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Estudo Dirigido (5) para a Disciplina Diversidade Vegetal e Fungos – ACH 4095 Aluno: _______________________________________________________RA:__________________ As linhagens que compõem as “Pteridófitas” desenvolveram novidades evolutivas que efetivamente permitiram que estas ocupassem o ambiente terrestre. A origem das samambaias e licófitas é muito antiga. Os primeiros fósseis de organismos semelhantes a elas datam de 425 milhões de anos, período geológico conhecido como Siluriano Médio. A partir do Carbonífero (há cerca de 360 milhões de anos atrás) houve uma ampla diversificação e irradiação desse grupo que já foi dominante nos ecossistemas terrestres. Até o período Triássico (cerca de 245 milhões de anos atrás), há registros fósseis que evidenciam a existência de verdadeiras florestas com licófitas de até 35 m de altura. Que características essas linhagens apresentariam e que teriam permitido esse tamanho desproporcional em relação às “Briófitas”? Como já dito anteriormente, as “Briófitas” apresentaram também apresentaram novidades evolutivas essenciais para a ocupação do ambiente terrestre, mas estas estavam predominantemente presentes na fase gametofítica. Uma novidade evolutiva relacionada a fase esporofítica nas “Briófitas” seria a presença de Linhagens extintas e Adaptações para a Ocupação do Ambiente Terrestre Nesse estudo dirigido vamos nos aprofundar em aspectos morfológicos e anatômicos das novidades evolutivas que permitiram a ocupação do ambiente terrestre pelas linhagens que compõem as “Pteridófitas”. Vamos utilizar vídeos online disponibilizados pela Univesp, nos capítulos 17 e 23 da 8ª edição do Livro Biologia Vegetal. Nesse vídeo (https://www.britannica.com/plant/fern) podemos visualizar algumas das novidades evolutivas observada nas “Pteridófitas”. Mais vídeos e links são incorporados ao texto para facilitar a obtenção das repostas! esporoporelina que protege os meiósporos, característica que é conservada em todas as plantas terrestres contra a decomposição e a dessecação destes. Nas linhagens das “Pterifófitas” outras novidades evolutivas consolidaram a ocupação do ambiente terrestre pelas plantas vasculares. A colonização do ambiente terrestre pelas plantas vasculares envolveu mais mudanças morfológicas e reprodutivas. Elas estavam relacionadas com: • A fixação ao substrato e obtenção de água e nutrientes do solo: ex: rizóides, raízes; • Ao transporte dos componentes e produtos da fotossíntese: ex. células condutoras; • Proteção contra dessecamento e trocas gasosas: ex. epiderme, poros; • Suporte mecânico: ex. caulídio, caule; • Aumento da eficiência metabólica (fotossíntese): ex. folhas, parênquima; • Especialização reprodutiva: ex: esporófito com mais de um esporângio, megaesporangiado. Rhynia (Filo Rhyniophyta), uma planta fóssil considerada uma “Pteridófita”, era uma planta sem raízes, sem folhas e portadora de esporos organizados em esporângios terminais. Essa planta fóssil foi preservada em um tipo de rocha orgânica (silício córneo) encontrado na localidade de Rhynie na Escócia. Outros fósseis observados nesse depósito pertencem aos Filos Zosterophyllophyta e Trimerophytophyta, linhagens também extintas (Figura 1), consideradas ancestrais das plantas vasculares terrestres. Uma das formas mais comuns observada nesse depósito, tinha cerca de 18 cm de altura e possuía células condutoras de água! Essas plantas vasculares primitivas apresentavam eixos ramificados dicotomicamente (divididos em duas partes iguais), nos quais faltavam folhas e raízes. Posteriormente várias diferenças surgiram no corpo das plantas vasculares, levando a diferenciação de raízes, caule e folhas, que constituem os órgãos das plantas vasculares. Figura 1: Imagem do gênero Rhynia destacando o esporângio terminal e do gênero Zosterophyllum com vários esporângios laterais ao longo de um eixo apical dos caules. Havia, portanto, uma força seletiva a favor da obtenção de luz (crescer em altura) para realizar fotossíntese, mas isto provocava a necessidade de se transportar água até os órgãos que a realizassem, pois, a água é a doadora de elétrons para que o processo de fotossíntese ocorra. Mas, em contrapartida, esses órgãos teriam que lidar com a necessidade de obter, transportar e reter água suficiente para ajudar a prevenir a murcha, o carreamento de minerais dissolvidos, como também resfriarem as plantas quando necessário. O desenvolvimento de um sistema para o transporte de água e solutos nos órgãos das plantas selecionou aquelas formas que desenvolveram um sistema de vascularização. Quanto ao desenvolvimento de novas características morfológicas relacionadas ao suporte mecânico, contra o dessecamento e para a realização de trocas gasosas, pergunta-se: Obs: a vídeo-aula 7 – Univesp – Epiderme - https://www.youtube.com/watch?v=Wrkf-4-bE8M e a leitura da introdução do Capítulo 16 podem auxiliar na obtenção dessas respostas. 