). Isso porque a clorofila é rapidamente catabolizada. De forma gera, todas essas características são importantes para a identificação e taxonomia dos grupos. Os gametófitos, que por sua vez, são geralmente pequenos, com formato cordiforme e coloração verde clara (a morfologia do gametófito será vista em detalhes no próximo tópico), apresentam em sua porção inferior os órgãos sexuais. Os órgãos masculinos são chamados de anterídios e produzem os anterozoides (gametas masculinos flagelados). Já os órgãos femininos são chamados de arquegônios e produzem as oosferas (gametas femininos). A água é essencial para a fecundação, tendo em vista que o anterozóide é flagelado. Os anterozoides das licófitas são biflagelados, já o das samambaias (assim como de outras eufilófitas que apresentam flagelo) são multiflagelados. Os gametófitos podem ser unissexuados (apresentam órgãos sexuais masculinos e femininos em indivíduos diferentes) ou bissexuados/hermafroditas (apresentam órgãos sexuais masculinos e femininos num mesmo indivíduo). Quando o anterozóide chega até o arquegônio e fecunda a oosfera, é gerado o zigoto, iniciando-se assim a fase diplóide. O gametófito permanece vivo até a formação dos primórdios foliares, e em seguida morre. O zigoto, formado pela fecundação, sofre sucessivas divisões mitóticas gerando um novo indivíduo (esporófito), que apresenta raízes, caule e folhas, e ao atingir a maturidade produzirá os esporos. É extremamente importante aqui ressaltarmos um detalhe que diversos livros texto de botânica descrevem e enfatizam erroneamente: a autofecundação (quando um gameta masculino fecunda um gameta feminino do mesmo indivíduo) como a forma mais comum de reprodução do gametófito. Isso é apresentado tanto em explicações no texto como em figuras. No entanto, a maioria dos eventos de fecundação que ocorrem nesses grupos é por meio de fecundação cruzada (quando gametas masculinos fecundam gametas femininos de indivíduos diferentes) gerando maior variabilidade genética. Reprodução assexuada A reprodução assexuada pode ocorrer por meio de apomixia e/ou de propagação vegetativa. No ciclo de vida de uma samambaia apomítica, há produção de 32 esporos diploides (por meio de falhas na disjunção dos cromossomos na meiose), ao invés dos 64 esporos haploides formados normalmente (ciclo de vida não apomítico). Dessa forma, não há fecundação (fusão de gametas), uma vez que os esporos já são diploides. Estes esporos diplóides germinam e se desenvolvem em gametófitos menores do que os normais, além disso, esses gametófitos formados não produzem 13 gametângios. Então, a partir de uma célula do gametófito há o desenvolvimento de um esporófito, que apresenta raiz, caule e folhas. O gametófito morre a medida que essa nova plântula se desenvolve. O esporófito apomítico poderá produzir esporos, também apomíticos, fechando o ciclo. A apomixia é bastante comum em alguns grupos de samambaias, que vivem em ambientes onde a água é um fator limitante. Assim, uma alternativa evolutiva “encontrada” por essas plantas foi a reprodução via apomixia, uma vez que não ocorre reprodução sexuada, não havendo então, necessidade de água para fecundação. A propagação vegetativa é uma alternativa mais rápida do que a reprodução sexuada. As plantas (esporófito) produzem gemas, as quais podem estar localizadas tanto na raque, quanto na lâmina foliar. Essas gemas se desenvolvem e dão origem a plântulas, que são clones da planta mãe. Ao tocarem o chão (quando folhas da planta mãe murcham) e/ou quando se desprendem da planta mãe, tornam-se indivíduos independentes, sem a necessidade de reprodução sexuada. Os gametófitos também podem apresentar gemas, as quais podem se desenvolver, segregar e dar origem a um novo gametófito. Outro fenômeno comum entre as licófitas e samambaias é a hibridização, que consiste no cruzamento de duas espécies distintas, gerando descendentes com características combinadas de ambos parentais. A hibridação ocorre quando o anterozóide do gametófito de uma espécie fecunda a oosfera do gametófito de outra espécie. Identificam-se híbridos com certa facilidade por estes apresentarem características intermediárias entre os parentais, no entanto, nem sempre são expressas de forma proporcional. Indivíduos híbridos geralmente apresentam esporos abortados, o quais podem inclusive ser maiores que os esporos dos parentais. Esporos abortados têm a aparência de uma “sujeira” sob o microscópio estereoscópico, pois eles são irregulares, enegrecidos e sem forma definida. Os híbridos são estéreis na maioria dos casos, uma vez que não ocorre o pareamento correto dos cromossomos provenientes dos diferentes parentais. A hibridização entre espécies do mesmo gênero é chamada de intragenérica, e é a mais comum. A hibridação também pode ocorrer entre gêneros diferentes, nestecaso é chamada de hibridação intergenérica. Na nomenclatura botânica, deve-se usar o símbolo × para indicar que um táxon é um híbrido. Por exemplo: Blechnum × rodriguezii Aguiar et al. Híbridos podem, no entanto, tornarem-se férteis via fenômenos de duplicação cromossômica. Como o próprio nome diz, duplicação cromossômica ocorre quando há o surgimento de uma cópia do cromossomo. Esse processo pode ocorrer naturalmente ou ser induzido em laboratório. Com uma cópia a mais, ocorrerá o pareamento correto dos cromossomos na divisão celular, sendo assim será possível a reprodução. Gema: corresponde a uma porção do corpo da planta onde estão localizadas as células meristemáticas, ou seja, células indiferenciadas que possuem grande capacidade de multiplicação e especialização. 14 A duplicação cromossômica está relacionada com outro fenômeno comum em licófitas e samambaias que é poliploidia. A poliploidia ocorre quando há duplicação do genoma, assim, em organismos poliploides há mais de um conjunto de cromossomos homólogos numa célula. Haploide significa que há apenas um conjunto cromossômico, diploide apresenta dois, triploide três, e assim sucessivamente. Quando ocorre a duplicação de genoma de uma espécie dizemos que houve a formação de autopoliploides. Se ocorrer a duplicação em indivíduos híbridos, que apresentam dois ou mais genomas distintos, dizemos que houve a formação de alopoliploides. A hibridização e a poliploidia são importantes fenômenos quando se estuda a evolução das samambaias e licófitas. Hoje sabe-se que muitas espécies surgiram via hibridização seguida de poliploidia. Morfologia do gametófito e do esporófito Fase gametofítica Os gametófitos das licófitas e das samambaias nem sempre são cordiformes, como os livros didáticos frequentemente ilustram. Eles apresentam diferentes morfologias, cujos tipos morfológicos são relacionados ao hábitat do esporófito. Os gametófitos cordiformes (Fig. 7) são geralmente anuais e típicos da maioria das espécies terrestres de Polypodiales. Os gametófitos em forma de fita são ramificados, perenes, apresentam crescimento indeterminado, alongamento gradual e desenvolvimento mais lento que o cordiforme. O talo dos gametófitos em forma de fita pode dar origem a outros indivíduos por meio de reprodução assexuada. Esse tipo de gametófito é encontrado em epífitas da família Polypodiaceae, Dryopteridaceae, Hymenophyllaceae e Pteridaceae, e em plantas terrestres pertencentes a Osmundaceae. Os gametófitos cordiformes, anuais e de crescimento rápido são adaptados para viver em ambientes com perturbações constantes, como barrancos, que sofrem erosão, e solo com contínuo acúmulo de serapilheira. Já os gametófitos em forma de fita, perenes e de crescimento lento adaptam- se a habitats mais maduros e estáveis, como troncos de árvores e cavernas. Os gametófitos são fotossintetizantes, e/ou micotróficos (obtêm alimento através de associação com fungos), ou endospóricos (vivem dos nutrientes armazenados no interior do esporo). Os endospóricos se desenvolvem no interior do esporo, não havendo, portanto, a germinação. Os gametófitos em geral apresentam duração efêmera (crescimento rápido), mas podem chegar a sobreviver por anos (perenes com crescimento lento). 