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VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 36 Curso de Biologia grupo.) São as gimnospermas mais comuns na atualidade, compreendendo cerca de 550 espécies em 50 gêneros, de espécies como pinheiros, abetos, sequoias e araucárias. Detalhe de estróbilo feminino (pinha) em Pinus. Observe as folhas em agulha que justificam o termo “aciculifoliados” para os pinheiros. São plantas abundantes em regiões temperadas, chegando a formar vegetações extensas, como as taigas, no hemisfério Norte, e a mata de araucária, no Sul do Brasil (do Paraná até o Rio Grande do Sul). A mata de araucária está atualmente muito reduzida, principalmente em função da exploração feita pelo homem da madeira do pinheiro-do-paraná, planta predominante nessa mata, cuja espécie é a Araucaria angustifolia. Os pinheiros, como o pinheiro-do-paraná, são as gimnospermas mais conhecidas. O do gênero Pinus, nativo da Europa e dos Estados Unidos, foi introduzido com sucesso no Brasil, tendo se adaptado bem na região Sul, onde o clima é mais frio. As coníferas podem apresentar plantas de grande porte, como as sequoias (Sequoia sempervirens), que ocorrem na Califórnia (Estados Unidos). Essas plantas chegam a atingir 120 metros de altura e o diâmetro de seus troncos, 12 metros. Estima- se que as atuais tenham aproximadamente 4 mil anos de idade. As coníferas são profundamente adaptadas a climas frios e secos, através de adaptações como caules com súber espesso para funcionar como isolante térmico, folhas aciculifoliadas com uma pequena superfície de transpiração e adaptadas ao mínimo acúmulo de neve. São também plantas heliófilas, necessitando de bastante sol para seu desenvolvimento. A forma cônica de pinheiros possibilita uma grande superfície de exposição ao sol, bem como a presença de folhas somente na cúpula de uma araucária pode ser justificada pela morte das folhas localizadas abaixo da cúpula por estarem à sombra das demais folhas. Apesar da inexistência de frutos, em coníferas da família dos taxos, a semente é rodeada por uma cúpula carnosa, denominada arilo, que atrai pássaros e outros animais para ajudar na dispersão da semente. Ao contrário de Ginkgo e cica, os gametas masculinos não mais são flagelados, e o tubo polínico os conduz até os gametas femininos para a fecundação. Cúpula de Araucaria angustifolia (pinheiro-do-paraná). Divisão Gnetophyta As gnetáceas correspondem atualmente a apenas 70 espécies de 3 gêneros, Gnetum, Ephedra e Welvitschia. Gnetum inclui árvores e trepadeiras de regiões tropicais. Ephedra corresponde a arbustos com folhas não muito bem caracterizadas, em forma de escama, e é encontrado em áreas desérticas. Welvitschia é provavelmente a planta vascular vivente mais bizarra, com a maior parte de seu enorme caule enterrado em solo arenoso, ficando exposto somente um disco do qual parte duas imensas folhas de até 3 metros de comprimento que se dividem espontaneamente, dando a impressão de serem várias. Este gênero habita os desertos da costa atlântica da África, e seus representantes vivem por mais de 100 anos. As plantas gnetófitas são as gimnospermas que mais guardam semelhanças com as angiospermas. Em certas espécies, ocorrem estróbilos com inflorescências (lembrando o que ocorre com algumas flores verdadeiras), além da presença de elementos de vasos no xilema (típicos de angiospermas, enquanto em gimnospermas em geral ocorrem traqueídes) e da ausência de arquegônios em Gnetum e Welvitschia. Podem ainda ser citados a existência de estruturas semelhantes aos estames de flores verdadeiras para a produção de pólen (que é inclusive normalmente transportado por animais como insetos, e menos efetivamente pelo vento), a existência de um duplo tegumento no óvulo, como ocorre em angiospermas, e a existência de dupla fecundação no gênero Ephedra. Apesar de não terem originado as angiospermas, as gnetófitas devem ter um ancestral comum bem próximo com elas. Assim como ocorre em cicas, apesar da polinização anemófila ser a mais comum, em certas espécies ocorre polinização entomófila. Assim como ocorre em