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23/05/2011 1 Estrutura externa e interna dos órgãos vegetais em crescimento primário: CAULE MORFOLOGIA VEGETAL • As angiospermas são as plantas terrestres mais evoluídas. • Têm raízes, caules e folhas na fase vegetativa. • Além desses órgãos, na fase reprodutiva produzem flores, frutos e sementes. Plúmula Radícula Funículo H = hipocótilo, E= epicótilo Caule : Origem • O caule pode estar presente na semente constituindo a parte superior do eixo embrionário. Às vezes não se distingue nitidamente o limite entre a radícula e o caulículo. Após a germinação, ele alonga-se. Cotilédone Raiz primária Hipocótilo Epicótilo Cotilédone Cotilédone • Germinação epígea � o hipocótilo alonga-se. • Germinação hipógea� o epicótilo alonga- se. Caule : Origem Nível do solo Caule – Função • Funções – Suporte para as folhas, flores, frutos – Transporte de seiva – Fotossíntese – Reserva de substâncias nutritivas Hipocótilo Gema apical Raiz primária • Apresenta nós, entrenós e gemas laterais, que podem desenvolver-se originando ramos com folhas e flores. Caule – Estrutura primária Gema apical Gema axilar Nó Entre-nó C re sc im en to se cu nd ár io 23/05/2011 2 Caule – estrutura longitudinal • Gemas : contém células embrionárias típicas do caule. Meristema apical Os três meristemas primários Protoderme Meristema fundamental Procâmbio Feixe vascular Ápice caulinar É formado por tecido meristemático que gera células para a diferenciação dos tecidos permanentes ou das plantas. MERISTEMAS PRIMÁRIOS OU APICAIS • Originados diretamente do embrião. • Diferenciam-se originando tecidos adultos nos ápices germinativos (ponta da raiz, caule e folhas) persistindo por toda vida da planta, responsável pelo crescimento apical (altura ou tamanho). Ex. Meristemas Primários do caule ou gemas Meristema apical do caule – visto em microscopia eletrônica de varredura Caule de mono e dicotiledôneas – estrutura tridimensional Crescimento secundário 23/05/2011 3 Caule - estrutura transversal • subdividido na maior parte das plantas em: 1) Epiderme 2) Córtex 3) Cilindro vascular (xilema + floema) 4) Medula (pith) 1. EPIDERME (sistema dérmico) 1. EPIDERME (sistema dérmico)1. EPIDERME (sistema dérmico) 1. EPIDERME (sistema dérmico) • Células de formas variadas Células de formas variadasCélulas de formas variadas Células de formas variadas • Protoplasto vivo na Protoplasto vivo na Protoplasto vivo na Protoplasto vivo na maturidade maturidadematuridade maturidade • Ausência de espaços Ausência de espaços Ausência de espaços Ausência de espaços intercelulares intercelularesintercelulares intercelulares • Parede 1º ou 2 Parede 1º ou 2Parede 1º ou 2 Parede 1º ou 2° °° ° • Presença de cutícula Presença de cutículaPresença de cutícula Presença de cutícula • Presença de células Presença de células Presença de células Presença de células epidérmicas especializadas. epidérmicas especializadas. epidérmicas especializadas. epidérmicas especializadas. – Ex:. estômatos, tricomas..... Ex:. estômatos, tricomas.....Ex:. estômatos, tricomas..... Ex:. estômatos, tricomas..... • Geralmente unisseriada Geralmente unisseriadaGeralmente unisseriada Geralmente unisseriada Caule de Ranunculus em corte transversal Legenda: epd= epiderme, ctx = córtex, fxv = feixe vascular 2. CÓRTEX2. CÓRTEX2. CÓRTEX2. CÓRTEX • Localização sub-epidérmica • Geralmente parenquimático, podendo apresentar colênquima ou esclerênquima (ex: gramíneas) • Aerênquima em algumas angiospermas aquáticas; • É comum a presença de cloroplastos • A camada mais interna do córtex pode ser formada por: - bainha amilífera (células contendo amido) em caules aéreos - células endodermóides - mais evidente em caules subterrâneos e em plantas vasculares inferiores Córtex Córtex Córtex Córtex –––– bainha amilíferabainha amilíferabainha amilíferabainha amilífera • Bainha amilífera – Fileira de células que geralmente envolve o cilindro vascular – É considerada análoga da endoderme Caule de mamona (Ricinus communis) em corte transversal Medula Córtex Presença de aerênquima no córtex Presença de aerênquima no córtexPresença de aerênquima no córtex Presença de aerênquima no córtexPresença de aerênquima no córtex Presença de aerênquima no córtexPresença de aerênquima no córtex Presença de aerênquima no córtex