15 Fig. 7. Gametófito terrícola e cordiforme. Fotos: A.P. Della. Fase esporofítica O esporófito da maioria das licófitas e samambaias é perene, ou seja, vive mais do que um ano. Não sabemos quantos anos a maioria das espécies pode viver, mas há registros de espécies com 32 até 150 anos. Em regiões tropicais as samambaias crescem lentamente, o que significa que podem levar anos para se reproduzirem sexuadamente. A morfologia do esporófito é bastante variável, e em geral, licófitas e samambaias apresentam raízes, caule e folhas (também chamadas de frondes). Contudo, as licófitas e as samambaias possuem diferenças morfológicas entre si (como comentado anteriormente). As licófitas apresentam microfilos, que são folhas inteiras, geralmente, menores que 1 cm de comprimento, sésseis, com apenas uma nervura, e um esporângio por microfilo (este localizado na superfície superior do microfilo). Já as samambaias possuem megafilos, que são folhas simples ou compostas, sésseis ou pecioladas, com várias nervuras, e numerosos esporângios por folha (geralmente na face inferior da folha). As folhas das samambaias são divididas em lâmina (porção geralmente verde e expandida) e pecíolo (porção alongada e cilíndrica), sendo estas partes ausentes nas licófitas (Fig. 8). A lâmina pode ser inteira ou parcialmente dividia, em graus crescentes de dissecção até uma lâmina totalmente composta. A lâmina que apresenta alguns lobos e/ou incisões (as quais chegam a nervura central) é chamada de pinatissecta, se não chegar a nervura central é considerada pinatífida. Se a lâmina é completamente dividida até a nervura central ela é chamada pinada, onde cada unidade da lâmina é uma pina e o eixo entre as pinas é a raque. Se a pina é dividida mais uma vez, a lâmina é bipinada, se esta se divide mais uma vez, é tripinada e assim sucessivamente. 16 Fig. 8. Diferentes formas e dissecções das folhas de samambaias. A: folha inteira, simples. B: folha pinatissecta, simples. C e D: folha pinada, composta. E: folha pinada-pinatífida. F: folha 2-pinada-pinatífida. Fotos: A.P. Della. As folhas das samambaias nascem enroladas em uma espiral, ou seja, apresentam venação circinada, e ao longo do tempo vão se desenrolando gradualmente. A folha jovem (enrolada) das samambaias é chamada de báculo, pela similaridade do báculo (cajado) dos papas da igreja católica. Lembrando que essa característica foi perdida na linhagem das licófitas. O formato da folha também pode variar muito entre os grupos, assim como as nervuras das folhas, as quais são importantes para identificar algumas famílias. As nervuras podem ser: lineares (livres ao longo de toda lâmina), furcadas (em forma de Y) ou reticuladas (nervuras unem-se em aréolas). Na superfície das folhas, pecíolos ou caule pode haver escamas ou tricomas, ambos de origem epidérmica. As escamas são estruturas laminares com mais de uma célula de espessura e podem ter formatos e cores variados. Tricomas são formados por uma célula de espessura e também podem apresentar cores diversas. Escamas e tricomas podem apresentar glândulas secretoras, com as mais variadas substâncias químicas, as quais auxiliam na proteção contra herbivoria. Existem dois tipos de esporângio em licófitas e samambaias: o eusporângio e o leptoesporângio. O eusporângio é formado a partir da divisão de várias células da epiderme da folha, e o leptoesporângio é originado a partir de uma única célula epidérmica. O eusporângio está presente nas licófitas e nas ordens Equisetales, Psilotales, Ophioglossales, Marattiales e parte das Osmundales (dentro de Polypodiopsida). Já o leptoesporângio é encontrado em alguns grupos de Osmundales e em todas as outras seis ordens de Polypodiopsida, dessa forma, as samambaias leptoesporangiadas são muito mais numerosas. 17 As folhas podem ser de dois tipos (dimorfas): férteis ou estéreis. As folhas férteis contêm os soros, conjunto de leptoesporângios, cujo formato e posição são muito importantes para a identificação dos grupos. Os soros são castanhos quando maduros e podem ter formato arredondado, cônico, lunar, linear, ou podem ainda recobrir toda a superfície da folha (neste caso o soro é chamado de acrosticóide). O indúsio é uma membrana epidérmica, frequentemente fina, que recobre parcial ou totalmente os soros até a maturidade dos esporos, pode estar presente ou ausente, sendo também um importante caráter taxonômico. O indúsio frequentemente apresenta formato compatível com o soro (cônico, redondo, em forma de lua, linear, etc.), e tem como função a proteção dos esporângios. O caule pode ser reptante(quando este é paralelo ao substrato), ou ser ereto (em alguns casos chegando a formar um “caule” (cáudice) com diâmetro e altura consideráveis, como nas samambaias arborescentes). Frequentemente, o caule também apresenta escamas e tricomas. As licófitas e samambaias são plantas herbáceas, uma vez que não apresentam crescimento secundário. São plantas relativamente pequenas, mas podem chegar a 15 metros, como nas samambaias arborescentes. Distribuição As licófitas e samambaias apresentam ampla distribuição geográfica (plantas consideradas cosmopolitas), ocorrendo desde as tundras geladas, acima do círculo polar ártico, até as florestas tropicais quentes e úmidas na linha do equador. O número de espécies aumenta no sentido polos para trópicos (há um gradiente de riqueza), como pode ser visto nesses exemplos: na Groelândia há cerca de 30 espécies, 100 na Inglaterra, 130 na Flórida, 652 na Guatemala, 1160 na Costa Rica e 1250 no Equador. Na América do Sul há estimativas de ocorrência de 3500 espécies, e no Brasil 1403, sendo que grande parte desses táxons, que ocorrem em nosso país, estão na Mata Atlântica e na Amazônia. Em menor proporção ocorrem nas regiões serranas, nas matas de galeria, nas florestas nebulares e nas áreas de Cerrado e Caatinga. Além do maior número de espécies, é na região tropical onde elas apresentam maior diversidade de formas de vidas, havendo plantas: terrícolas (plantas que nascem e passam todo o ciclo de vida em contato com o solo), rupícolas (em contato com rochas), epífitas (nunca em contato com o solo, nascem