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Caro aluno Ao elaborar o seu material inovador, completo e moderno, o Hexag considerou como principal diferencial sua exclusiva metodologia em período integral, com aulas e Estudo Orientado (E.O.), e seu plantão de dúvidas personalizado. O material didático é composto por 6 cadernos de aula e 107 livros, totali- zando uma coleção com 113 exemplares. O conteúdo dos livros é organizado por aulas temáticas. Cada assunto contém uma rica teoria que contempla, de forma objetiva e transversal, as reais necessidades dos alunos, dispensando qualquer tipo de material alternativo complementar. Para melhorar a aprendizagem, as aulas possuem seções específicas com determinadas finalidades. A seguir, apresentamos cada seção: De forma simples, resumida e dinâmica, essa seção foi desen- volvida para sinalizar os assuntos mais abordados no Enem e nos principais vestibulares voltados para o curso de Medicina em todo o território nacional. INCIDÊNCIA DO TEMA NAS PRINCIPAIS PROVAS Todo o desenvolvimento dos conteúdos teóricos de cada co- leção tem como principal objetivo apoiar o aluno na resolu- ção das questões propostas. Os textos dos livros são de fácil compreensão, completos e organizados. Além disso, contam com imagens ilustrativas que complementam as explicações dadas em sala de aula. Quadros, mapas e organogramas, em cores nítidas, também são usados e compõem um conjunto abrangente de informações para o aluno que vai se dedicar à rotina intensa de estudos. TEORIA No decorrer das teorias apresentadas, oferecemos uma cui- dadosa seleção de conteúdos multimídia para complementar o repertório do aluno, apresentada em boxes para facilitar a compreensão, com indicação de vídeos, sites, filmes, músicas, livros, etc. Tudo isso é encontrado em subcategorias que fa- cilitam o aprofundamento nos temas estudados – há obras de arte, poemas, imagens, artigos e até sugestões de aplicati- vos que facilitam os estudos, com conteúdos essenciais para ampliar as habilidades de análise e reflexão crítica, em uma seleção realizada com finos critérios para apurar ainda mais o conhecimento do nosso aluno. MULTIMÍDIA Atento às constantes mudanças dos grandes vestibulares, é elaborada, a cada aula e sempre que possível, uma seção que trata de interdisciplinaridade. As questões dos vestibulares atuais não exigem mais dos candidatos apenas o puro co- nhecimento dos conteúdos de cada área, de cada disciplina. Atualmente há muitas perguntas interdisciplinares que abran- gem conteúdos de diferentes áreas em uma mesma questão, como Biologia e Química, História e Geografia, Biologia e Ma- temática, entre outras. Nesse espaço, o aluno inicia o contato com essa realidade por meio de explicações que relacionam a aula do dia com aulas de outras disciplinas e conteúdos de outros livros, sempre utilizando temas da atualidade. Assim, o aluno consegue entender que cada disciplina não existe de forma isolada, mas faz parte de uma grande engrenagem no mundo em que ele vive. CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS Um dos grandes problemas do conhecimento acadêmico é o seu distanciamento da realidade cotidiana, o que difi- culta a compreensão de determinados conceitos e impede o aprofundamento nos temas para além da superficial me- morização de fórmulas ou regras. Para evitar bloqueios na aprendizagem dos conteúdos, foi desenvolvida a seção “Vi- venciando“. Como o próprio nome já aponta, há uma preo- cupação em levar aos nossos alunos a clareza das relações entre aquilo que eles aprendem e aquilo com que eles têm contato em seu dia a dia. VIVENCIANDO Essa seção foi desenvolvida com foco nas disciplinas que fa- zem parte das Ciências da Natureza e da Matemática. Nos compilados, deparamos-nos com modelos de exercícios re- solvidos e comentados, fazendo com que aquilo que pareça abstrato e de difícil compreensão torne-se mais acessível e de bom entendimento aos olhos do aluno. Por meio dessas resoluções, é possível rever, a qualquer momento, as explica- ções dadas em sala de aula. APLICAÇÃO DO CONTEÚDO Sabendo que o Enem tem o objetivo de avaliar o desem- penho ao fim da escolaridade básica, organizamos essa seção para que o aluno conheça as diversas habilidades e competências abordadas na prova. Os livros da “Coleção Vestibulares de Medicina” contêm, a cada aula, algumas dessas habilidades. No compilado “Áreas de Conhecimento do Enem” há modelos de exercícios que não são apenas resolvidos, mas também analisados de maneira expositiva e descritos passo a passo à luz das habilidades estudadas no dia. Esse recurso constrói para o estudante um roteiro para ajudá-lo a apurar as questões na prática, a identificá-las na prova e a resolvê-las com tranquilidade. ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM Cada pessoa tem sua própria forma de aprendizado. Por isso, criamos para os nossos alunos o máximo de recursos para orientá-los em suas trajetórias. Um deles é o ”Diagrama de Ideias”, para aqueles que aprendem visualmente os conte- údos e processos por meio de esquemas cognitivos, mapas mentais e fluxogramas. Além disso, esse compilado é um resumo de todo o conteúdo da aula. Por meio dele, pode-se fazer uma rápida consulta aos principais conteúdos ensinados no dia, o que facilita a organização dos estudos e até a resolução dos exercícios. DIAGRAMA DE IDEIAS © Hexag SiStema de enSino, 2018 Direitos desta edição: Hexag Sistema de Ensino, São Paulo, 2023 Todos os direitos reservados. Coordenador-geral Murilo de Almeida Gonçalves reSponSabilidade editorial, programação viSual, reviSão e peSquiSa iConográfiCa Hexag Editora editoração eletrôniCa Letícia de Brito Matheus Franco da Silveira projeto gráfiCo e Capa Raphael de Souza Motta imagenS Freepik (https://www.freepik.com) Shutterstock (https://www.shutterstock.com) Pixabay (https://www.pixabay.com) iSbn 978-85-9542-264-3 Todas as citações de textos contidas neste livro didático estão de acordo com a legislação, tendo por fim único e exclusivo o ensino. Caso exista algum texto a respeito do qual seja necessária a in- clusão de informação adicional, ficamos à disposição para o contato pertinente. Do mesmo modo, fizemos todos os esforços para identificar e localizar os titulares dos direitos sobre as imagens pub- licadas e estamos à disposição para suprir eventual omissão de crédito em futuras edições. O material de publicidade e propaganda reproduzido nesta obra é usado apenas para fins didáticos, não rep- resentando qualquer tipo de recomendação de produtos ou empresas por parte do(s) autor(es) e da editora. 2023 Todos os direitos reservados para Hexag Sistema de Ensino. Rua Luís Góis, 853 – Mirandópolis – São Paulo – SP CEP: 04043-300 Telefone: (11) 3259-5005 www.hexag.com.br contato@hexag.com.br BIOLOGIA ECOLOGIA 5 AULAS 17 E 18: BIOMAS 007 AULAS 19 E 20: BIOMAS AQUÁTICOS 025 AULAS 21 E 22: CICLOS BIOGEOQUÍMICOS 030 AULAS 23 E 24: PROBLEMAS AMBIENTAIS 038 AULAS 25 E 26: TIPOS DE REPRODUÇÃO E CICLOS DE VIDA 057 ZOOLOGIA 67 AULAS 17 E 18: MOLUSCOS 069 AULAS 19 E 20: ANELÍDEOS 078 AULAS 21 E 22: ARTRÓPODES E EQUINODERMOS 085 AULAS 23 E 24: CORDADOS I 097 AULAS 25 E 26: CORDADOS II 105 CITOLOGIA 121 AULAS 17 E 18: MEIOSE E VARIABILIDADE GENÉTICA 123 AULAS 19 E 20: GAMETOGÊNESE 131 AULAS 21 E 22: HISTOLOGIA I 140 AULAS 23 E 24: HISTOLOGIA II 156 AULAS 25 E 26: RESPIRAÇÃO CELULAR E FERMENTAÇÃO 164 SUMÁRIO Co m pe tê n Ci a 1 Compreender as ciências naturais e as tecnologias a elas associadas como construções humanas, percebendo seus papéis nos processos de produção e no desenvolvimento econômico e social da humanidade. H1 Reconhecer características ou propriedades de fenômenos ondulatórios ou oscilatórios, relacionando-os a seus usos em diferentes contextos. H2 Associar a solução de problemas de comunicação, transporte, saúde ou outro, com o correspondente desenvolvimento científico e tecnológico. H3 Confrontar interpretações científicas com interpretações baseadas no senso comum, ao longo do tempo ou em diferentes culturas. H4 Avaliarde siris, camarões e uma série de moluscos, como o sururu, que