CÓRTEX (Exemplo)CÓRTEX (Exemplo)CÓRTEX (Exemplo)CÓRTEX (Exemplo) Corte transversal do caule de Corte transversal do caule de Corte transversal do caule de Corte transversal do caule de Miriophyllum MiriophyllumMiriophyllum Miriophyllum sp spsp sp Córtex 4. MEDULA4. MEDULA4. MEDULA4. MEDULA • Formada geralmente por células parenquimáticas • localiza-se internamente ao cilindro vascular • Podem ocorrer células esclerenquimáticas na região perimedular (periferia da medula) • Pode ter cloroplastos Legenda: ctx = Córtex; med = medula; col = colênquima; flo = floema; xil = xilema; rm = raio medular 23/05/2011 4 Cilindro vascularCilindro vascularCilindro vascularCilindro vascular • Distribuição dos tecidos pode variar bastante e o caule pode ser classificado nas plantas superiores em: – Sifonostelo – Eustelo – Atactostelo • Em samambaias a variação da estrutura do cilindro vascular é ainda maior incluindo os tipos: – Dictiostelo – Plectostelo – Protostelo – Haplostelo Estelo = coluna Estelo = colunaEstelo = coluna Estelo = colunaEstelo = coluna Estelo = colunaEstelo = coluna Estelo = coluna • sistema vascular primário do eixo da planta + tecidos fundamentais associados. • consiste somente dos tecidos primários diferenciados do procâmbio. Evolução do estelo Protostelo Protostelo Protostelo Protostelo - -- - tipos tipostipos tipos Plectostelo PlectosteloPlectostelo PlectosteloHaplostelo HaplosteloHaplostelo Haplostelo Actinostelo ActinosteloActinostelo Actinostelo Raiz de Dicotiledônea Raiz de DicotiledôneaRaiz de Dicotiledônea Raiz de Dicotiledônea Caule Caule Caule Caule ---- Tipo eusteloTipo eusteloTipo eusteloTipo eustelo Feixe vascular Medula • cilindro vascular é interrompido • Há cordões de parênquima interligando o córtex e a medula. •O conjunto dos feixes vasculares forma um cilindro “virtual”. Caule Caule Caule Caule –––– tipo eustelo 2tipo eustelo 2tipo eustelo 2tipo eustelo 2 Medula Cilindro vascular Córtex Floema Fibras Xilema Raio medular 23/05/2011 5 • Ocorre em Monocotilêdoneas Ocorre em MonocotilêdoneasOcorre em Monocotilêdoneas Ocorre em Monocotilêdoneas Caule Caule Caule Caule ---- tipo atactostelo otipo atactostelo otipo atactostelo otipo atactostelo ou astelou astelou astelou astelo Ocorre também em paleoervas (Piperales, Nympheales e Aristolochiales) Não há distinção entre medula e córtex e os feixes vasculares ficam distribuídos aleatoriamente num parênquima. Caule de monocotiledôneasCaule de monocotiledôneasCaule de monocotiledôneasCaule de monocotiledôneas Caule Caule Caule Caule ––––estrutura transversalestrutura transversalestrutura transversalestrutura transversal • Diferenciação endarca – Os elementos de vaso do xilema primário iniciam sua diferenciação “de dentro para fora”, ou seja endarca. Caule de mamona (Ricinus communis) em corte transversal Medula Córtex Protoxilema Metaxilema Sentido da diferenciação Caule Caule Caule Caule ––––estrutura transversalestrutura transversalestrutura transversalestrutura transversal Caule de Thumbergia sp em corte transversal Medula Sentido da diferenciação Caule - lacuna foliar e traço foliar • Traço foliar – Parte do tecido de xilema e floema se desvia do cilindro vascular e “entra” no pecíolo da folha • Lacuna foliar – Esse desvio geralmente resulta em uma “falha” no cilindro vascular Cilindro vascular Lacuna foliar Traço foliar 23/05/2011 6 Caule - lacuna foliar e traço foliar • Alacuna foliar consiste numa “falha” do cilindro vascular quando observado em corte transversal, pois parte do tecido vascular “desvia-se” para a folha. • O traço foliar consiste nesse(s) feixe(s) vascular(es) deslocados em relação ao cilindro vascular. • Os setores de caule que inicia o crescimento secundário geralmente já não tem folhas, mas o traço foliar que ligava a folha ao caule permanece. • A medida que tecido vascular adicional é acrescentado pelo crescimento secundário, o traço foliar fica envolvido por xilema secundário. Caule - lacuna foliar e traço foliar Caule de dicotiledôneas Caule de dicotiledôneas Caule de dicotiledôneas Caule de dicotiledôneas –––– crescimento secundáriocrescimento secundáriocrescimento secundáriocrescimento secundário Seqüência de eventos para o crescimento secundário 1) Fim do crescimento primário, com “sobras” de procâmbio entre o xilema e o floema nos feixes vasculares 2) Aparece o câmbio vascular por desdiferenciação de células parenquimáticas dos raios medulares 3) As células do câmbio vascular começam a dividir-se, produzindo células que se diferenciam em xilema que ficam internamente ao câmbio e em floema que ficam externamente a ele 4) Aparece o felogênio por desdiferenciação de células subepidérmicas 5) As células do felogênio começam a dividir-se, gerando células que se diferenciam em feloderme que ficam internamente ao felogênio e em súber que ficam externamente a ele 6) A epiderme e o córtex rompem-se e perdem-se completamente. 