e passam todo o ciclo de vida em tronco de árvores), hemiepífitas (nascem no solo, mas crescem subindo em outras plantas, só se reproduzem depois de atingir certa altura) e aquáticas (todo ciclo de vida flutuando sobre a água). O calor excessivo pode causar o ressecamento destas plantas, por isso a maioria das espécies ocorrem em condições microclimáticas de umidade constante, principalmente nas áreas próximas a cursos de água, como riachos, igarapés e rios. Muitas plantas dessas áreas úmidas são exclusivas (endêmicas) destes ambientes. No entanto, apesar das licófitas e samambaias atingirem maior frequência e abundância em florestas úmidas, elas também crescem em habitats secos. Uma das 18 regiões secas no norte do México é considerada como um centro de riqueza e de endemismo de certos grupos, principalmente, da família Pteridaceae. As plantas que ocorrem nessas áreas secas apresentam adaptações, tais como reprodução somente assexuada (tendo em vista que a sexuada necessita de água), além de escamas que absorvem umidade, e capacidade de perda de até 95% da água do corpo, sem causar danos fisiológicos ao organismo. Interações com outros seres vivos Como vimos, as licófitas e samambaias se reproduzem por meio de gametas e esporos, os quais são dispersos por vento e/ou água, assim o ciclo de vida desses organismos é praticamente independente de animais, tais como polinizadores e dispersores (que são extremante importante para angiospermas). Assim temos outros tipos de interação dessas plantas com animais, tais como: o uso de partes de rizoma e folhas das samambaias por passarinhos na construção de ninhos, sendo que já foram observados estes animais coletando escamas de Phlebodium (R. Br.) J. Sm. e de Cyathea Sm., além de caules de Microgramma C. Presl. Além disso, o uso de partes de samambaias (rizoma ou folhas) como alimento. Antigamente se imaginava que as samambaias eram menos consumidas por herbívoros, quando comparadas com angiospermas, no entanto, estudos mostraram um valor de 5 a 38% de herbivoria, o que é semelhante ao observado para as plantas com flores. Esses estudos também têm mostrado que muitos herbívoros são especialistas em samambaias. É muito comum também a predação de partes de samambaias, como pecíolos e raque, por mariposas, que são posteriormente colonizadas por formigas, como visto para Acrostichum danaeifolium Langsd. & Fisch. Também já foi verificado associações mutualísticas entre samambaias e formigas, onde a planta oferece abrigo, e às vezes alimento, e as formigas protegem as samambaias contra os predadores. As samambaias apresentam algumas estratégias visando reduzir a herbivoria e a predação. Uma dessas estratégias, é conhecida em angiospermas como “atraso verde”, onde a coloração verde da folha é obtida somente após algumas semanas de desenvolvimento, e não imediatamente ao nascer. As folhas jovens em geral são muito finas e delicadas quando nascem, bem como apresentam menos compostos secundários (substâncias tóxicas aos herbívoros), assim são alvos fáceis para os herbívoros. Dessa forma, sabendo que esses animais são atraídos pela coloração verde, a alteração da cor para vermelho ou branco em estágios iniciais pode ser uma defesa dessas plantas. No entanto, ter outra coloração se torna um pouco desvantajoso, uma vez que estas folhas possuem pouca capacidade de realizar fotossíntese, já que a clorofila (pigmento responsável pela absorção de luz) não está presente. 19 As samambaias e licófitas também apresentam galhas, que são estruturas desenvolvidas num determinado órgão da planta através de hipertrofia e hiperplasia de tecidos, em resposta ao ataque de organismos indutores, tais como vírus, bactérias, fungos, nematódeos, ácaros ou insetos. As galhas sempre foram estudadas em angiospermas, mas nas licófitas e samambaias foram subestimadas. No entanto, estudos recentes tem demonstrado que as galhas são frequentes nesses grupos, e são causadas principalmente por insetos. As samambaias influenciam o estabelecimento de outras plantas no sub-bosque, uma vez que reduzem o nível de iluminação existentes sob a copa em até 32%. O solo onde crescem samambaias, em geral, é mais profundo comparado com áreas livres de samambaias, o que pode atuar como uma barreira mecânica para sementes que alcançam o solo e para as plântulas emergentes. Além disso, muitas espécies de samambaias podem apresentar compostos tóxicos, que inibem o estabelecimento de outras plantas, principalmente, no início da sucessão ecológica, atuando, dessa forma, no controle da estrutura final do dossel de uma área em regeneração. Apesar de muitas vezes limitar o crescimento de muitas as espécies nesses estágios iniciais, deve-se destacar que a presença das samambaias em locais perturbados leva a estabilização e o melhoramento das condições nutricionais do solo. As famílias Dryopteridaceae e Dennstaedtiaceae são ricas em metabólitos secundários como terpenos e fenóis, que são compostos tóxicos para a maioria dos mamíferos. Todas as samambaias com exceção de Ophioglossales tem capacidade de sintetizar taninos. As samambaias apresentam associações micorrizicas desde o Paleozoico, com as quais formam uma simbiose especializada na transferência de nutrientes e carbono orgânico. Conservação A diversidade de licófitas e samambaiais, assim como de quase todos os organismos presentes em florestas tropicais, é fortemente ameaçada pelo desmatamento. As espécies que ocorrem no interior de florestas maduras dificilmente conseguem sobreviver em ambientes alterados, tais como: pastagens, plantações, e florestas secundárias. Assim, muitos táxons correm o risco de serem extintos. Na Mata Atlântica, uma grande ameaça às licófitas e samambaias é a redução e fragmentação dos ambientes florestais. O uso dos solos, antes ocupados por florestas, é histórico, sendo que hoje a floresta cobre menos de 10% da área original, que existia antes da chegada dos europeus. Muitas espécies endêmicas desse ecossistema estão fortemente ameaçadas, pois já sofreram uma drástica Taninos: são uma das defesas químicas mais importantes das plantas, uma vez que são antifúngicos, antibacterianos e antivirais, atuando também contra herbívoros. 