1. Que substância adicionada à parede celular vegetal auxilia na sustentação do caule e permitiu o crescimento em estatura das plantas vasculares? R: _____________________________________________________________________________________________ 2. Como são denominados os revestimentos que as células epidérmicas secretam para o exterior e a impermeabilizam? R: _____________________________________________________________________________________________ 3. Que estrutura anatômica se desenvolveu no sistema dérmico que permitir efetuar e controlar as trocas gasosas nas plantas vasculares? R: _____________________________________________________________________________________________ Para as plantas vasculares reconhecemos com partes constituintes de uma vegetal o sistema caulinar e o sistema radicular. O conjunto de raízes forma o sistema radicular, que fixa a planta e absorve água e sais minerais do solo. O caule e folhas juntos formam o sistema caulinar, com os caules originando órgãos fotossintetizantes especializados, as folhas, dispostas para a captura da luz solar. Os diferentes tipos de células dos órgãos das plantas estão organizados em tecidos e os tecidos estão organizados em sistemas de tecidos. Três sistemas de tecido ocorrem em todos esses órgãos: o dérmico, o vascular e o fundamental. O sistema dérmico forma a cobertura externa do corpo da planta. O sistema vascular compreende os tecidos condutores, o xilema e o floema, e está imerso no sistema fundamental, que preenche o corpo da planta. Assista o vídeo abaixo e responda sobre os tecidos fundamentais que constituem as plantas vasculares e relacionadas ao ciclo de vida das “Pteridófitas” visualizado no exercício anterior: https://www.youtube.com/watch?v=VBLDovqrJh4 4. Em quem fase do ciclo de vida as “Pteridófitas” se observam as caraterísticas morfológicas que aumentaram o sucesso de ocupação do ambiente terrestre? Qual a ploidia das células dessas estruturas nas Pteridófitas? R: _____________________________________________________________________________________________ 5. Nos Musgos são observados os caulídios, filídios e os rizóides. Por que elas são consideradas análogas ao caule, folha e raízes dos demais grupos de plantas terrestres? R: _____________________________________________________________________________________________ 6. Visualizando o gamétófito no livro de Biologia Vegetal (Raven) na figura 16.35 na página 328 por que as estruturas de fixação são chamadas de rizóides? R: _____________________________________________________________________________________________ 7. Quais os sistemas de tecidos compõem o corpo dos vegetais e quais suas funções? R: _____________________________________________________________________________________________ R: _____________________________________________________________________________________________ R: _____________________________________________________________________________________________ 8.Cite funções e características do Parênquima. R: _____________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 9. Cite os tipos de Parênquimas e suas adaptações. R: _____________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 10. Quais são os tecidos de sustentação e como os podemos reconhecer? R: _____________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 11. Como podemos distinguir entre os tipos de tecidos de sustentação? _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ Xilema e Floema Nas plantas vasculares, o xilema e o floema são os tecidos que transportam água e/ou açúcar e nutrientes orgânicos por toda a planta. Nas árvores, o floema e outros tecidos compõem a casca, daí deriva o seu nome, da palavra grega para " φλοιός" (phloiós – cortiça - súber), enquanto o nome xilema advém da palavra grega ξύλον que significa "madeira". A presença desses tecidos determina chamarmos estruturas vegetais de folhas caules e raiz. As células especializadas que conduzem água e sais minerais para cima a partir das raízes, bem como as células envolvidas no transporte ou na translocação de substâncias sintetizadas no mesofilo foliar (região entre a superfície adaxial – acima - e abaxial – abaixo da folha) e outros tecidos, são agrupadas em faixas ou feixes bem definidos, denominadas feixes vasculares. Nas folhas, o sistema vascular pode ser pensando como um sistema de afluentes que alimentam um grande rio. O sistema do xilema funcionaria ao contrário, da nervura central de uma folha, para as nervuras de menor calibre! Já o floema captaria os materiais advindo dos processos fisiológicos (compostos fotoasssimiliados) realizados nas folhas das células a partir de nervuras secundárias e terciárias para as nervuras de maior calibre! No vídeo https://www.britannica.com/plant/fern vocês podem visualizar esse sistema de nervuras na folha. O xilema é um tecido complexo no qual também encontramos células vivas e mortas, enquanto o floema é composto de células