7) Câmbio e felogênio produzem células ao mesmo tempo, contribuindo para o crescimento em diâmetro do caule da planta 1 2 3 4 5 6 Câmbio vascular Câmbio vascular : • Localizado mais internamente no caule e na raiz, • Produz tecido vascular, à medida que o vegetal aumenta de espessura. Floema secundário (líber) Xilema secundário (lenho) 23/05/2011 7 Felogênio Felogênio ou câmbio da casca: • Localizado na parte mais externa do caule e da raiz que apresentam crescimento secundário. • Produz tecido de revestimento durante o crescimento secundário O crescimento secundário • Caules de muitas plantas apresentam aumento de diâmetro à medida que o crescimento prossegue. • O crescimento secundário é promovido pelos meristemas laterais (cambio vascular e o felogênio). 1 ano 2 anos 3 anos Caule de Tilia sp em corte transversal visto ao microscópio de luz Crescimento secundário - animação Caule de dicotiledôneas Caule de dicotiledôneas Caule de dicotiledôneas Caule de dicotiledôneas – –– – crescimento crescimento crescimento crescimento secundário secundáriosecundário secundário Caule Caule Caule Caule ---- crescimento secundáriocrescimento secundáriocrescimento secundáriocrescimento secundário • Anéis de crescimento – Consistem da alternância de lenho inicial e tardio, que se formam em diferentes condições ambientais. – São mais visíveis nas madeiras de árvores crescidas em clima marcadamente sazonal – No lenho inicial predominam células de paredes mais finas do que no lenho tardio – Geralmente pode-se saber a idade relativa de uma árvore pelo número de anéis de crescimento – Cada anel tem uma faixa de lenho inicial e outra de lenho tardio – Se as estações de crescimento forem irregulares fica prejudicada essa avaliação. – Em diversas espécies brasileiras não é possível observar a ocorrência de anéis de crescimento Anéis mais largos indicam clima favorável ao crescimento, enquanto anéis mais próximos indicam estações de crescimento mais curtas. Anéis de crescimento • Formam-se no xilema secundário de dicotiledôneas e de Gimnospermas. 23/05/2011 8 Cerne e alburno • O Cerne consiste do xilema secundário mais interno do caule • Geralmente ele não está funcional e se torna escurecido devido ao acúmulo de compostos fenólicos depositados pelas células. • Além disso ele se endurece devido à lignificação das paredes celulares. • É o que produz madeira de melhor qualidade • O alburno é o xilema secundário produzido mais recentemente • Ele é funcional e de cor mais clara. • Resulta em madeira de baixa durabilidade com elevado teor de água Cerne e alburno 3.2. Forma usual de crescimento secundário • Quando o câmbio vascular entra em atividade produz, por divisões periclinaisde suas células, xilema secundário para o interior do caule e floema secundário para a periferia. E através de divisões anticlinais aumenta o seu diâmetro, acompanhando o crescimento em espessura do órgão. • Os detalhes da origem e da atividade cambial são bastante variados, no entanto, três padrões mais comuns de desenvolvimento de estrutura secundária podem ser reconhecidos: • 3.2.1.O tecido vascular primário forma um cilindro vascular quase contínuo nos entrenós, com o parênquima interfascicular formando faixas muito estreitas. Assim, com a formação do câmbio e dos tecidos vasculares secundários, estes também aparecem, como um cilindro contínuo, com raios parenquimáticos pouco desenvolvidos. Ex.: Nicotiana sp (fumo) e Hibiscus sp. • 3.2.2. Nas Coníferas e em Ricinus sp (mamona), o tecido vascular primário forma um sistema de feixes bem separados pelo parênquima interfascicular. Mas após a formação do câmbio vascular e o desenvolvimento dos tecidos vasculares secundários, estes também aparecem como um