20 redução no tamanho de suas populações. Aqui vale ressaltarque as licófitas e samambaias são muito sensíveis às alterações microclimáticas, que ocorrem, nas bordas de matas. Na Amazônia, essas plantas são ameaçadas pelo desmatamento, executado principalmente pelas atividades agropecuárias e de extração de madeira. Nos últimos anos também houve a queima de vários quilômetros de floresta, por meio de ações não naturais (humanas). A fronteira sul da Amazônia vem sendo fortemente ameaçada nos últimos anos. Diversos estudos realizados na Amazônia constaram que as licófitas e samambaias são bons indicadores ecológicos, sendo inclusive importantes para o planejamento da conservação da biodiversidade desse ecossistema. É importante também destacar que muitas espécies de samambaias foram introduzidas em áreas que não ocorreriam naturalmente, e tornaram-se “pregas” nessas áreas. Um exemplo é Lygodium microphyllum (Cav.) R. Br., planta natural da Ásia, que foi introduzida nos Estados Unidos como ornamental em jardins. Essa planta escapou dos jardins e se dissipou rapidamente pelo país, em função da grande capacidade de competição e resistência a condições estressantes. Importância econômica Diversas espécies de licófitas e samambaias são usadas em todo o mundo, com diferentes finalidades, por diferentes populações tradicionais. Na China, é muito comum o emprego de espécies desses grupos na alimentação, sendo consumido tanto folhas e báculos, quanto rizomas. Há estimativa de que 50 espécies sejam usadas para essa finalidade nesse país. Nos Estados Unidos, frequentemente consome-se Matteuccia struthiopteris (L.) Tod, principalmente em saladas. Em regiões tropicais as samambaias e licófitas podem ser usadas como cosméticos (desodorante), também como tempero, ou mesmo para usos medicinais e na produção de tintas e fibras. Na Amazônia, elas são usadas principalmente para fins medicinais, havendo registro de uso de licófitas e samambaias no tratamento de dor de estômago, diarréia, dor de dente, dores no corpo e nos rins, gripe, cicatrização de feridas, e inclusive para uso veterinário. A cavalinha (Equisetum L.) é comumente encontrada em casas de produtos naturais para o emprego de infusões em problemas renais. Antigamente o talo de Equisetum também era usado para polir panelas em virtude da alta concentração de sílica. O extrato de E. arvense L. tem sido usado a fabricação de xampu, o qual é usado no tratamento de dermatites seborreicas. Extrato de Polypodium leucotomos L., planta que cresce nos Andes entre 700 a 2.500 metros era usada na medicina popular por suas propriedades anti-inflamatórias cutâneas, bem como fotoprotetoras prevenindo o fotoenvelhecimento. Hoje ainda usamos extratos de P. leucotomos como Endêmico: compreende uma espécie que ocorre somente em uma determinada área ou região geográfica. O endemismo é causado por barreiras físicas, climáticas e biológicas que delimitam com eficácia a distribuição de uma espécie ou provocam sua separação do grupo original. 21 protetor solar na forma de cápsulas. Selaginella denticulata (L.) Spring. era usada como anti- helmíntico. Botrychium lumaria (L.) Swartz., segundo os alquimistas, era capaz de coalhar o mercúrio, além de apresentar propriedades afrodisíacas em gado bovino. Asplenium trichomanes L. era usado para afecções do baço e do fígado, Asplenium ruta-muraria Michx. para curar problemas de baço, rins e peito, Asplenium scolopendrium L. como diurético e expectorante, e Lycopodium clavatum L. para combater catarros e inflamações das vias urinárias. Cyathea medullaris G. Forst, conhecida na Nova Zelândia como Mamaku, tem ação de ativar os queratinócitos e a divisão celular, o que reflete no aumento do número de células na derme. Huperzia selago (L.) Bernh é uma planta muito venenosa para humanos pela sua alta concentração de alcolóides, e para animais tem capacidade de liberar parasitas. Um alcalóide extraído de Huperzia serrata (Thunb.) Trevis. é usado no controle da epilepsia. O gênero Pteridium Gled. ex Scop., que apresenta ampla distribuição mundial, é frequentemente consumido (principalmente os báculos) por chineses, japoneses e brasileiros (em Minas Gerais). Contudo, o consumo excessivo de plantas desse gênero aumenta o risco de câncer de estômago em humanos, e intoxicação no gado. Samambaias também são utilizadas para fitorremediação, ou seja, para descontaminação de ambientes naturais, poluídos por substâncias químicas e/ou metais pesados. Pteris vittata L. é uma espécie com grande potencial fitorremediador. Essa planta usa mecanismos de evasão ou exclusão, os quais minimizam a incorporação dos metais pela célula. Assim, através de processos de detoxificação intracelular, compartimentalização ou biotransformação, a planta consegue sobreviver na presença de elevada concentração do metal. Recentemente, tem-se discutido o potencial de algumas proteínas extraídas de samambaias serem usadas no tratamento contra o câncer. As samambaias também apresentam grande potencial ornamental, sendo as mais utilizadas em jardinagem e paisagismo as espécies dos gêneros: Adiantum L. (avencas), Cyathea Sm. (samambaiaçu), Dicksonia L'Hér. (xaxim-bugio), Davallia Sm. (renda-portuguesa), Platycerium Desv. (chifre-de-veado), Nephrolepis Schott (samambaia-de-metro) e Selaginella P. Beauv. (erroneamente chamado de musgo). As samambaias aquáticas Salvinia Ség., Azolla Lam. (samambaia-mosquito) e Marsilea Adans. (trevo-de-quatro-folhas) são usadas em aquários ou em lagoas. O caule da Dicksonia sellowiana Hook., planta nativa da Mata Atlântica, já foi muito utilizado como substrato para cultivo de orquídeas, pela capacidade de retenção de água, no entanto, em virtude da intensa exploração comercial, atualmente essa planta é ameaçada de extinção. As folhas de Rumohra adiantiformis (G. Forst.) Ching têm sido vendidas há muito tempo para a produção de arranjos e buquês de flores no Brasil e na África do Sul. 22 A samambaia mais utilizada comercialmente é a Azolla, uma planta pequena, aquática, flutuante, que se reproduz rapidamente por meio de propagação vegetativa. Plantas desse gênero possuem simbiose com uma cianobactéria, Anabaena azollae Strasb., que fixa nitrogênio em troca de proteção e abrigo. Ao longo dos últimos 1000 anos, e até os dias atuais, a Azolla é cultivada em campos de arroz no sudeste asiático para incremento de nitrogênio nos cultivares. Ela é cultivada nos campos inundados, onde chega a recobrir toda a superfície e após a drenagem dos campos a samambaia é retida para ser incorporada ao solo. Posteriormente, o arroz é plantado, dessa forma todo o nitrogênio será fornecido ao cultivar (através da samambaia) sem a necessidade de adubação química. O uso da Azolla reduz o número de fertilizantes nitrogenados químicos. Do ponto de vista nutritivo, as prefoliações (folhas jovens e báculos) são uma ótima fonte de vitaminas A e C, sendo o conteúdo total de vitaminas muito similar ao conhecido para a batata inglesa. Nas folhas maduras também se verifica uma grande quantidade de vitaminas A e C. Há grande quantidade de amido na raque e na lâmina, o qual pode ser utilizado para a produção de farinha, e posteriormente, para a confecção de pães sem fermento. As samambaias e licófitas também podem ser usadas como indicadores ecológicos, indicando contaminação do solo, água e ar, regeneração/restauração de ecossistemas, mudanças climáticas, integridade ambiental, perturbação, bem como ser usadas como indicadoras para a classificação de vegetação, solos e ecossistemas. E a título de curiosidade, grande parte do petróleo e carvão do hemisfério norte é resultado da decomposição das grandes florestas de licófitas e samambaias do período Carbonífero. Então, de forma indireta estamos fazendo uso dessas plantas. Conclusões Licófitas e samambaias são dois grupos filogeneticamente distintos, que tradicionalmente são tratadas pelotermo “pteridófita”. São plantas vasculares, que apresentam ciclo de vida diplobionte (alterância de gerações), com fase esporofítica dominante sobre a gametofítica. Foram grupos diversos e predominantes em todos os ecossistemas terrestres do período Carbonífero ao Triássico. Atualmente apresentam cerca de 12 mil espécies, ocorrentes em praticamente todo o globo, sendo, no entanto, a região tropical a mais diversa. A maioria das espécies de licófitas e samambaias que vemos atualmente são plantas muito recentes (pertencem a ordem Polypodiales, originadas principalmente no Cenozóico), as quais apresentam morfologia muito variada, principalmente, quanto as secções da lâmina foliar. Essa morfologia laminar atrai muita atenção (pela sua beleza), por isso são plantas muito usadas como ornamentais. Hoje, no entanto, com o desmatamento descontrolado, queimadas e fragmentação de habitats há um grande risco de muitas dessas espécies serem extintas, principalmente, plantas endêmicas. 