coníferas, e ao contrário de Ginkgo e cica, os gametas masculinos não mais são flagelados, e o tubo polínico os conduz até os gametas femininos para a fecundação. VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 37 Curso de Biologia Reprodução sexuada em gimnospermas Assim como ocorre em pteridófitas selaginelas, as plantas gimnospermas são heterosporadas, com a formação de micrósporos masculinos e de megásporos femininos, tendência que se mantém no grupo das angiospermas, que será estudado mais à frente. Como exemplo de ciclo de vida de gimnosperma, será estudado o do pinheiro do gênero Pinus, onde as estruturas envolvidas com a reprodução sexuada são ramos especiais férteis formados a partir de folhas modificadas denominadas esporófilos; esses ramos são os estróbilos. Esses estróbilos estão localizados no esporófito (2n), fase duradoura da planta. Os microstróbilos masculinos contêm microsporângios (ou androsporângios) masculinos (2n), formados de folhas modificadas chamadas escamas ou microsporófilos (ou androsporófilos), e formadores, por meiose, de esporos masculinos (n), micrósporos (ou andrósporos). Já os megastróbilos femininos, também conhecidos como pinhas ou cones, contêm megasporângios (ou ginosporângios) femininos (2n), formados de folhas modificadas chamadas escamas ovulíferas ou megasporófilos (ou ginosporófilos), e formadores, por meiose, de esporos femininos (n), megásporos (ou ginósporos). Em Pinus, os estróbilos masculinos e os femininos ocorrem em um mesmo indivíduo. Detalhe de ramos de Pinus, que possui estróbilos feminino (megastróbilo) e masculino (microstróbilo) em um mesmo indivíduo. Nos microstróbilos desenvolvem-se microsporângios, nos interior dos quais formam-se, por meiose, vários micrósporos haploides. Ainda protegidos pela parede do esporo, os micrósporos dão origem aos gametófitos masculinos, falando-se, nesse caso, em desenvolvimento endospórico do gametófito. O gametófito masculino é formado inicialmente por quatro células. Duas degeneram, ficando apenas a célula do tubo, ou vegetativa, e a célula geradora, ou generativa. A parede do micrósporo desenvolve duas projeções laterais em forma de asas. O micrósporo assim modificado passa a ser chamado de grão de pólen. Grãos de pólen de gimnosperma: estrutura derivada de um micrósporo. Possui externamente duas expansões laterais em forma de asa, desenvolvidas a partir da parede do micrósporo. Em seu interior está o gametófito masculino, imaturo, formado por duas células haploides: a célula do tubo ou vegetativa e a célula geradora ou generativa. Nos megastróbilos, desenvolvem-se os megasporângios, cada um deles revestido por tegumentos. Cada megasporângio revestido por tegumentos recebe o nome de óvulo. Em gimnospermas, portanto, o óvulo não é o gameta feminino, e sim o megasporângio revestido por tegumentos. A massa de células no óvulo, interna ao tegumento, é denominada nucelo. Óvulo de gimnosperma: megasporângio revestido por tegumentos. Pelo amor de Deus, não é o gameta feminino, que corresponde à oosfera. VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 38 Curso de Biologia Em cada óvulo existe um orifício no tegumento denominado micrópila. No megasporângio, uma única célula origina quatro células haploides, ao sofrer meiose. Destas, três degeneram e apenas uma passa a ser o megásporo funcional (n). Formação de megásporos em gimnosperma. Em determinadas épocas do ano ocorre a polinização: os grãos de pólen são liberados e, em função de suas projeções laterais, facilmente transportados pelo vento (polinização anemófila); alguns deles podem passar através da micrópila do óvulo, atingindo uma pequena cavidade do ápice do megasporângio, denominadacâmara polínica, geralmente contendo líquido secretado pelo óvulo. As gimnospermas são as primeiras plantas terrestres a se tornarem independentes da água para sua reprodução, graças ao grão de pólen e ao tubo polínico. Após a polinização, o megásporo funcional (n) sofre várias divisões mitóticas, dando origem a um gametófito feminino (n), chamado de megagametófito ou megaprótalo, onde se diferenciam dois ou três arquegônios (n) na região próxima à micrópila. Em cada arquegônio diferencia-se apenas um gameta feminino, a oosfera (n). Enquanto isso, o grão de pólen, localizado na câmara polínica, inicia sua germinação. A célula do tubo desenvolve-se, dando origem a uma estrutura longa denominada tubo polínico. Essa estrutura perfura os tecidos do megasporângio e vai crescendo pelo nucelo até atingir o arquegônio, também de maneira bastante lenta, como ocorre com a germinação do megásporo funcional. A célula geradora então se divide, originando dois núcleos espermáticos, que se dirigem para o tubo polínico. Esses núcleos espermáticos são os gametas masculinos das gimnospermas. Um deles fecunda a oosfera, gerando um zigoto (2n); o outro sofre degeneração. Comumente, as oosferas de todos os arquegônios são fecundadas, cada uma delas por núcleos espermáticos de grãos de pólen distintos. Todos os zigotos começam a se transformar em embriões (2n) (poliembrionia), mas, em geral, apenas um deles se desenvolve. Todo esse processo, da polinização à fecundação, é muito lento, durando cerca de 15 meses em Pinus. Fecundação em gimnosperma. O embrião (2n) permanece no interior do gametófito feminino (n), que acumula substâncias nutritivas, dando origem a um tecido nutritivo haploide denominado endosperma (n). Enquanto isso, os tegumentos endurecem, passando a formar uma estrutura denominada casca ou tegumento. Ao conjunto de casca (2n), nucelo do megasporângio (2n), endosperma (n) e embrião (2n) dá-se o nome de semente. Esta permanece presa ao estróbilo até amadurecer, quando então se desprende e cai ao solo. Encontrando condições adequadas, inicia a germinação, originando um novo indivíduo diploide, o esporófito, que reiniciará o ciclo. Semente de gimnosperma. Os megastróbilos são em geral globosos, grandes, e comumente denominados pinhas. Estas, após a fecundação, formam várias sementes contendo um embrião em seu interior. São as sementes comestíveis conhecidas por pinhão. A semente é constituída por: - casca ou tegumento da semente (2n): resultante do espessamento do tegumento do óvulo; - nucelo do megasporângio (2n); - embrião (2n): resultante da fecundação da oosfera pelo núcleo espermático, corresponde ao esporófito jovem; - tecido nutritivo ou endosperma (n): corresponde ao gametófito. Em seguida, representamos esquematicamente o ciclo de vida de uma gimnosperma. VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 39 Curso de Biologia Ciclo de vida de Pinus. GYMNOSPERMAE - Esporófito (2n): planta desenvolvida com raiz, caule, folhas, flores e sementes. - Microstróbilo (2n): flor masculina. - Megastróbilo (2n): flor feminina. - Grãos de pólen (n): esporos masculinos (micrósporos) modificados contendo sacos aéreos e o gametófito masculino em seu interior. - Gametófito masculino (n): conjunto formado por célula do tubo e célula geradora (gametófito imaturo) e tubo polínico (gametófito maduro). - Gameta masculino (n): núcleos espermáticos. - Gametófito feminino (n): megaprótalo com arquegônios; futuramente forma o endosperma para reserva nutritiva na semente. - Gameta feminino (n): oosfera. - Óvulo (2n): megasporângio revestido por tegumento. - Semente: óvulo fecundado e desenvolvido. Angiospermas As angiospermas são, assim como as gimnospermas cormófitas, traqueófitas (vasculares), embriófitas, espermatófitas, sifonógamas e fanerógamas. As duas diferenças primordiais consistem na existência de flores verdadeiras contendo pétalas, osmóforos e nectários para a atração de agentes polinizantes, e de frutos, no interior dos quais ficam abrigadas as sementes, e que ajudam na dispersão do vegetal. Essas características fazem com que elas tenham ampla vantagem sobre os demais grupos vegetais, de modo que elas correspondem ao grupo de plantas com maior número de espécies sobre a Terra, perfazendo cerca de 90% das atuais plantas. Ocorrem em ampla diversidade de hábitats, possuindo desde espécies aquáticas, inclusive marinhas (as únicas plantas com espécies marinhas), até plantas adaptadas a ambientes áridos. Entre as angiospermas são encontradas espécies arbóreas, arbustivas, herbáceas, epífitas