vivas que transportam a seiva. A seiva do floema é rica em açúcar e é feita em áreas fotossintéticas da planta. Os açúcares e outras substâncias são transportados para partes não fotossintéticas da planta, como as raízes, ou para estruturas de armazenamento, como tubérculos ou bulbos. Em 1930, o fisiologista alemão Ernst Munch propôs a hipótese do fluxo de pressão para explicar o mecanismo da translocação do floema (o transporte de alimentos em uma planta pelo floema). Esse processo é realizado por um processo chamado carregamento de floema em uma fonte e descarga em um dreno, o que causa um gradiente de pressão que leva o conteúdo do floema para cima ou para baixo da fonte para a dreno. Nas folhas, a fonte de açúcar, o xilema e o floema estão localizados próximos ao tecido fotossintético, que retira a água do xilema e, através do transporte ativo, carrega açúcar (e outros produtos da fotossíntese) no floema que migra em direção ao dreno. À medida que os nutrientes orgânicos se acumulam no floema, a água se move para dentro desse tecido por osmose, criando pressão que empurra a seiva para baixo ou para cima do tubo. No dreno, a concentração de açúcar livre é menor do que no tecido. Esse gradiente de concentração de açúcar faz com que as células transportem ativamente solutos dos elementos do floema para o tecido do dreno. A água segue por osmose, mantendo o gradiente. O movimento no floema é variável, enquanto no xilema o movimento é unidirecional (para cima). O fluxo a granel move a seiva do floema de uma fonte de açúcar para o dissipador de açúcar (dreno) por meio de pressão. Uma fonte de açúcar é qualquer parte da planta que produz açúcar por fotossíntese ou libera açúcar quebrando o amido. As folhas são a principal fonte de açúcar. Os drenos de açúcar são órgãos de armazenamento que consomem água ou açúcar. Desenvolver órgãos que produzem sementes (como frutas) sempre são tipos de dreno. Os órgãos de armazenamento, incluindo tubérculos e bulbos, podem ser uma fonte ou um dreno, dependendo da época do ano. Durante o período de crescimento da planta, geralmente na primavera, os órgãos de armazenamento fornecem açúcares para os drenos nas diversas áreas de crescimento da planta. Após o período de crescimento, os órgãos de armazenamento armazenam carboidratos, tornando-se drenos. Devido a esse fluxo multidirecional, juntamente com o fato de que a seiva não pode se mover facilmente entre as células adjacentes que o compõe, não é incomum que a seiva possa fluir em direções opostas entre os feixes de floema. Tanto para o xilema e o floema são compostos por células nas Traqueófitas! Entretanto há diferenças ente os tipos de células que os formam dependendo da linhagem de plantas terrestres em consideração. Mas informações podem ser obtidas em http://www.anatomiavegetal.ib.ufu.br/Xilema_texto.htm e http://www.anatomiavegetal.ib.ufu.br/Floema_texto.htm. Na videoaula https://www.youtube.com/watch?v=cBD9hVaNVw4 sobre o Xilema, e na videoaula sobre o Floema - https://www.youtube.com/watch?v=d2Cd5yCVgqI – vocês podem obter as respostas das questões que focam nas diferenças das células que os compõem entre as linhagens das Pteridófitas, Gimnospermas e Angiospermas! 12. Por que o xilema é considerado um tecido complexo? R: _____________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 13. Que tipos de compostos são observados na seiva do xilema? R: _____________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 14. Na parede secundária que composto químico adicional é observado e auxilia na sustentação do vegetal? R: _____________________________________________________________________________________________ 15. Quais são os dois tipos de células condutoras ou elementos traqueais do xilema? Eles são vivos? R: _____________________________________________________________________________________________ 16. Como podemos diferenciar os tipos de células condutoras do xilema? R: _____________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 17. Qual a ocorrência dos dois tipos de elementos condutores entre as linhagens de plantas vasculares considerando suas homologias? R: _____________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ 18. Como é denominada a célula condutora da seiva do floema presente em todas as plantas vasculares? R: _____________________________________________________________________________________________ 19. Como está composta a seiva do floema? R: _____________________________________________________________________________________________20. Quais as diferenças básicas entre as células do floema das Gimnospermas e das Angiospermas? R: _____________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________ Referência Bibliográfica Adicional Zuqui, G. et al. 2008. Guia de Samambaias e Licófitas da Rebio Uatumã – Amazônia Central. INPA. Manaus. 316p. Cutler, D.F. et al. 2011. Anatomia Vegetal: uma abordagem aplicada. Porto Alegre: Artmed. 304p.