23 Referências Blanch, M.; Sacristán, M.; Santiago, R. & Vivas, M. Atividades biológicas das Pteridófitas. Âmbito Cultural, Rio de Janeiro. 239 p. Della, A.P. & Falkenberg, D.B. 2019. Pteridophytes as ecological indicators: an overview. Hoehnea 46(1): e522018. DiMichele, W. A. & Phillips, T. L. 2002. The ecology of Paleozoic ferns. Review of Paleobotany & Palynology 119: 143–159. Farrar, D.R.; Dassler, C.L.; Watkins Jr J.E. & Skelton, C. 2008. Gametophye ecology. In: Ranker,A.R. & Haufler, C. Biology and evolution of ferns and lycophytes. Cambridge University Press, Cambridge. Pp. 222–251. Guerra, M., Hanson, P., Maia, V.C. & Melhtreter, K. 2018. A review of galls on ferns and lycophytes. Environmental Entomology 18(1): 1–39. Moran, R. C. 2004. A natural history of ferns. 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Editora INPA, Manaus. 316 p. 25 CAPÍTULO 2 Origem, evolução e diversidade das Angiospermas Roberto Baptista Pereira Almeida (Universidade de São Paulo) Andressa Cabral (Universidade de São Paulo) Annelise Frazão (Universidade de São Paulo) Danilo Alvarenga Zavatin (Universidade de São Paulo) Elton John de Lírio (Universidade de São Paulo) Guilherme Medeiros Antar (Universidade de São Paulo) As angiospermas, ou plantas com flores, são a maior parte das plantas atualmente viventes do nosso planeta. Com cerca de 300 mil espécies, elas são as árvores, arbustos, gramas, cactos, palmeiras, plantas insetívoras, estão nas florestas, nos jardins e nas plantações, e são as frutas e verduras que consumimos. Em qualquer lugar em que estejamos, as plantas com flores certamente estarão por lá. Se observarmos sua história evolutiva, as angiospermas são um grupo de plantas com sementes com características que as tornam únicas se comparadas às outras plantas. Essas características são as sinapomorfias, ou seja, características que evolutivamente são compartilhadas pelos membros da linhagem, por exemplo: endosperma com dupla fertilização, flores, frutos e gametófito feminino reduzido. Geralmente quando comemos um fruto carnoso, estamos nos alimentando do tecido do ovário desenvolvido. Já quando nos alimentamos de uma semente, por exemplo, a castanha-do-pará, Bertholletia excelsa Bonpl. (Lecythidaceae), estamos nos alimentando do tecido de reserva resultante do megagametófito feminino fecundado, o endosperma. A flor, geralmente com perianto, estames e pistilos, apresenta muitas vezes a função de atração de polinizadores, os quais são atraídos por recursos disponíveis nas flores (por exemplo: néctar, pólen e óleo) e garantem o transporte de pólen e a reprodução das espécies. O fruto envolvendo a semente pode fornecer proteção e auxiliar no processo de dispersão. Ciclo de Vida: Formação das Sementes Nas Espermatófitas (plantas com sementes), a reprodução tem como objetivo central a formação da semente, que posteriormente será dispersa e germinada em um ou outro local. Nas Angiospermas esse processo inicia-se com a formação das células reprodutivas no interior das flores e depende de uma série de acontecimentos para ser efetivada. Abaixo iremos detalhar a 26 microsporogênese, microgametogênese, megasporogênese, megagametogênese, dupla fecundação e formação da semente. As células reprodutivas são formadas a partir da microsporogênese e megasporogênese no interior da antera e do ovário, respectivamente. A antera, formada inicialmente por uma massa de células diferenciadas apenas da epiderme, diferencia-se em quatro grupos de células férteis (esporógenas) rodeadas por células estéreis. As células estéreis desenvolvem-se na parede do saco polínico e sua camada mais interna (tapete) possui uma função nutritiva para os micrósporos em desenvolvimento. As esporógenas tornam-se microsporócitos (diploides), os quais sofrem meiose, e dão origem a uma tétrade de micrósporos (haploides). Finalmente, a microsporogênese se finaliza com a formação dos micrósporos individuais (grão de pólen). Os grãos de pólen desenvolvem uma parede externa resistente formada por esporopolenina(exina) e uma interna, formada por celulose e pectina (intina). A microgametogênese ocorre a partir da mitose do micrósporo uninucleado. Este processo é responsável por formar a célula do tubo e a célula geradora. Paralelamente, a megasporogênese ocorre no interior do óvulo (megasporângio), que consiste de uma haste (funículo) sustentando um núcleo. O núcleo é envolvido por duas camadas (tegumentos), se expondo em apenas uma pequena região (micrópila). Nas etapas iniciais da megasporogênese, um único megasporócito (diploide) se origina e, em seguida, sofre meiose, formando quatro megásporos (haploides). Os três megásporos mais próximos da micrópila se desintegram, e o mais afastado se desenvolve no megagametófito e inicia seu crescimento. O núcleo deste megásporo funcional passa por três mitoses consecutivas, e ao final, os oito núcleos se organizam em dois grupos opostos, um grupo próximo à micrópila e outro oposto, ocorrendo na região chalazal. Em seguida, um núcleo de cada grupo migra para o centro do megásporo, formando os núcleos polares. Após este rearranjo, os núcleos da região próxima à micrópila passam a consistir em uma célula-ovo (oosfera) e duas sinérgides, e do outro lado, as células antípodas. A região que contém os oito núcleos em sete células denomina-se saco embrionário (gametófito feminino) (Fig. 1). Após a deiscência das anteras, os grãos de pólen são transportados aos estigmas (polinização), e em seguida se hidratam ao tocar a superfície estigmática resultando em sua germinação. A germinação do grão de pólen dá origem ao tubo polínico, o qual é o gametófito masculino. Comumente esse tubo acessa o óvulo através da micrópila e penetra uma das sinérgides. Em seguida, um núcleo espermático migra pelo tubo e penetra a oosfera e um segundo se une com a célula central. Este processo é denominado dupla fecundação, ocorrendo apenas nas angiospermas e em alguns representantes de Gnetophyta. Nas angiospermas, os dois núcleos polares fundem-se com as células do megagametófito, um deles une-se com a oosfera formando um zigoto diploide e outro com os núcleos polares, resultando em um endosperma frequentemente triploide. Finalmente, o