e parasitas de outras plantas. Há desde espécies gigantes, como a Eucalyptus regnans, que chega a medir 114 metros de altura e 19 metros de circunferência, até as microscópicas, com a Wolffia microscopica, que atinge no máximo 1 milímetro de comprimento. As angiospermas estão reunidas numa única divisão, denominada Divisão Anthophyta ou Magnoliophyta, que se divide em duas classes: a Classe Monocotyledones ou Lilliopsida e a Classe Dicotyledones ou Magnoliopsida. Monocotiledôneas e Dicotiledôneas Monocotiledôneas comuns são as das famílias das gramíneas (milho, trigo, cana-de-açúcar, bambu, etc) e das palmáceas (palmeiras, coqueiros...). Dicotiledôneas são a maioria das angiospermas, com destaque para a família das leguminosas (plantas cujas sementes estão em vagens, frutos secos: feijão, soja, ervilha, etc...). VestCursos – Curso de Biologia – Prof. Landim – www.VestCursos.com.br 40 Curso de Biologia As principais características que permitem distinguir as monocotiledôneas das dicotiledôneas estão resumidas no quadro a seguir: Monocotiledôneas Dicotiledôneas Nº de cotilédones 1 2 Raiz Fasciculada ou “em cabeleira”, onde não há raiz principal (a radícula que emerge da semente degenera, daí não haver raiz principal), com todas as radicelas sendo raízes adventícias (provenientes do caule) Pivotante ou axial, onde há uma raiz principal de onde saem raízes secundárias (a radícula do embrião não degenera) Caule (morfologia) Com nós bem definidos, sendo tipo colmo nas gramíneas (com folhas saindo de cada nó) e estipe nas palmáceas (com folhas apenas na cúpula do caule) Com nós não definidos, sendo normalmente do tipo tronco Caule (histologia) Xilema e floema difusos (atactostélico) Anel de xilema por dentro e anel de floema por fora (eustélico) Folha Invaginante (sem pecíolo e com grande bainha saindo direto do caule) e paralelinérvea (com nervuras paralelas) Normalmente peciolada (com pecíolo bem desenvolvido) e peninérvea (com nervuras reticuladas) Flor Trímera (com estruturas em número múltiplo de três) Tetrâmera ou pentâmera (com estruturas em número múltiplo de quatro ou cinco) Fruto Trímero (com lojas em número múltiplo de três) Dímero ou pentâmero (com lojas em número múltiplo de dois ou cinco) Pelo fato do grupo das dicotiledôneas não ser monofilético, atualmente a tendência é dividir esse grupo em eudicotiledôneas e dicotiledôneas basais, sendo essas últimas dotadas de traços bastante primitivos, o que nos leva a crer que são remanescentes do grupo ancestral que originou tanto dicotiledôneas como monocotiledôneas modernas. A flor das angiospermas Nas fanerógamas, as estruturas que participam da reprodução sexuada são as flores, formadas a partir de folhas modificadas, algumas estéreis para a proteção e atração de agentes polinizantes (sépalas e pétalas), e outras férteis (esporófilos, formadoras de esporos). Nas angiospermas, as flores completas são formadas por pedúnculo ou pedicelo, que suporta a flor, e um receptáculo, base da flor onde se inserem os verticilos florais. Estes são: - cálice: formado pelo conjunto de sépalas, geralmente verdes, para proteção. - corola: formada pelo conjunto depétalas, que podem apresentar várias cores, para atração de agentes polinizantes. - androceu: formado pelos estames, derivado de folhas modificadas, microsporófilos, e que constituem o sistema reprodutor masculino, sendo os produtores de grãos de pólen. - gineceu: formado pelo pistilo ou carpelo, derivado de folhas modificadas, megasporófilos, e que constitui o sistema reprodutor feminino, sendo dotado de óvulos que formarão sementes e de ovários que formarão frutos após a reprodução. Uma flor só é considerada completa quando possui os quatro verticilos florais: gineceu, androceu, corola e cálice, dispostos nessa ordem, do centro para a periferia do receptáculo floral. Flor de angiosperma Em algumas angiospermas, as flores não ocorrem em ramos isolados, mas em grupo, formando o que se chama de inflorescência. As inflorescências recebem classificações diferentes, como, por exemplo, as seguintes:
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