carrega uma concha violácea. Os manguezais são ecossistemas importantes para as popu- lações que habitam o litoral dos trópicos. A diversidade e a quantidade de crustáceos, moluscos e peixes que vivem nos mangues não garantem apenas a alimentação dessas popu- lações. É comum a prática de uma indústria de pescado ao longo dessas formações naturais. Nove em cada dez peixes pescados no mundo inteiro provêm de áreas costeiras e baías que, juntas, não somam 10% da superfície marinha. Dessa maneira, inúmeras populações ribeirinhas se susten- tam da pesca artesanal e mantêm sua cultura e suas tradi- ções. Além disso, garante-se, assim, os grandes estoques reguladores de pescados para a indústria pesqueira, uma vez que as espécies comercializadas iniciam suas vidas nos estu- ários, alimentando-se e se protegendo nos manguezais, ou dependendo de espécies que o fazem. SITUAÇÃO ATUAL DOS PRINCIPAIS IMPACTOS SOBRE OS BIOMAS BRASILEIROS Bioma Área Impactos Amazônia legal 5 milhões km2 (60% do território brasileiro) Garimpo de ouro, mineração industrial e indústria de alumínio; projetos agropecuários e de colo- nização; usinas hidrelétricas; indústria de ferro-gusa (energia barata e de alto custo ambiental); destruição da cultura indígena; caça e pesca predatória; turismo ecológico predatório. Mata Atlântica 1,3 milhão km2 (área atual: 52 mil km2) Sede de várias regiões metropolitanas; polos industriais; atividade portuária; agroindústria de açúcar, álcool, papel e celulose; transporte de combustíveis em oleodutos e gasodutos; expan- são urbana desordenada na faixa litorânea; mineração de granito, calcário e areia; extração mineral – petróleo, gás, salgema e carvão; falta de fiscalização em Unidades de Conservação (UC); sobrepesca; destruição de habitats. 22 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 SITUAÇÃO ATUAL DOS PRINCIPAIS IMPACTOS SOBRE OS BIOMAS BRASILEIROS Bioma Área Impactos Cerrado 2 milhões km2 (antrópica: 700 mil km2) Grandes projetos agropecuários (monocultura extensiva, uso de grandes quantidades de agro- tóxicos, uso de mecanização intensiva e queimadas); expansão urbana desordenada com ele- vadas taxas de migração (degradação de recursos hídricos da bacia do Pantanal); invasão de reservas indígenas; garimpo de ouro e pedras preciosas; indústria de transformação (produção de cimento e calcário agrícola); destruição de habitats. Caatinga 1 100 mil km2 (antrópica: 800 mil km2) Grandes latifúndios (desmatamentos, controle de recursos hídricos, êxodo rural e intensa desertificação); prospecção e exploração de combustíveis fósseis – petróleo e gás natural; siderúrgicas, olarias e outras indústrias com grande desmatamento para produção de lenha e carvão vegetal; pastagens gerando perda de matéria orgânica do solo e erosão; irrigação e drenagem (salinização do solo, contaminação com agrotóxicos e assoreamento de açudes). Pantanal 150 mil km2 (área inundável: 100 mil km2) Pecuária extensiva; pesca predatória e caça ao jacaré; garimpo de ouro e pedras nos rios Pa- raguai e São Lourenço; turismo e migração desordenados e predatórios; manejo inadequado dos cerrados (assoreamentos, erosão e contaminação dos rios com biocidas e fertilizantes). Campos/Matas de Araucária 210 mil km2 (área de araucária = 300 mil ha) Criação de gado sob pastoreio; queimadas; plantio de soja e trigo; desertificação; introdução de espécies arbóreas exóticas (frutíferas de clima temperado); perda de habitats naturais e extinção de espécies; aprofundamento dos lençóis freáticos. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 23 V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 28 Associar características adaptativas dos organismos com seu modo de vida ou com seus limites de distri- buição em diferentes ambientes, em especial em ambientes brasileiros. É de grande interesse do Enem que os alunos conheçam os biomas existentes, principalmente os brasile- iros, e saibam identificá-los de acordo com a região e o clima correspondentes. Além disso, é preciso saber o que pode acontecer com esses biomas e com as mudanças climáticas que vêm sendo observadas nos últimos anos. MODELO 1 (Enem) No mapa estão representados os biomas brasileiros que, em função de suas características físicas e do modo de ocupação do território, apresentam problemas ambientais distintos. Nesse sentido, o problema ambiental destacado no mapa indica: a) desertificação das áreas afetadas; b) poluição dos rios temporários; c) queimadas dos remanescentes vegetais; d) desmatamentos das matas ciliares; e) contaminação das águas subterrâneas. ANÁLISE EXPOSITIVA A área correspondente ao problema ambiental indicada no mapa é o bioma brasileiro caatinga. Esse bioma já é naturalmente vulnerável a alterações ambientais, como o aumento da temperatura global. Ainda existe a remoção da sua vegetação para a produção de carvão mineral, o que agrava ainda mais a sua degradação. A principal consequência desse conjunto de fatores é a desertificação. RESPOSTA Alternativa A 24 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS BIOMAS FLORESTA TROPICAL SAVANAS FLORESTA CADUCIFÓLIA TAIGA CAMPOS DESERTOS TUNDRA BIOMAS BRASILEIROS FLORESTA AMAZÔNICA PANTANAL MATA ATLÂNTICA MANGUE CERRADO CAATINGA CAMPOS CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 25 V O LU M E 3 1. Biociclo marinho ou talassociclo O biociclo marinho é o maior de todos os biociclos. Devido à sua extensão, trata-se de um grande ambiente contínuo e homogêneo. Por isso, o conceito de bioma não deve ser aplicado a esses ambientes, que ocupam 3/4 da biosfera. Nos mares e oceanos, os fatores abióticos mais importan- tes são a iluminação e a turbidez da água, a pressão hi- drostática, a salinidade e a temperatura. A pressão hidros- tática aumenta 1 atmosfera a cada 10 m de profundidade. A luz vai sendo absorvida pelos seres autótrofos, as algas, à medida que penetra na água; assim, as radiações que mais penetram são azul e violeta. Três regiões costumam ser dintinguidas no mar em função da presença da luz: § eufótica – recebe luz diretamente e, em geral, chega até 200 m; § disfótica – recebe luz difusa e pode chegar a 300 m; § afótica – é a região geralmente abaixo de 300 m, que não recebe luz. A temperatura varia muito de acordo com a profundidade dos oceanos. A camada mais aquecida é a superficial, que também é a mais sujeita às variações das estações do ano. A salinidade fica em torno de 35 partes por mil e ocorre uma variação muito grande de sais dissolvidos, predomi- nando o cloreto de sódio (NaCℓ). 1.1. Divisões das zonas oceânicas O biociclo marinho possui um domínio bentônico, relati- vo ao fundo dos mares, e um pelágico, correspondente às massas de água. Além disso, também pode ser dividido em três grandes áreas: § Águas costeiras – região dividida em duas áreas dis- tintas, beira-mar e zona litorânea, é também denomi- nada plataforma continental e abrange uma área com largura de cerca de 50 km, podendo atingir até 200 m de profundidade. Os produtores dessa região são as algas e algumas raras espécies de angiospermas. O fundo da zona litorânea pode ser arenoso, lodoso ou rochoso. Nas águas costeiras ocorrem os corais, encontrados em águas claras, limpas e com temperatura acima de 20°C. Eles estão frequentemente associados com algas vermelhas. § Mar aberto – trata-se de uma região de difícil adapta- ção para os seres vivos, uma vez que é a região depen- dente das marés. É mais pobre do que a região costeira, porém certas áreas apresentam correntes de ressur- gência que movimentam e trazem para a superfície parte dos nutrientes minerais acumulados no fundo. Os produtores estão representados pelo fitoplâncton (diatomáceas e dinoflagelados). Os consumidores são representados pelos mais diferentes animais nectônicos, desde o plâncton até tubarões,baleias, etc. CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS Processos físico-químicos, como a ação da água, transformam rochas em grãos. Esse constante trabalho sobre o litoral transforma os relevos em planícies. Processos termodinâmicos, como o calor e o frio, são responsáveis pelo