zigoto 27 desenvolve-se em embrião, o núcleo primário do endosperma divide-se formando o endosperma, a parede do ovário e estruturas associadas originam o fruto, e os tegumentos se desenvolvem em envoltório da semente (Fig. 1). Fig. 1. Reprodução em Vellozia sp. (Velloziaceae). Ilustração detalhando a microsporogênese, microgametogênese, microsporogênese, megasporogênese, dupla fecundação e formação da semente. Fonte: Elaborada por A. Cabral. Origem Os primeiros fósseis atribuídos às Angiospermas são grãos de pólen com cerca de 135 milhões de anos e o primeiro fóssil com todas as partes identificáveis (i.e. folhas, ramos e flores) é estimado em cerca de 125 milhões de anos, no Cretáceo Inferior, sendo essa planta denominada Archaefructus sinensis Sun (Fig. 2). Apesar disso, estudos mais recentes utilizando datação molecular de filogenias 28 estimam o surgimento das Angiospermas para períodos anteriores, a partir do Jurássico (anterior a 145 milhões de anos). No Cretáceo Médio, muitas das principais linhagens de Angiospermas aparecem no registro fóssil, sendo que mais para o final do Cretáceo ocorreu uma diversificação ainda maior. Nesse período, as Angiospermas tornaram-se as plantas dominantes em muitos ambientes terrestres. Esse aumento da diversidade tem evidência no registro fóssil e, além disso, essa diversificação ocorreu rapidamente, ou seja, muitos registros apareceram após os primeiros fósseis. Esse fato chamou a atenção de Charles Darwin, quem considerou esse um “mistério abominável”: Como um grupo poderia ter um aumento tão grande de diversidade em tão pouco tempo? Isso o levou a hipotetizar a existência de eventos anteriores ao Cretáceo que tenham culminado nesse aumento da diversificação das plantas com flores, incluindo a hipótese de coevolução com animais polinizadores. Como as Gimnospermas, as primeiras Angiospermas produzem pólen com uma única abertura (monoaperturado), como ainda se encontra hoje entre nas Angiospermas Basais e nas Monocotiledôneas, as Eudicotiledôneas, por sua vez, apresentam um grão de pólen com três aberturas ou tricolpado, sendo essa uma sinapomorfia desse grupo. Para explicar a morfologia das primeiras flores, foram formuladas algumas hipóteses, dentre elas a Teoria Pseudantial e a Teoria Euantial ou Antostrobilar. Na primeira, a hipótese é de que as primeiras flores seriam de tamanho reduzido, unissexuais (flores masculinas e flores femininas separadas) e anemófilas (polinizadas pelo vento), enquanto para a segunda hipótese, as flores seriam grandes, hermafroditas e entomófilas (polinizadas por insetos). Por muito tempo a Teoria Pseudantial era a mais aceita, mas isso mudou recentemente com um estudo que reconstruiu a possível morfologia da flor do ancestral de todas as Angiospermas. Neste estudo, foi apresentado que as primeiras flores deviam ser grandes, hermafroditas, com inúmeras tépalas, estames e carpelos, muito similares às flores das ninféias (Nympheaceae - Angiospermas Basais), concordando a Teoria Euantial (Fig. 2). 29 Fig. 2. As primeiras Angiospermas. A: ilustração e foto do Archaefructus sinensis (modificado de Taylor et al. 2009 e Erbar 2007). B: Diagrama floral e ilustração esquemática da flor ancestral das Angiospermas. Fonte: Adaptado de Sauquet et al. 2017. A flor e suas variações morfológicas Independente da hipótese que melhor explique como uma flor surgiu, estas, morfologicamente, podem ser definidas como uma ramo modificado com crescimento determinado (crescimento que cessa após o aparecimento de uma estrutura específica, diferente de um ramo de uma árvore, que tem o crescimento indeterminado, pois continua crescendo independente do desenvolvimento de alguma estrutura específica), contendo 1 ou mais estames (com os gametas masculinos), coletivamente chamado de androceu e 1 ou mais carpelos (contendo os gametas femininos e formando 1 ou mais pistilos), coletivamente chamados de gineceu. Podem ser hermafroditas (flor perfeita), contendo ambos estames e carpelos, ou unissexuadas (flor imperfeita), contendo somente estames ou carpelos. A maioria contém perianto, ou seja, folhas modificadas na base desse ramo de crescimento determinado. Essas folhas podem estar dispostas de forma cíclica, com estruturas mais externas e mais internas em relação às estruturas reprodutivas, ou acíclicas, quando espiralados no ramo externamente às estruturas reprodutivas. Nas flores cíclicas, as folhas modificadas mais externas são as sépalas (frequentemente verdes e fotossintéticas), coletivamente chamadas de cálice; e as mais internas constituem as pétalas (frequentemente coloridas, vistosas e odoríferas), coletivamente chamadas de corola. Quando essas folhas modificadas não são diferenciáveis em cálice e corola, sendo numerosas ou não, estas são denominadas individualmente como tépalas, coletivamente chamadas de perigônio (Fig. 3). 30 Fig. 3. Esquema de uma flor e suas partes morfológicas. Fonte: Elaborada por A. Frazão. Como veremos neste capítulo, a diversidade morfológica das flores é muito grande. A diversidade de formas, cores, tamanhos, odores, entre outros está associada, possivelmente, à evolução das Angiospermas em resposta às pressões seletivas de transferência de pólen, a polinização. A transferência de pólen por animais parece ser uma caraterística já existente no ancestral de todas as Angiospermas, e além disso, a polinização em outras Espermatófitas é predominantemente anemófila (polinização pelo vento). Inúmeros mecanismos de polinização mediada por animais (Zoofilia) surgiram nas diferentes linhagens e podem caracterizar vários grupos de Angiospermas. No entanto, muitosgrupos apresentam flores com tamanhos reduzidos ou até mesmo perda de estruturas do perianto, essas são frequentemente polinizadas pelo vento ou pela água (Fig. 4). Diversidade & Hábitos As angiospermas são o grupo de plantas terrestres com maior riqueza atual, contendo c. 300 mil spp., ou seja, c. 90% de todas as Embriófitas (Fig. 5). Entretanto, essa diversidade ainda não é completamente conhecida, com c. 2.000 spp. descritas todos os anos, levando a predições de até 400– 450 mil spp. no total. Essa enorme diversidade não é homogêneamente distribuída no planeta, sendo muito mais concentrada na zona tropical, principalmente na região Neotropical, que compreende o sul do México, região sul da Flórida nos Estados Unidos da América, a América Central e a América do Sul. Só no Brasil ocorrem c. 35.500 spp., sendo o país mais biodiverso do mundo para plantas. Além disso, o Brasil conta com c. 18.800 spp. endêmicas de angiospermas, ou seja, exclusivas do país, representando c. 55% do endemismo da região Neotropical. 31 Fig. 4. Diferenças morfológicas das angiospermas e sua síndrome de polinização. A: Sapromiofilia (polinização por moscas) Aristolochia gigantea Mart. & Zucc. (Aristolochiaceae). B-C: Ornitofilia (polinização por pássaros) B: Heliconia rostrata Ruiz & Pav. (Heliconiaceae), C: Salvia guaranitica A.St.