cilindro contínuo, com uma maior produção de células de condução e de sustentação, do que de raios parenquimáticos. • 3.2.3. Em algumas espécies trepadeiras como Aristolochia sp (papo-de-perú) e Vitis sp (videira), o tecido vascular primário se apresenta como um sistema de feixes bem separados pelo parênquima interfascicular. Com a instalação do câmbio, a porção interfascicular, desse meristema produz apenas raios parenquimáticos. Desta maneira, os tecidos vasculares secundários também aparecem como feixes separados por largos raios parenquimáticos. • 3.2.4. Algumas dicotiledôneas podem apresentam ainda, crescimento secundário reduzido, com o câmbio limitando- se apenas aos feixes vasculares, como acontece entre as espécies da família cucurbitácea (Cucurbita pepo – abóbora), por exemplo. • A adição de novos tecidos vasculares provoca o aumento do diâmetro do caule, criando uma grande tensão no interior do órgão, principalmente, para os tecidos localizados externamente ao câmbio. Assim, o floema vai sendo deslocado para fora, sendo esmagado e deixando de ser funcional. • A epiderme é substituída pela periderme, tecido secundário que se forma a partir do felogênio. A origem do felogênio no caule é muito variada, mas geralmente forma-se a partir de camadas subepidérmicas, tanto do parênquima como do colênquima. Eventualmente, a epiderme e mais raramente camadas profundas do parênquima cortical, próximas da região vascular, ou até mesmo células do floema, podem dividir-se para dar origem ao felogênio. • Durante o crescimento secundário, o parênquima cortical primário pode permanecer por um certo período, se o felogênio for de origem superficial, ou pode ser completamente eliminado, quando o felogênio forma-se a partir de camadas mais profundas do córtex. No entanto, tanto no caule, como na raiz em estrutura secundária, frequentemente, o parênquima cortical que estava presente na estrutura primária, não é mais observado. • 3.3. Crescimento Secundário em Monocotiledôneas • As monocotiledôneas, geralmente, não apresentam crescimento secundário. Algumas espécies, no entanto, podem desenvolver caules espessos devido à formação de um câmbio, como acontece em Agave, Cordiline e Dracena. Nestas espécies, o câmbio forma- se a partir do parênquima localizado externamente aos feixes vasculares (pericíclico). Quando o câmbio entra em atividade forma novos feixes vascuslares e parênquima, para o centro do órgão, e apenas parênquima para a periferia do órgão. • Nas palmeiras há um considerável aumento em espessura no caule, no entanto, este crescimento secundário acontece sem o estabelecimentode uma faixa cambial contínua. Esse crescimento é resultante de divisões e expansão de células do parênquima fundamental. Tal crescimento é chamado crescimento secundário difuso. Difuso, porque a atividade meristemática não está restrita a uma determinada região e secundário, porque ocorre em regiões já distantes do meristema apical, à custa de divisões das células parenquimáticas. • Algumas monocotiledôneas formam peridermes como nas dicotiledôneas, como por exemplo em Dracaena, Aloe e nas palmeiras. Outras no entanto, apresentam um tipo especial de tecido protetor, o súber estratificado, como, por exemplo em Cordyline. (vide capítulo sobre Periderme) • Nas monocotiledôneas que não crescem em espessura, a epiderme pode permanecer intacta ou até tornar-se esclerificada. O parênquima cortical pode transformar-se num tecido protetor, pela suberinização ou esclerificação das paredes de suas células. 3.4. Crescimento Secundário “anômalo” em Dicotiledôneas • Os caules trepadores conhecidos por cipós ou liana, apresentam crescimento secundário em espessura, diferente do apresentado anteriormente, e por isso dito “anômalo”. Este crescimento, pode ser muito variado, e um dos mais conhecidos, é o observada em Bougainvillea sp (primavera) com formação de várias faixas cambiais, que se formam centrifugamente, produzindo: xilema e parênquima para o interior do órgão, e floema e parênquima para a periferia. Assim, em cortes transversais do órgão, os tecidos resultantes aparecem como anéis concêntricos de feixes vasculares incluídos no parênquima. • No caule de espécies trepadoras, há sempre uma grande produção de parênquima, o que garante flexibilidade para a planta, que enrola-se