surgimento de ondas, correntes e marés, o que pode aumentar o processo de erosão. Essa alteração no relevo pode causar mudan- ças na fauna e flora local e modificar o ecossistema aquático. BIOMAS AQUÁTICOS COMPETÊNCIA(s) 3, 6, 7 e 8 HABILIDADE(s) 10, 12, 18, 27, 28, 29 e 30 CN AULAS 19 E 20 26 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 § Regiões abissais – as grandes profundidades apresentam condições difíceis para a vida, como grandes pressões, frio, pouco alimento e ausência de luz. Ainda assim, muitos organismos conseguem se adaptar a essas condições especiais. Uma das características desses seres é a bioluminescência, ou seja, a capacidade de emissão de luz, utilizada para atração sexual, atração de presas, etc. Em geral, os organismos dessas regiões possuem visão muito sensível, capaz de responder a pequenos estímulos luminosos, formas bizarras, além de bocas e dentes grandes para facilitar a captura das presas. Desenho com as Divisões Das zonas oceânicas 1.2. Comunidades aquáticas É possível classificar os seres vivos do biociclo marinho em três grupos, de acordo com sua posição na coluna de água: § Plâncton – comunidade biológica com enorme biodi- versidade de espécies que vivem na superfície da água e, em geral, são transportadas passivamente pelo mo- vimento das águas, sejam ondas ou marés. O plâncton pode ser dividido em: fitoplâncton, constituído por cia- nobactérias e algas, representadas principalmente por diatomáceas e dinoflagelados; e zooplâncton, constitu- ídos por inúmeros grupos, entre protozoários e animais como larvas de crustáceos e de peixes. § Bentos – comunidade correspondente aos seres que vivem fixos ou se movendo no fundo do mar. Os indiví- duos fixos são denominados sésseis e são representados por muitos tipos de algas vermelhas, pardas e verdes e muitos animais, como Poríferos (esponjas-do-mar) e Cni- dários (corais). Os animais que se movem no fundo são frequentemente representados por equinodermos (estre- las-do-mar) e moluscos. § Nécton – comunidade formada pelos animais livre- -natantes, representados por peixes, polvos, mamíferos marinhos, tartarugas, etc. Plâncton Nécton Bentos as Diferentes comuniDaDes biológicas Do biociclo marinho. 2. Biociclo dulcícola ou limnociclo As águas continentais possuem pequeno volume, de cerca de 190 mil km3, têm pequena profundidade, raramente ul- trapassando os 400 m, e sofrem variações de temperatura mais intensas do que o mar, sendo, portanto, menos estáveis. O ser humano interfere decisivamente nas águas conti- nentais promovendo a construção de drenagens, açudes, usinas hidrelétricas e, principalmente, provocando a po- luição das águas. Com efeito, o lançamento de esgotos ricos em nutrientes orgânicos provoca uma intensa ação dos decompositores, diminuindo o suprimento de O2 e eli- minando os seres aeróbios. Muitas vezes, os organismos aquáticos são eliminados por ação de agrotóxicos carre- gados pelas enxurradas para lagos, lagoas e rios durante o período chuvoso. Existem dois tipos de ambientes de água doce: 2.1. Ecossistemas lênticos ou estacionários Águas lênticas são os ambientes constituídos por águas paradas que, na verdade, estão sempre se renovando. Ta- manho, profundidade e capacidade volumétrica são os principais limitantes desse ecossistema. Uma poça de água formada pela chuva e as lagoas e os grandes lagos, como o lago Superior e o mar Cáspio (maior lago salgado do mun- do), podem ser classificados como águas lênticas. Considere como exemplo uma lagoa: os produtores das lagoas são principalmente representados por algas mi- croscópicas que formam o fitoplâncton (diatomáceas, cia- nofíceas, dinoflagelados, etc.), com algumas outras plantas CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 27 V O LU M E 3 VIVENCIANDO (geralmente angiospermas) que vivem fixadas no fundo ou são flutuantes. Os consumidores são representados pelo zo- oplâncton, caracterizado por protozoários, pequenos crustá- ceos e outros animais. Além de larvas de peixes, moluscos, peixes adultos, anfíbios, aves e mamíferos, como ariranhas e lontras. Quando os seres vivos morrem, acumulam-se no fundo da lagoa e são transformados por ação dos decom- positores (bactérias e fungos). comuniDaDe biológica De um ecossistema lêntico 2.2. Águas lóticas ou correntes As águas lóticas são formadas por água em movimento. Essa constância de correntes permite um ambiente vertical mais homogêneo em relação ao oxigênio, à temperatura e à taxa de nutrientes, enquanto o tipo e a quantidade do movimento pode determinar as características do ecossistema. Compreen- dem os riachos, córregos e rios. Nelas são encontradas três re- giões distintas: nascente, curso médio e curso baixo (foz). O curso superior (ou nascente) é pobre em seres vivos devido à violência das águas. Nele não ocorre plâncton, podendo ocor- rer algas fixas ao fundo, larvas de insetos, etc. O curso médio dos rios é o mais importante, pois é mais lento e apresenta maior diversificação de vida. O fitoplâncton é representado por algas verdes, diatomáceas, cianofíceas, etc. Plantas flutu- antes, como o aguapé e outros vegetais, são encontradas nas margens. O zooplâncton é representado por microcrustáceos, larvas de insetos e outros. Observa-se, ainda, riqueza em pei- xes. Por todos esses aspectos, o curso médio apresenta intenso intercâmbio com animais terrestres. O curso inferior ou foz (es- tuário) apresenta grande variação de salinidade (água salobra) e constitui uma zona de transição com o mar. De acordo com os nutrientes, podem ser classificados em: eutróficos (alta produtividade, águas ricas em nutrientes); mesotróficos (ecossistemas que possuem valores interme- diários entre um ecossistema eutófrico e oligotrófico); e o oli- gotrófico (baixa produtividade, águas pobres em nutrientes). O controle da pesca é fundamental para o equilíbrio dos ciclos de vida de certos peixes. O estudo de biomas aquá- ticos possibilita a compreensão do nicho ecológico desses animais, o que contribui para minimizar interferências e impactos sobre os ciclos ecológicos do ecossistema. De acordo com a temperatura, podem ser classificados em: epilímnio (águas superficiais, mais quentes e circulantes, alto teor de oxigênio); termoclino (águas intermediárias, ocorre variação na taxa de oxigênio e temperatura com a profundida- de); e hipolímnio (águas inferiores, águas não circulantes, pobres em oxigênio). www.infoescola.com/biologia/ecossistemas-aquaticos/ multimídia: site 28 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 10 Analisar perturbações ambientais, identificando fontes, transporte e/ou destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produtivos ou sociais. Os impactos ambientais causados pela humanidade são constantemente abordados no Enem, uma vez que podem ter consequências tanto para a vida selvagem como para o homem e suas atividades, trazendo prejuízos econômicos e sociais. Cabe ao aluno analisar o contexto apresentado para compreender as cau- sas, como também poder apresentar medidas paliativas ou corretivas para a situação. HABILIDADE 28 Associar características adaptativas dos organismos com seu modo de vida ou com seus limites de distri- buição em diferentes ambientes, em especial em ambientes brasileiros. O modo de vida dos organismos abrange diferentes características que determinam o nicho ecológico de cada espécie. Reconhecer os fatores bióticos e abióticos que influenciam a sobrevivência das espécies, assim como analisar adequadamente gráficos e tabelas fornecidos na prova, é importante para avaliar os impactos que poderãoocorrer devido às atividades humanas, como também possibilitar a remediação dos mesmos. MODELO 1 (Enem) Um estudo caracterizou cinco ambientes aquáticos, nomeados de A a E, em uma região, medindo parâ- metros físico-químicos de cada um deles, incluindo o pH nos ambientes. O gráfico I representa os valores de pH dos cinco ambientes. Utilizando o gráfico II, que representa a distribuição estatística de espécies em diferentes faixas de pH, pode-se esperar um maior número de espécies no ambiente: a) A. b) B. c) C. d) D. e) E. ANÁLISE EXPOSITIVA A poluição ambiental pode alterar o pH do meio, tornando-o mais ácido ou mais básico, e influenciar diretamente na sobrevivência de espécies nativas. Assim, a análise desse fator abiótico é de grande im- portância para a conservação da biodiversidade. Essa questão, no entanto, exige do aluno a leitura correta e a associação dos dados apresentados em cada um dos gráficos. No gráfico II, observa-se que a sobrevida das espécies aquáticas é maior entre pH 7 e 8, ou seja, próximo do neutro. No gráfico I, observa-se que o ambiente aquático D é o único que atende a essa condição, sendo, portanto, o ambiente onde haverá maior número de espécies; os demais, por sua vez, são mais ácidos (B, C e E) ou mais alcalino (A). RESPOSTA Alternativa D CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 29 V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS BIOCICLOS AQUÁTICOS COMUNIDADE AQUÁTICA • PLÂNCTON: FITOPLÂNCTON+ZOOPLÂNCTON • NÉCTON • BENTOS: FITOBENTOS+ZOOBENTOS SOFRE GRANDE VARIAÇÃO DOS FATORES ABIÓTICOS • LUMINOSIDADE • PRESSÃO • TEMPERATURA • SALINIDADE • ÁGUAS EM MOVIMENTO • RIACHOS, RIOS E CÓRREGOS • TRÊS REGIÕES DISTINTAS: NASCENTE, MÉDIO CURSO E FOZ • ÁGUAS PARADAS • LAGOS E LAGOAS • EUFÓTICA • DISFÓTICA • AFÓTICA REGIÕES FÓTICAS MARINHO (TALASSOCICLO) DULCÍCOLA (LIMNOCICLO) ÁGUAS LÊNTICAS ÁGUAS LÓTICAS 30 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 1. Os ciclos biogeoquímicos Embora o fluxo de energia seja unidirecional e possua, na grande maioria das vezes, o sol como fonte primária e inesgo- tável, o material necessário à síntese orgânica e às sucessivas transformações energéticas existe em quantidade limitada no meio, devendo, portanto, ser recirculado. Assim, há uma troca recíproca, contínua e obrigatória dos elementos químicos entre os seres vivos e o meio físico. Esse intercâmbio de elementos químicos é acompanhado de ganhos e perdas de energia, gerando um ciclo entre o meio biológico (biótico) e o meio geofísico (abiótico), dito ciclo biogeoquímico. A circulação e a transformação dos elementos podem ocorrer por meio dos processos realizados por seres vivos (biológico), das modificações da crosta terrestre (geológico), das altera- ções na composição da matéria (químico) e das modificações da matéria sem alterar sua composição química (físico). A existência desses ciclos confere à biosfera um poder con- siderável de autorregulação, o qual assegura a perenidade dos ecossistemas e se traduz em uma notável constância de proporção dos diversos elementos em cada meio. O ecos- sistema, por sua vez, pode ser conceituado como uma uni- dade que inclui todos os organismos de uma determinada área, interagindo com o meio físico, de forma a originar um fluxo de energia e um ciclo da matéria. As trocas de materiais nos ciclos se dão segundo vias mais ou menos circulares. Em cada um desses ciclos, existe um compartimento que funciona como reservatório do nutrien- te, constituindo um componente bastante grande em rela- ção aos demais, de modo a garantir o escoamento lento e regularizado do elemento em questão. Em um estudo global da biosfera, pode-se reconhecer dois tipos de ciclos biogeoquímicos: os ciclos gasosos e os ciclos sedimentares. No primeiro caso, o reservatório está situado na atmosfera; enquanto que, no segundo, lo- caliza-se na crosta terrestre. As etapas desses ciclos podem ocorrer em um intervalo de tempo compatível com o tempo de vida dos seres vivos, ou mesmo levar milhares de anos. A velocidade depende do tipo de ciclo (sendo o gasoso geralmente mais rápido), da natureza do elemento químico e de sua relação com os seres vivos. Além disso, as atividades humanas dos últimos 100 anos acabaram catalisando algumas dessas etapas e alterando o equilíbrio de outras. Quando pensamos nos seres vivos, existem alguns ele- mentos e substâncias especialmente importantes, como os casos da água, do carbono, do hidrogênio, do oxigênio, do nitrogênio, do fósforo e do enxofre. 2. O ciclo da água e os seus desdobramentos A substância mais abundante na biosfera é a água. Os oceanos, as calotas polares, as aglomerações de neve, os lagos, os rios, o solo e a atmosfera contêm cerca de 1,4 milhão de quilômetros cúbicos de água. Aproximadamente 97,2% desse total se encontram nos oceanos e possuem uma quantidade considerável de sal, os 2,8% restantes são compostos por água doce, sendo três quartos sob a forma de gelo. Mais conhecido como ciclo hidrológico, representa as várias fases do percurso da água, que inicia e finaliza na atmofera. Essas fases englobam, basicamente, a precipita- ção, escoamento superficial, infiltração, escoamento sub- terrâneo e a evapotranspiração. A precipitação, originada da evaporação dos mares, lagos, pântanos, rios e da transpiração de vegetais e animais, for- ma as nuvens que, ao alcançarem regiões mais frias, se condensam e caem na forma de chuva. A parcela de água precipitada sobre a superfície sólida pode ter duas vias distintas: a infiltração e o escoamen- to. É através da infiltração e do escoamento subterrâneo que se realiza o recarregamento das reservas freáticas e a reidratação dos solos, ou seja, dos depósitos de água disponível para a vegetação terrestre e para as atividades biológicas que se desenvolvem nas camadas superficiais dos continentes. O escoamento superficial é responsável (ao lado da res- surgência de águas infiltradas) pela formação de córregos, CICLOS BIOGEOQUÍMICOS COMPETÊNCIA(s) 3, 6, 7 e 8 HABILIDADE(s) 9, 12, 19, 27 e 30 CN AULAS 21 E 22 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 31 V O LU M E 3 rios e lagos. A maior ou menor proporção do escoamento superficial em relação à infiltração é influenciada fortemente pela presença ou ausência da cobertura vegetal. Para reiniciar o ciclo, a água, acumulada pela infiltração e escoamento é restituída à atmosfera por meio da evaporação, enquan- to a incorporada por seres vivos é reintegrada através da respiração, excreção e, principalmente, transpiração. esquema Dos processos e fases Do ciclo Da água O aumento da temperatura local pode intensificar a eva- poração e os índices de poluição podem aumentar a quan- tidade de nuvens, além de influenciar na qualidade da precipitação. Logo, fica claro que no modelo de desenvolvi- mento e crescimento escolhido pelas sociedades atuais as cidades interferem diretamente no ciclo hidrológico, uma vez que as temperaturas e os índices de poluição são maio- res do que nas zonas rurais ou preservadas. Além disso, a construção de reservatórios ou represas aumenta em dema- sia a umidade relativa local e, por consequência, os índices pluviométricos regionais. A falta de coleta e tratamento de esgotos associada à herança de jogar lixo em córregos e rios traz o proble- ma da poluição hídrica, que acaba “engolindo” receitas públicas enormes em projetos de saneamento e limpeza, a fim de tornar novamente a água potável. As cidades apresentam solo construído e bastante impermeabiliza- do; em virtude disso, as águas pluviais infiltram pouco e escorrem muito rapidamente para níveis mais baixos, que acabam por sofrer enchentes. A enchente, em con- junto com a poluição, cria problemas de saúde pública, pois permite contato com resíduos sólidos (lixo), vetores (ratos) e substâncias perigosas (efluentes domésticos e industriais) e contaminadas por bactériase outros pató- genos. Algumas das soluções são: aumentar áreas verdes, construir piscinões (que retardam o escoamento aos rios), evitar retificação dos rios (diminuindo suas vazões), evitar lixo nas vias públicas, não construir e nem ocupar as áre- as de várzeas dos rios. fonte: youtube O ciclo das águas ou ciclo hidrológico multimídia: vídeo 3. O ciclo do carbono e os seus desdobramentos O carbono é o elemento essencial na composição da maté- ria orgânica, sendo, pois, fundamental a sua recirculação na natureza. Encontra-se disponível no ar atmosférico, principal- mente na forma de gás carbônico (CO2). Esse carbono, fixado pelos produtores por meio da fotossíntese e, em menor escala, da quimiossíntese, é utilizado para sintetizar matéria orgânica, a qual é consumida por um animal que, por sua vez, poderá servir de alimento a outros animais (consumidores). Esse elemento, por fim, fica disponível para os decomposito- res, os quais degradam os compostos orgânicos. O fluxo de energia é unidirecional e descrescente, assim, ao longo da cadeia alimentar, o carbono é incorporado pelos seres vivos ou consumido para o fornecimento de energia, sendo liberado como CO2 através da respiração celular e, em menor quantidade, da fermentação. 