-Hil. ex Benth. (Lamiaceae). D: Anemofilia (polinização pelo vento) Rhynchospora speciosa (Kunth) Boeckeler (Cyperaceae). E-F: Melitofilia (polinização por abelhas) E: Anemopaegma prostratum DC. (Bignoniaceae), F: Leptostelma maximum D.Don (Asteraceae). G: Cantarofilia (polinização por besouros) Couroupita guianensis Aubl. (Lecythidaceae). H: Quiropterofilia (polinização por morcegos) Triania sp. (Solanaceae). Fonte das Fotos: A-G: D. Zavatin, H: N. Muchhala. Fig. 5. Diversidade relativa das plantas terrestres (Embriófitas). Fonte: Adaptada de Crepet & Niklas 2009. 32 Box 1: A Genética das Flores A variação morfológica das flores tem uma assinatura genética associada ao seu desenvolvimento. Ao longo dos anos, os pesquisadores, por meio de estudos de desenvolvimento e evolução, usando a planta modelo Arabidopsis thaliana (L.) Heynh., conseguiram compilar um modelo de genes associados ao desenvolvimento das partes florais, o modelo ABC (Fig. 6). Neste modelo, os genes estão organizados em classes do tipo A, B e C e, combinados, produzem os quatro principais órgãos florais, as sépalas, pétalas, estames e carpelos. De acordo com este modelo, sépalas são expressas pela atividade dos genes da classe A; as pétalas pela combinação da atividade de genes das classes A e B; enquanto os estames pela combinação das classes B e C, e carpelos pela atividade somente de genes da classe C. Além das atividades desses genes e suas combinações, genes da classe chamada SEPALLATA são necessários em combinação com aqueles das classes A, B e C para determinar apropriadamente a identidade dos órgãos florais. Cada um desses genes é expresso em locais específicos no primórdio floral ao qual determinarão a identidade das peças florais específicas, ou seja, na periferia do primórdio serão expressos os genes que formarão o cálice, internamente os que formarão das pétalas, e ainda mais internamente, os que formarão o androceu e gineceu. As diferentes combinações das atividades desses genes trazem uma variação observada nas flores das Angiospermas. Por isso, estudos que buscam compreender como essas interações acontecem e qual o é seu resultado, são cruciais para o melhor entendimento da base molecular relacionada à homologia de estruturas e dos mecanismos de evolução que influenciaram no surgimento dessa alta diversidade de flores existentes atualmente. Fig. 6. Esquema do modelo ABC de desenvolvimento das flores. Fonte: Elaborada por A. Frazão. Muito da alta diversidade de Angiospermas está relacionada a grande variedade de habitats e hábitos (Fig. 7) que as angiospermas podem ocorrer e apresentar. Quanto aos habitats, as angiospermas são em sua maioria terrestres, mas também podem ocorrer em ambientes aquáticos, incluindo também algumas monocotiledôneas marinhas, as quais são conhecidas como gramas- marinhas. Em ambientes terrestres, elas podem ocorrer sobre rochas (plantas rupícolas), muito comum nos campos rupestres; sobre outras plantas utilizando outra planta como suporte (epífitas), como muitas Orquídeas e Bromélias, ou ainda como parasitas, captando água e nutrientes de outras plantas, como o cipó-chumbo ou a erva-de-passarinho; e em diferentes climas e solos, desde espécies desérticas, com enorme resistência a seca até duas espécies que ocorrem na Antártida; plantas 33 insetívoras, as quais habitam solos pobres e conseguem parte dos seus nutrientes digerindo pequenos animais. Quanto ao hábito, as Angiospermas apresentam enorme variação, podendo ser árvores com até c. 100 metros de altura, como uma espécie de Eucalipto (Myrtaceae), na Tasmânia, até ervas aquáticas do gênero Wolffia (Lemnaceae) com menos de 1 milímetro; são também arbustos, escandentes ou eretos; trepadeiras herbáceas ou lenhosas, conhecidas como lianas; arvoretas ou subarbustos. Ainda, podem ser perenes ou efêmeras, existindo grande quantidade de ervas anuais ou bianuais que após a floração e frutificação logo perecem. Fig. 7. Diferentes hábitos e habitats das Angiospermas. A: Terrestre (Ruellia makoyana Hort.Makoy ex Closon, Acanthaceae). B: Aquático (Nymphaea sp., Nymphaeaceae) C: Rupícola (Acianthera teres (Lindl.) Luer, Orchidaceae) D: Epífita (Cattleya violacea Berr, Orchidaceae) E: Parasita (Phoradendron quadrangulare (Kunth) Griseb., Santalaceae) F: Insetívora (Pinguicula sp., Lentibulariaceae). Fonte: Fotos de D. Zavatin. Filogenia As Angiospermas foram classificadas classicamente em dois grandes grupos, as Monocotiledôneas e as Dicotiledôneas, as quais eram caracterizadas, principalmente, pelo número de cotilédones nas sementes. Atualmente, essa classificação não é mais adotada, dado que, o estado de caráter “dois cotilédones nas sementes” são compartilhados por todas as Espermatófitas, com exceção das Monocotiledôneas. Portanto, essa é uma característica simplesiomórfica e o grupo “Dicotiledôneas” não constitui uma linhagem (ou seja, não é monofilético). A classificação mais atual das Angiospermas segue o Angiosperm Phylogeny Group IV (APG IV 2016) onde normalmente são tratadas em quatro grandes grupos: Grado ANA, Magnoliídeas, Monocotiledôneas e Eudicotiledôneas (Fig.8) e Tabela 1. O posicionamento das ordens Chloranthales e Ceratophyllales ainda é incerto, pois estes grupos têm aparecido em diferentes posicionamentos em trabalhos recentes. 34 Com exceção do Grado ANA, esses três grandes grupos são sustentados por sinapomorfias moleculares e morfológicas. Fig. 8. Principais linhagens das Angiospermas: Grado ANA, Magnoliídeas, Monocotiledôneas, Eudicotiledôneas. Fonte: APG IV 2016, modificado. O Grado ANA é formado pelas ordens Amborellales, Nymphaeales e Austrobaileyales. Essas ordens não formam um grupo monofilético e por isso são tratados como grado, ao invés de clado. Apesar disso, o Grado ANA compartilha algumas características, como, por exemplo, a angiospermia (fechamento do carpelo em torno do óvulo) predominantemente pela via de secreção (exceção: Nymphaeaceae e algumas Schisandraceae, antigas Illiciaceae), gametófito feminino com 4 núcleos e endosperma diploide 2n (com exceção de Amborellales, que apresenta 9 núcleos e endosperma triploide (3n) (Fig. 9). Fig. 9. A: Gametófito feminino com 4 núcleos (2 Sinérgides + 1 Oosfera + 1 Núcleo polar) presente em Austrobaileyales e Nymphaeales. B: Gametófito feminino com 8 núcleos (2 Sinérgides + 1 Oosfera + 2 Núcleos polares + 3 Antípodas) presentes em todas as angiospermas com exceção do grado ANA. C: Gametófito feminino com 8 núcleos (3 Sinérgides+ 1 Oosfera + 2 Núcleos polares + 3 Antípodas) presentes em Amborellales. Sinérgides: representados em vermelho; oosfera: representados em amarelo, antípodas: representados em marrom, núcleos polares: representados em azul. cc: célula central; pn : núcleos polares. Fonte: Friedman & Ryerson 2009, adaptado. 