em suportes em busca de maior luminosidade. • Espécies de Bauhinia trepadeiras, como por exemplo na escada-de-macaco, após algum tempo de crescimento secundário usual, a maior parte do câmbio cessa seu funcionamento, exceto em dois pontos opostos que continuam em atividade, o que resulta na formação de caules achatados. • Em algumas espécies com crescimento secundário anômalo, o câmbio apesar de ocupar uma posição normal, leva à formação de uma estrutura secundária com uma distribuição incomum de xilema e floema. Em Thunbergia (Acanthaceae), o floema secundário não se forma apenas externamente ao câmbio. De tempo em tempo, o câmbio produz floema também em direção ao centro do órgão, formando o que se conhece como floema incluso (Fig. 12). Além desses, existem vários outros tipos de crescimento secundário “anômalos”. • Floema incluso 23/05/2011 9 Caules- classificação • Aéreos – Eretos • Haste • Tronco • Estipe • Colmo – Trepadores • Volúvel • Sarmentoso – Rastejante • Estolão – Cladódio – Suculento – Alado • Subterrâneos – Rizoma – Tubérculo – Cormo – Bulbo • Aquáticos Tipos de caules - haste Haste – caule ereto de formato cilíndrico, geralmente não apresenta crescimento secundário. É encontrado em plantas herbáceas e indivíduos jovens de plantas arbóreas. Tem gemas axilares na base de cada folha, as quais podem desenvolver- se em ramos vegetativos ou reprodutivos. Tipos de caules - tronco Tronco- caule ereto de formato cilíndrico e geralmente apresenta crescimento secundário. Ocorre em espécies arbóreas lenhosas. Poder ser: • monopodial ou • simpodial. Tipo simpodial Tipo monopodial Tipos de caules – tronco 2 No tipo monopodial a gema apical permanece dominante durante longo tempo. As ramificações geralmente tem pequeno diâmetro. No tipo simpodial, a gema apical é abortada, sendo substituída periodicamente. Dicásio- tipo especial de crescimento simpodial, com brotação simultânea de duas gemas em cada nó. Multíparas ou pleiocásio: são aquelas em que se desenvolvem mais de duas gemas de cada vez. Tipos de caules - estipe Estipe – caule ereto geralmente tem formato cilíndrico, sem ramificações e com folhas somente no ápice. Ocorre em palmeiras (Arecaceae). Crescimento monopodial. As gemas axilares geralmente resultam em inflorescências Não apresenta crescimento secundário. Tem grandes cicatrizes da bainha das folhas. Coqueiro da Bahia – Cocos nucifera Açaizeiro – Euterpe oleracea Outras espécies de interesse- buriti, guerova, babaçu, carnaúba, licuri Tipos de caules - colmo Colmo- caule ereto que tem nós e entre-nós bem demarcados. É encontrado em gramíneas (Poaceae). Alguns apresentam brotações das gemas axilares. colmo Pode ser classificado como: • colmo cheio � cana de açúcar • colmo oco � bambu, há exceções 23/05/2011 10 Tipos de caules - volúvel Caule volúvel – enrola-se ao redor de outras plantas, usando-as como suporte Pode enrolar-se em diferentes sentidos: Sinistrorso: enrola-se no sentido anti-horário Dextrorso: enrola-se no sentido horário Caule trepador É bastante flexível Tipos de caules - sarmentoso Caule trepador que fixa-se ao suporte através de gavinhas ou raízes grampiformes. Tipos de caules - estolão Estolão – caule rastejante, cresce paralelamente ao solo, os entre- nós são longos e os nós produzem folhas e raízes adventícias Exemplo: morangueiro Caules modificados - cladódio Cladódio – são caules eretos modificados. Ocorrem em plantas suculentas, geralmente sem folhas ou folhas transformadas em espinhos. Tem crescimento indeterminado e pode ter crescimento secundário Tem função fotossintetizante e/ou de reserva de água Epiderme Tecido vascular Medula Raízes Espinhos Caules modificados - filocládio Filocládio – são caules eretos modificados. Ocorrem em plantas suculentas, são cladódios achatados. Podem ser confundidos com folhas. Tem crescimento determinado. Tem função fotossintetizante e/ou de reserva de água Caules modificados -alado Caule alado – caule ereto com projeções laminares Exemplo: carqueja (Baccharis sp) 23/05/2011 11 Prato = caule Catáfilo externo – folha modificada com função protetora Catáfilo interno – folha modificada com função de armazenamento Caules subterrâneos - bulbo Bulbo tunicado simples exemplo: cebola Caules subterrâneos - tubérculo
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