32 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS Atualmente, o maior reservatório de carbono é constituído pelos carbonatos existentes nas águas e no solo. Basicamen- te, os processos de fotossíntese e respiração celular seriam suficientes para manter as concentrações dos compostos de carbono na biosfera, porém, não é bem assim que acontece. As atividades da sociedade humana moderna exigem cada vez mais a queima de combustíveis fósseis, o que causa uma diminuição intensa de carbono fixado em seres vivos vegetais e no solo, representados por madeira e por carvão e petróleo, res- pectivamente. A combustão desses compostos orgânicos libera gás carbônico para a atmosfera, cujas altas concentrações estão associadas ao aumento do efeito estufa, e gera fuligem e monóxido de carbono (CO), os quais estão associados a questões de saúde pública − o CO é tóxico e letal, enquanto a fuligem é um dos principais componentes da poluição atmosférica. esquema Do ciclo Do carbono. O aquecimento global contribui para a acidez dos oceanos, o que pode levar à morte de corais, já que o gás carbô- nico, principal gás do efeito estufa e participante dos ciclos do carbono e oxigênio, reage com o esqueleto calcário desses cnidários. Para compreender essas reações, são necessários conceitos de química. A queima de combustível fóssil libera CO2 para a atmosfera, que pode entrar em contato com a água e formar o ácido carbônico. Esse ácido carbônico pode se ionizar na água liberando íons H+ e bicarbonato. A saturação desses íons pode resultar em pro- blemas para a flora e a fauna marinha. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 33 V O LU M E 3 fonte: youtube Ciclo do carbono multimídia: vídeo 4. O ciclo do oxigênio e os seus desdobramentos O oxigênio está presente na composição de diversos compostos orgânicos e inorgânicos, como a água (H2O) e o gás carbônico (CO2). Esse ciclo envolve a produção de gás oxigênio (O2) pela fotossíntese e o seu consumo na oxidação da glicose (respiração celular) através dos organismos aeróbios. A oxidação, por sua vez, provoca a formação de gás carbônico e água, os quais são utiliza- dos na fotossíntese. § Fotossíntese 6CO2 + 6H2O luz clorofila C6H12O6 + 6O2 § Respiração celular C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + ENERGIA Estima-se que 98% do oxigênio presente na atmosfera seja proveniente do fitoplâncton, conjunto de seres fotos- sintetizantes que vivem suspensos na coluna de água. Além dos ciclos biológicos, o oxigênio também é consu- mido no processo de combustão, liberando luz e calor. Esse gás também compõe a camada de ozônio (O3), um filtro ao redor do planeta que evita a penetração de 80- 90% dos raios ultravioletas (UV) na biosfera. Lembrando que essa camada é alterada pela presença de substâncias como o clorofluorcarbono, decorrentes da industrialização. esquema Do ciclo Do oxigênio 5. O ciclo do nitrogênio e os seus desdobramentos Muito embora o nitrogênio seja essencial aos seres vivos e forme cerca de 78% da atmosfera, ele é não reativo e, dessa forma, não pode ser usado diretamente por muitos organismos. No metabolismo, esse elemento é utilizado na síntese de aminoácidos, monômeros das proteínas, e de nucleotídeos, os quais formam os ácidos nucleicos (DNA e RNA). O nitrogênio atmosférico (N2) pode ser fixado industrialmente, para produzir fertilizantes agrícolas, fisicamente, por radiação e inter- médio de descargas elétricas naturais, como raios e relâmpagos, e biologicamente, através da ação de cianobactérias e bactérias. A biofixação é realizada por microrganismos quimiossintetizantes de vida livre ou em associação com raízes de leguminosas e promove a incorporação do nitrogênio em compostos orgânicos, permitindo a absorção por parte das plantas e, posteriormente, pelos consumidores. Dessa forma, é possível absorver o nitrogênio na forma de compostos altamente oxidados, como amônia, nitrato e nitrito. 34 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 Bactérias e cianobactérias fixadoras e de vida livre convertem o nitrogênio atmosférico (N2) em amônia (NH3) que, em contato com a água do solo, forma o íon amônio (NH4 +). Bactérias e fungos também podem liberar amônio no ambiente por meio da decomposição de compostos nitrogenados, como ureia e proteínas, presentes em excretas de animais e em matéria orgânica morta (amonificação). As bactérias nitrificantes convertem por nitrosação a amônia em nitrito (NO2 −) e, depois, por nitra- ção, oxidam o nitrito em nitrato (NO3 −). Além disso, bactérias fixadoras do gênero Rhizobium associadas a nódulos em raízes de leguminosas (família Fabaceae), for- mando bacteriorrizas, convertem o nitrogênio em amônia. Assim, a planta absorve compostos nitrogenados, e as bactérias, em contrapartida, recebem matéria orgânica. Completando o ciclo, o nitrogênio atmosférico retorna à atmosfera por ação de bactérias desnitrificantes. No ar, devido à atividade industrial e às descargas de veículos automotores, produzindo óxidos de nitrogênio – nitritos e nitratos –, o ciclo tem sido alterado. Esses gases, na realidade, constituem fases transitórias do ciclo e, em geral, são encontrados em pequena concentração no ambiente. elementos e processos participantes Do ciclo Do nitrogênio fonte: youtube O ciclo do nitrogênio - Trabalho multimídia: vídeo 6. O ciclo do fósforo e os seus desdobramentos O fósforo é liberado pela decomposição de compostos or- gânicos até a forma de fosfatos, passível de ser aproveitado pelos vegetais. Ao contrário do nitrogênio, o grande reserva- tório de fósforo não é o ar, mas sim as rochas, formadas em remotas eras geológicas. A decomposição por fenômenos de erosão gradativamente libera íons fosfato (PO4 3−), os quais são solúveis em água e, por meio da chuva e cursos de água, entram nos ecos- sistemas, onde são reciclados. Porém, grande parte desse fósforo vai chegar aos mares e oceanos, onde se perde nos sedimentos mais profundos. Acredita-se que essa parcela sedimentada nos mares volte ao ciclo muito lentamente, não acompanhando a velocidade das perdas de fósforo, que são muito mais intensas. O fosfato também é absorvido por organismos fotossin- tetizantes, como as plantas, e empregado na síntese de moléculas orgânicas, sendo essencial na composição de fosfolipídios, constituintes das membranas, na molécula de ATP e nos ácidos nucleicos. Após ser incorporado pelos produtores, esse íon é transferido aos consumidores pela cadeia alimentar e retorna ao ambiente pela decomposi- ção da matéria orgânica presente em organismos mortos e em excretas. Tanto os movimentos de acomodação da crosta e as ele- vações dos sedimentos,como também a atividade animal, CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 35 V O LU M E 3 VIVENCIANDO principalmente de aves e peixes, parecem não serem suficientes para compensar as perdas. A atividade humana tem contri- buído para acelerar as perdas de fósforo, tornando a reciclagem "acíclica". Atualmente, o ser humano se preocupa mais com o fosfato dissolvido nas águas em função de sua importância em termos de qualidade. Nesse aspecto, o fósforo tem papel relevante na eutrofização, podendo, como consequência, causar prejuízo à água para fins de abastecimento público. As fontes antrópicas de fósforo podem ser, dentre outras, os fertilizantes, os despejos líquidos domésticos, os detergentes, os aditivos anticorrosivos e os aditivos usados no controle de incrustações. esquema Do ciclo Do fósforo 7. O ciclo do enxofre os seus desdobramentos O enxofre é insolúvel em água e está contido principalmente em solos e rochas. Em contato