35 A ordem Amborellales apresenta uma única família, Amborellaceae, e uma única espécie Amborella trichopoda Baill. Essa espécie é lenhosa e apresenta somente traqueídes no xilema. Os indivíduos são dioicos e suas flores unissexuadas, apresentam tépalas espiraladas e o grão de pólen é monoaperturado. A ordem Nymphaeales apresenta 3 famílias, 6 gêneros e 74 espécie. A família mais diversa do grupo é Nymphaeaceae com 54 espécies. Essas são amplamente distribuídas e ocorrem em águas doces (lagos, lagoas e represas). Uma importante representante brasileira dessa família é a vitória-régia, Victoria amazonica (Poepp.) J.C.Sowerby. Essa família apresenta folhas grandes, flores polímeras (Fig. 10), não apresenta câmbio e possui endosperma diplóide 2n. A ordem Austrobaileyales apresenta três famílias, cinco gêneros e 100 espécies. Nessa ordem todas as espécies apresentam elementos de vaso com placas de perfuração escalariformes. Um representante conhecido dessa ordem é o Anis estrelado (Illicium verum Hook.f.), da família Illiciaceae. Fig. 10. A-B: Folhas de Victoria amazonica (Poepp.) J.E.Sowerby. C: Folhas e flores de Nymphaea sp. Fonte: Fotos A, B: D. Zavatin, C: A. Frazão. O grupo das Magnoliídeas (Fig. 11) é monofilético e é formado por quatro ordens: Magnoliales, Laurales, Piperales e Canellales, 20 famílias e cerca de 10.000 espécies. Além disso, é possível destacar os alcalóides benzilisoquinolínicos como uma possível sinapomorfia do grupo. A ordem Magnoliales é formada por seis famílias, Annonaceae, Degeneriaceae, Eupomatiaceae, Himantandraceae, Magnoliaceae e Myristicaceae e cerca de. 2.820 espécies. Além disso, podemos destacar como características desse grupo os receptáculos alongados, androceu e gineceu normalmente espiralados, embrião diminuto e endosperma abundante. A ordem Laurales é formada por sete famílias, Atherospermataceae, Calycanthaceae; Gomortegaceae, Hernandiaceae, Lauraceae, Monimiaceae e Siparunaceae, compreendendo cerca de 2.800 espécies. Essa ordem pode ser reconhecida pela presença de nós dos traços foliares unilacunares, folhas opostas e presença de hipanto. São exemplos de espécies dessa ordem o abacate (Persea americana Mill.) e a canela (Cinnamomum verum J.Presl.), da família Lauraceae, o boldo chileno (Peumus boldus Molina), da família Monimiaceae e as espécies ornamentais do gênero Calycanthus L., da família Calycanthaceae. A ordem Piperales é formada por quatro famílias: Aristolochiaceae, Hydnoraceae, Piperaceae e Saururaceae e cerca de 4.090 espécies. Essa ordem apresenta como características, um câmbio com 36 baixa atividade e folhas cordiformes. São exemplos dessa ordem as espécies de Aristolochia, da família Aristolochiaceae com suas peculiares flores, popularmente conhecidas como jarrinha, cipó mil-homens, milome ou papo-de-peru, as espécies ornamentais do gênero Peperomia, da família Piperaceae e o pari-paroba (Piper umbellatum L.) e a pimenta-do-reino (Piper nigrum L.), também da mesma família. A ordem Canellales é formada por duas famílias: Canellaceae e Winteraceae e cerca de 90 espécies. Esse grupo possui como sinapomorfias estames espirais, tecido transmissor do tubo polínico bem diferenciado, tegumento externo com apenas duas camadas de células e exotesta paliçada. Dentre as espécies mais conhecidas do grupo estão a casca-de-anta (Drimys winteri J.R.Forst. & G.Forst.), utilizada como ornamental e medicinal. Fig. 11. Diversidade das Magnoliídeas. A - Guatteria sellowiana Schltdl. (Annonaceae). B - Magnolia sp. (Magnoliaceae) C - Drymis sp. (Winteraceae). D - Mollinedia schottiana (Spreng.) Perkins (Monimiaceae). Fonte: Fotos A, C, D: D. Zavatin, B: C. Ulloa. As Monocotiledôneas formam um grupo monofilético, ou seja, compartilham um ancestral comum exclusivo entre elas. Esse grupo é diverso e apresenta cerca de 60.000 espécies distribuídas em 11 ordens. Podemos citar a presença de apenas um cotilédone na semente e a presença de corpos proteicos cuneiformes nos plastídios das células dos elementos crivados do floema, como sinapomorfias morfológicas do grupo. Além disso, a perda do câmbio vascular é uma característica marcante do grupo, a qual possibilitou o surgimento de uma série de características diagnósticas para o grupo, como por exemplo: a venação paralelinérvea, o crescimento por meio de rizomas e a limitação no número de folhas. Outras características marcantes são as flores trímeras, o pólen monoaperturado, raízes fasciculadas, bainha na base das folhas, presença de bulbos e o estelo do tipo atactostelo. A ordem Asparagales é composta por 14 famílias e cerca de 36.260 espécies. Essa ordem é caracterizada por possuir fitomelanina na testa da maioria das sementes, com exceção de Orchidaceae. Essa é a família mais diversa da ordem e de todas as Angiospermas com cerca de 26.000 espécies e apresenta algumas características diagnósticas como flores ressupinadas, pétala modificada em 37 labelo, ginostêmio, pólens agrupados em polínias e raízes do tipo velame (Fig. 12). Podemos destacar o uso dessa família como planta ornamental, por exemplo o gênero Cattleya Lindl. e a baunilha (Vanilla spp.), muito usada na culinária. Fig. 12. Diversidade de Orchidaceae: A - Prosthechea sp. B - Bifrenaria aureofulva (Hook.) Lindl. C - Cattleya elongata Barb.Rodr. D - Vanda sp. Fonte: Fotos de D. Zavatin. As ordens Arecales, Commelinales, Poales e Zingiberales são chamadas de Monocotiledôneas Commelinídeas. Essas plantas apresentam inflorescência com bráctea e corpos de sílica nas folhas e, majoritariamente, o ovário é súpero e as flores são diclamídeas (com verticilos organizados em cálice e corola) e heteroclamídeas (cálice a corola diferenciáveis). Além disso, esse grupo é constituído por 30 famílias e cerca de 23.500 espécies. São exemplos de plantas dessas ordens o açaí (Euterpe oleracea Mart.), da família Arecaceae, a trapoeraba (Commelina benghalensis L.), planta medicinal da família Commelinaceae, o trigo (Triticum spp.), da família Poaceae e o gengibre (Zingiber officinale Roscoe) da família Zingiberaceae. Poales apresenta 14 famílias e 18.875 espécies. Além disso, podemos listar algumas características da ordem como a perda das ráfides, inflorescências indeterminadas e a presença de sílica nas células epidérmicas. Suas principais famílias são Bromeliaceae, Cyperaceae e Poaceae (Fig. 13). As espécies de Bromeliaceae podem ser epífitas ou rupícolas, apresentam folhas alternas espiraladas, serrilhadas, escamas epidérmicas capazes de absorver água e normalmente formam uma roseta, a qual pode acumular água. Dessa forma, algumas espécies de Bromeliaceae conseguem sobreviver em ambientes xéricos. Podemos citar o abacaxi (Ananas comosus (L.) Merril) como um conhecido exemplar dessa família, a qual apresenta cerca de 3.600 espécies. Poaceae apresenta grande importância econômica por possuir espécies base para a alimentação humana e animal, além de serem usadas com biocombustíveis, como, por exemplo, o arroz (Oryza sativa L.), o milho (Zea mays L.) e a cana-de-açúcar (Saccharum officinarum L.). A família apresenta cerca de 11.000 espécies distribuídas em todo o planeta. Algumas características dessas famílias são as folhas dísticas, com bainha aberta, lígula, presença de um meristema intercalar, que permite que as folhas dessas plantas 38 cresçam mesmo após a danificação ou perda do meristema apical, inflorescências organizadas em espiguetas, com flores pequenas e gineceu com dois estigmas plumosos. Além disso, algumas espécies apresentam
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