com o oxigênio, é convertido em sulfato (SO4 2−) e se torna solúvel, podendo ser absorvido pelas plantas e incorporado nas proteínas. Os resíduos orgânicos são decompostos por bactérias heterotróficas, que libertam sulfeto de hidrogênio (H2S) utilizando os sulfatos como fonte de energia. Inversamente, outras bactérias reoxidam o H2S em SO4 2−, tornando o enxofre disponível para outros seres vivos Em geral, a água potável não deve ultrapassar um teor de 250 ppm em SO4 2−. Teores superiores poderiam causar diarreia nas crianças. A compreensão dos ciclos biológicos, a exemplo o ciclo do carbono, o qual envolve processos como a respiração celular e a fotossíntese, pode contribuir para elucidar mecanismos que podem diminuir as consequências do efeito estufa e indicar maneiras para controlá-lo. 36 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 30 Avaliar propostas de alcance individual ou coletivo, identificando aquelas que visam à preservação e à implementação da saúde individual, coletiva ou do ambiente. Os alunos devem saber aplicar os conhecimentos desenvolvidos em sala às situações-problemas visan- do à melhoria da qualidade de vida, seja em situações relacionadas à saúde humana ou à qualidade ambiental, possibilitando também o desenvolvimento sustentável das atividades antrópicas. MODELO 1 (Enem) A modernização da agricultura, também conhecida como Revolução Verde, ficou marcada pela expan- são da agricultura nacional. No entanto, trouxe consequências como o empobrecimento do solo, o aumento da erosão e dos custos de produção, entre outras. Atualmente, a preocupação com a agricultura sustentável tem suscitado práticas como a adubação verde, que consiste na incorporação ao solo de fitomassa de espécies vegetais distintas, sendo as mais difundidas as leguminosas. aDaptaDo De: anunciação, g.c.f. Disponível em: www.muz.ifsulDeminas.eDu.br. acesso em: 20 Dez. 2012. A utilização de leguminosas nessa prática de cultivo visa reduzir a: a) utilização de agrotóxicos; b) atividade biológica do solo; c) necessidade do uso de fertilizantes; d) decomposição da matéria orgânica; e) capacidade de armazenamento de água no solo. ANÁLISE EXPOSITIVA As espécies vegetais necessitam não somente de sol e água para realização da fotossíntese, como tam- bém absorvem do solo nutrientes importantes para seu desenvolvimento. Em um ambiente natural, os ciclos biogeoquímicos se mantêm em equilíbrio; no entanto, as áreas cultivadas tendem a interferir na microbiota do solo, como também retiram a cobertura vegetal (serapilheira) que alimentam os ciclos dos nutrientes. Desse modo, para aumentar a produtividade das plantações, deve-se recobrir o solo a fim de protegê-lo da erosão, além de aumentar a decomposição e, assim, disponibilizar naturalmente mais nutrientes, reduzindo a necessidade de fertilizantes. A utilização de espécies da família das leguminosas (feijão, lentilha, ervilha, soja, etc.) garante ainda aumento da fixação de nitrogênio, uma vez que, nas raízes dessas espécies vegetais, encontram-se bactérias (Rhizobium) que convertem o nitrogênio gasoso em moléculas nitrogenadas inorgânicas, que serão aproveitadas pelas plantas. RESPOSTA Alternativa C CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 37 V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS CICLOS BIOGEOQUÍMICOS FIXAÇÃO: • RHIZOBIUM (LEGUMINOSAS) NITRIFICAÇÃO: • NITROSSOMONAS • NITROBACTER DESNITRIFICAÇÃO: • PSEUDOMONAS BACTÉRIAS ATUANTES NO CICLO DO NITROGÊNIO OXIGÊNIOCARBONO NITROGÊNIO ÁGUA FÓSFORO E ENXOFRE VEGETAIS ANIMAIS CO2 DECOMPOSITORES FOTOSSÍNTESE COMBUSTÃO O2 RESPIRAÇÃO AERÓBIO H2O SOLO / VEGETAÇÃO MAR SUBSOLO VEGETAIS ANIMAIS N2 NH3 NO- 2 NO- 3 DECOMPOSITORES VEGETAIS ANIMAIS DECOMPOSITORESPO4 ; SO4 3- 3- (aq.) 38 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 1. A ação antrópica sobre o ambiente O ser humano tem variado as atitudes e reações em rela- ção ao ambiente através do tempo, variando em função de sua tecnologia, cultura, religião e desenvolvimento social e econômico. Ainda hoje, as relações do ser humano com o ambiente são alteradas em função dessas variáveis, como em nome de um progresso tecnológico e econômico ou de uma “volta à natureza” menos mercadológica. A tradição cultural desempenha importante papel no pro- cesso de decisão que define o comportamento dos grupos sociais humanos com o ambiente. Assim sendo, pode-se dizer que as diferentes posturas humanas de relação com o ambiente são tão diversas quanto as tradições culturais observadas no mundo. Quando considera-se a estrutura da paisagem em dado momento, deve-se levar em conta que o planeta é um grande sistema, no qual todos os seus componentes in- teragem. Essa interação permite a autorregulação, a recuperação ou mesmo a degradação ambiental. Assim, o processo de modificação dessa arquitetura é resultante da interação de fatores ambientais, humanos e tecnológicos, que mudam sucessivamente os diferentes usos da paisagem, alterando os fatores ambientais e retroalimentando o próprio processo de modificação. Questões Ambientais Globais mapa com a Distribuição global De impactos ambientais causaDos pelo ser humano As interferências humanas desordenadas sobre o ambiente podem originar impactos de diversas naturezas. Observe, nas figuras a seguir, exemplos de impactos socioambientais. PROBLEMAS AMBIENTAIS COMPETÊNCIA(s) 3 HABILIDADE(s) 8 e 9 CN AULAS 23 E 24 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 39 V O LU M E 3 VIVENCIANDO Ecologia da Paisagem - Degradação Ambiental ecologia Da paisagem − DegraDação ambiental Miséria e Pobreza Degradação ambiental e exclusão miséria e pobreza − DegraDação ambiental e exclusão 2. Impacto da atividade humana sobre os solos Os solos se encontram em equilíbrio dinâmico com os fatores que determinam as suas características: o clima, os materiais de origem, a topografia, a biota e o tempo. Qualquer mudança em uma dessas variantes afetará o solo; a reação à determinada mudança ambiental, porém, varia de solo para solo em função da sua sensibilidade a cada tipo de tensão, resultante de suas característica físicas e químicas de origem. A ação antrópica tem de ser acrescentada à lista de fatores que determinam o caráter do solo, visto que ela assume, pelo menos ao nível local, maior significado que todos os demais fatores naturais em conjunto. A textura dificilmente muda, mas a parte química e a biológica variam com muito mais facilidade. A parte superior do solo é a mais alterada. Devido à pressão econômica sobre os agricultores, os mesmos tem de semear cada vez mais cedo o solo. Isso levou à industrialização agrícola e consequentemente à mecanização da lavoura; permitindo que a terra fosse lavrada e gradeada em épocas do ano em que o solo encontra-se muito úmido e pesado para trabalhar, o que acarreta a deterioração da estrutura do solo, que muda e impede a drenagem, o desenvolvimento de raízes,a produtividade. Os problemas ambientais acompanham nosso cotidiano. Poluição do ar, degradação do solo, desmatamento e super- população representam enormes ameaças que devem ser sanadas para que o planeta continue sendo um ambiente para todas as espécies. Compreendendo os conceitos que permeiam os problemas ambientais, podemos criar solu- ções possíveis para essas situações. 40 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 2.1. Erosão A remoção da cobertura vegetal original acelera o processo erosivo, alterando os processos geomorfológicos. Retirar a vegetação, independente da ocupação posterior, promove a perda de até 50% de solo por erosão. Com a intensificação desses processos, podemos falar em desertificação. A erosão é causada pela ação das águas e do vento e a consequente remoção das partículas do solo. Essa remoção, além de causar alterações de relevo, riscos às obras civis, remoção da camada superficial e fértil do solo, provoca o assoreamento dos rios. Como consequência indireta, ocorrem as inundações e alterações dos cursos de água. A erosão do solo está princi- palmente associada a fatores como clima, tipos de solo e declividade do terreno. As práticas recomendas para se evitar a erosão estão ligadas à manutenção da cobertura vegetal, utilização de árvores como quebra-ventos, cobertura do solo com serragem e técnicas de caráter mecânico, como aração, plantio e construção em curvas de nível − execução de canaletas para desvio das águas pluviais e execução de muros de arrimo. Vulnerabilidade Outras regiões Baixa Seco Frio Úmido / não vulnerável Gelo / geleira Moderado Alta Muito alta mapa global De vulnerabiliDaDe ao processo De Desertificação 2.2. Alterações química Aplicar agrotóxicos modifica a química e a fertilidade do solo, além de gerar diversos impactos biológicos e de saú- de pública. O uso indiscriminado dos defensivos agrícolas causa diversos impactos negativos a médio e longo prazo. Devido a sua ação erosiva, torna o solo pouco produtivo e dependente de produtos químicos. O processo de fertilização ou adubação pode alterar a composição química do solo, corrigindo-a para melhor aten- der às necessidades da cultura vegetal de interesse. A aplica- ção continuada e intensiva de fertilizantes concentra vastos estoques de NPK, o que vai alterar significativamente o ciclo do nitrogênio e as taxas de decomposição no solo. Tudo isso exige grandes implementos e mecanização especializada para tornar o solo produtivo novamente, o que nem sempre é viável financeiramente para pequenos e médios agricultores. Lembre-se de que os solos tropicais não são, via de regra, fér- teis e que muitas vezes a biodiversidade que eles sustentam está associada a altas e rápidas taxas de degradação de maté- ria orgânica pelos seres decompositores e pela absorção e incorporação vegetal desses nutrientes. Por isso que o desma- tamento de áreas florestais como Amazônia e Mata Atlântica não sustentam culturas agrícolas por muito mais do que 4 ou 5 anos, quando ocorre o esgotamento dos nutrientes do solo. Outro processo de alteração química é a correção do pH do solo através da calagem, mantendo-o ótimo para a cultura desejada e fornecendo cálcio e magnésio para as plantas. Além disso, reduz a disponibilidade de alumínio e aumen- ta a de fósforo. Essa atuação é bastante comum nos solos tropicais, que muitas vezes são ácidos e tóxicos. A região Centro-Oeste, domínio original dos cerrados, apresenta esse problema. As grandes monoculturas de cana-de-açúcar e soja só são possíveis graças à correção do solo. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 41 V O LU M E 3 A excessiva irrigação, por outro lado, pode provocar a salinização de certos tipos de solos, como os do se- miárido, tornando-os impróprios para cultivos de inte- resse econômico, assim como para o desenvolvimento de uma vegetação natural. Nesses solos, a drenagem é muito rápida e praticamente nenhuma água é total- mente desprovida de sais, levando a uma concentra- ção salina comprometedora à agricultura tradicional e ao ambiente.Poluição do Solo - Desertificação uso Do solo e o processo De Desertificação 2.3. Poluição A disposição indiscriminada de resíduos sólidos − lixo – e efluentes líquidos − esgoto – no solo é outro uso que tem se mostrado inadequado. Os resíduos gerados pela atividade humana são dispostos diretamente sobre o solo, seja na forma de aterros, seja por infiltração, ou pelo simples acúmulo sobre o substrato. Ao longo do tempo, ocorre o acúmulo da infiltração dos líquidos gerados na decomposição dos resíduos (choru- me). As águas pluviais auxiliam no processo de lixiviação e contaminação, carregando substâncias para as cama- das mais profundas e para os aquíferos subterrâneos. Os efeitos desses sistemas de disposição de resíduos no solo tendem a ser de natureza localizada. Ocorre, nos locais de disposição de resíduos orgânicos, a aera- ção de gás, constituído basicamente de metano e gás carbônico, o qual limita o suprimento de oxigênio para as camadas superficiais do aterro, causando a morte da vegetação. Destacam-se entre as fontes de poluição do solo deriva- das da atividade humana: § resíduos sólidos domésticos, hospitalares e industriais; § resíduos líquidos sanitários e industriais; § urbanização e ocupação do solo; § agropecuária extensiva e acidentes no transporte de cargas. 3. Impacto da atividade humana sobre a comunidade biológica A grande mudança na relação entre o ser humano e os demais seres vivos ocorreu com a transição da sociedade mesolítica, na qual os hominídeos eram essencialmente nômades e com hábito caçador-coletor, para a economia neolítica, na qual o ser humano passou a ser agricultor e domesticador-criador de diversas espécies, fixando-se em um determinado lugar. As- sim, as atividades e os impactos antrópicos se tornaram um importante fator no processo evolutivo dos seres vivos. As alterações nos padrões da vegetação e dos animais obe- deceram a uma série de razões, sempre levando em conta os interesses humanos de eliminação de doenças e manu- tenção de espécies de interesse. Porém, a influência do ser humano sobre a biosfera não foi uniforme. A modificação dos padrões da vegetação para fins agrícolas ou florestais, com a consequente mudança no microclima, levou, inevitavelmente, à modificação das propriedades do solo, em face da estreita relação causal dos três aspectos: clima, solo e vegetação. O desmatamento e a degradação ambiental têm sido tendência, reduzindo a diversidade das espécies e a biomassa. O objetivo é destinar essas áreas à agropecuária, à urbaniza- ção, à industrialização, a projetos de assentamento (coloni- zação), a projetos de desenvolvimento (estradas, hidroelétri- cas, usinas nucleares e mineração), ao extrativismo vegetal, à exportação de madeira, à produção de carvão, entre ou- tros, que destroem ou simplificam intensamente os habitats, comprometendo diretamente a sustentabilidade da fauna. Expansão de área agrícola Evapotranspiração reduzida Seca na floresta e morte de árvores Redução do runoff em escala regional Redução da biodiversidade Aumento do runoff em es- cala local (runoff = excesso de água que escoa pela superfície, já que o solo está com sua capacidade de infiltração máxima) Redução da produtividade agrícola e econômica Aumento de doenças respiratórias; interrupção do tráfego aéreo Redução da disponibilidade de água para uso humano, navegação em rios e geração de energia hidroelétrica Aumento de aerossóis Enchentes Aumento do risco de queimadas Danos na infraestrutura e redução de incentivos e investimentos Precipitação reduzida sobre a floresta e aumento da seca extrema Aumento de atividade econômica Madeireiras Mudanças climáticas globais fluxograma com as consequências Do Desmatamento 42 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 A interferênciahumana nas populações animais também redundou em efeitos abrangentes e imprevisíveis, alteran- do sua densidade e levando várias espécies à extinção, as- sim como ameaçando tantas outras. Além dos impactos da erradicação de organismos, a introdução de espécies exó- ticas podem alterar drasticamente o equilíbrio das cadeias alimentares do ecossistema. As reduções e eliminações verificadas por destruição do habitat, frequentemente uma consequência indesejada da falta de planejamento e do mau uso da terra, são, atu- almente, as de maior impacto sobre a fauna e as mais di- fíceis de conter, devido à expansão urbano-industrial. A fauna com pequena população natural e habitat muito restrito é particularmente propensa à extinção, como re- sultado da atividade humana. A indústria pesqueira, atividade econômica bastante impor- tante para muitas culturas e países, normalmente não respeita diversos pontos das legislações nacional e internacional: es- pécies permitidas, períodos de reprodução, quantidades má- ximas permitidas, sobrepesca e atuação em águas costeiras. Observe, a seguir, nas ilustrações, aspectos da perda da bio- diversidade associada às interferências humanas. Perda de Biodiversidade - Queimadas perDa De bioDiversiDaDe − queimaDas Perda de Biodiversidade - Tráfico perDa De bioDiversiDaDe − tráfico Perda de Biodiversidade - Desmatamento perDa De bioDiversiDaDe − Desmatamento 3.1. Concentração de compostos nas cadeias alimentares – efeito cumulativo Substâncias tóxicas e metais pesados, como o mercúrio, são difíceis de se eliminar e se concentram nos organis- mos que os ingerem (bioacumulação). Quando um con- sumidor primário, por exemplo, é predado, as toxinas são repassadas para o próximo nível trófico. O consumidor secundário, por sua vez, armazenará o poluente de todos os organismos que ingerir, repassando posteriormente para o consumidor terciário, e assim por diante. O último nível concentra todas as substâncias tóxicas transmitidas pela teia. Esse acúmulo progressivo de certos resíduos ao longo da cadeia alimentar é chamado magnificação trófica ou bioampliação. Desde a década de 1940, alguns inseticidas do grupo dos organoclorados foram usados extensivamente nas lavouras devido à sua alta eficiência contra diversos insetos. Absor- vido pela pele ou pelos alimentos, o acúmulo de DDT no or- ganismo humano está relacionado com doenças do fígado, como a cirrose e o câncer. O uso indiscriminado e descon- trolado do DDT fez com que o leite humano, em algumas regiões dos EUA, chegasse a apresentar mais inseticida do que o permitido por lei no leite de vaca. O DDT, além de outros inseticidas e poluentes, possui a capacidade de se concentrar em organismos. Ostras, por exemplo, que obtêm alimento por filtração da água, po- dem acumular quantidades enormes de inseticida em seus corpos, concentrando-o até cerca de 70 mil vezes. Em determinados ecossistemas, também é absorvido pelos produtores e consumidores primários. Assim, o DDT passa para os próximos organismos e tende a se concentrar nos níveis tróficos superiores. 4. Impacto da atividade humana sobre a atmosfera O ser humano alterou pela primeira vez a ação local da at- mosfera e, portanto, o clima, há 7 ou 9 mil anos, ao mudar a face da Terra com a derrubada de florestas, a semeadura e a irrigação. No entanto, é provável que no decurso deste século as ações antrópicas tenham intensificado e acelerado inadvertidamente o ritmo de mudança do clima do globo. Uma vez que a atmosfera é um sistema contínuo e único, pode-se concluir que as mudanças são transmissíveis em toda sua extensão; assim, uma alteração em pequena es- cala pode ter consequências globais. A mudança do clima provocará mudanças em cascata nos processos geomor- fológicos do solo e da vegetação, o que, por sua vez, trará novas alterações climáticas. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 43 V O LU M E 3 A influência humana sobre o clima é muito difícil de avaliar. Pode-se supor e evidenciar as alterações provocadas em escala microclimática, por exemplo, a construção de um reservatório de água, e mesoclimática, por exemplo, a presença de uma grande cidade e a constatação de que ela é uma ilha de calor. No entanto, alterações macroclimáticas podem estar asso- ciadas a processos planetários globais. Não vamos esquecer que o planeta tem cerca de 4,5 bilhões de anos e já esfriou e esquentou várias vezes, mesmo antes de o Homo sapiens andar por aqui. Muitas pesquisas e estudos sugerem que certas atividades antrópicas podem acelerar esses processos naturais. o efeito De ilhas De calor ocorre DeviDo à elevaDa taxa De absorção e retenção De calor De superfícies urbanas, à falta De cobertura vegetal que auxilia na reflexão Do calor e aumenta a taxa De transpiração (umiDaDe), à impermeabilização Do solo que impeDe a infiltração e a evaporação, à presença De construções verticais que preJuDicam a circulação Do vento e ao acúmulo De gases poluentes que aumentam a temperatura MODIFICAÇÃO DO CLIMA REGIONAL DE UMA ÁREA URBANA INDUSTRIALIZADA Composição atmosférica núcleos de condensação aumenta em 1 000% emissão de gases aumenta em 1 500% Temperatura radiação solar diminui em 10% temperatura média anual aumenta em 1 oC temperatura mínima invernal aumenta em 1,5 oC Precipitação anual aumenta em 5% dias de chuva mínima aumenta em 10% Vento velocidade média diminui em 20% dias calmos aumenta em 10% Outros parâmetros radiação ultravio- leta (inverno) diminui em 30% umidade relativa (verão) diminui em 10% neblina (inverno) aumenta em 100% gráfico De moDificações Do clima em uma área urbana 4.1. Poluição atmosférica A atmosfera recebe, anualmente, milhões de toneladas de gases tóxicos, como monóxido de carbono, dióxido de enxofre, óxido de nitrogênio e hidrocarbonetos, além de partículas que ficam em suspensão. As principais fontes geradoras de poluição atmosférica são os motores dos au- tomóveis, as indústrias (siderúrgicas, fábricas de cimento e papel, refinarias, etc.), a incineração de lixo doméstico e as queimadas de florestas para expansão da lavoura. O monóxido de carbono (CO) é um gás incolor, inodoro, um pouco mais leve do que o ar e muito venenoso. Ele é pro- duzido durante a queima incompleta de moléculas orgânicas, e sua maior fonte emissora são os motores a combustão dos automóveis. O monóxido de carbono tem a propriedade de se combinar irreversivelmente com a hemoglobina do sangue, inutilizando-a para o transporte de oxigênio. O indivíduo afe- tado por esse gás tem sintomas de asfixia, com aumento dos ritmos respiratório e cardíaco. A exposição prolongada ao mo- nóxido de carbono pode levar à perda de consciência e à morte. POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA (veículos/indústrias) Concentração de CO (ppm) Sintomas em seres humanos 10 Nenhum 15 Diminuição da capacidade visual 60 Dores de cabeça 100 Tonturas, fraqueza muscular 270 Inconsciência 800 Morte Qualidade do ar Concentração de CO (ppm) (média de 8 h) Inadequada 15 a 30 Péssima 30 a 40 Crítica Acima de 40 O dióxido de enxofre (SO2) é um gás venenoso, pro- veniente da queima industrial de combustíveis como o carvão mineral e o óleo diesel, que tem enxofre como impureza. O dióxido de enxofre, juntamente com o óxido de nitrogênio, também liberado pela atividade industrial, provoca bronquite, asma e enfisema pulmonar. Além disso, reagindo com vapor de água na atmosfera, esses óxidos podem formar ácidos sulfúrico e nítrico, que se precipitam com a umidade e formam as chuvas ácidas. 44 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 Em certos países europeus, onde a produção de energia é baseada na queima de carvão e óleo diesel, as chuvas ácidas têm sido responsáveis por grandes danos à vegetação, além de corroerem construções e monumentos. Na Alemanha e na Holanda, por exemplo, estima-se que 50% das florestas naturais já foram destruídas pelas chuvas ácidas. Detalhes Da formaçãoDa chuva áciDa a partir De lançamento De no2 e so2 De origem antrópica na atmosfera Nas cidades modernas, há grande quantidade de partículas em suspensão no ar, produzidas principalmente pelo des- gaste de pneus e freios de automóveis. Pastilhas de freio, por exemplo, liberam partículas de amianto, que podem causar doenças pulmonares. Grandes responsáveis pela produção de matéria particulada no ar são as siderúrgicas e as fábricas de cimento, estas últimas responsáveis pela liberação de partículas de sílica. A sílica, como o amianto, quando particulada no ar, é a causa comprovada de diversas doenças pulmonares, tais como fibroses e enfisemas. 4.2. Inversão térmica Em condições normais, a temperatura da troposfera (ca- mada mais próxima ao solo) diminui gradativamente com a altitude, o que facilita a dispersão dos poluentes para as camadas mais altas da atmosfera. Em certas épocas do ano, principalmente no inverno, pode ocorrer o fenômeno atmosférico denominado inversão térmica, causado pela interposição de uma camada de ar quente entre camadas de ar frio em certa altitude. Ge- ralmente, a camada de inversão é menos densa e detém a subida natural dos poluentes, que quase sempre saem das fontes com uma temperatura maior que a ambiente, subindo por diferença de densidade, até haver uma igual- dade de temperatura. Assim, essa faixa de temperatura mais elevada impede a dispersão de poluentes, que ficam aprisionados junto à superfície, já que nesse período de in- versão não há ventos e geralmente há baixa velocidade ou calmaria total. Nessas ocasiões, ocorre grande aumento de casos de irritação das mucosas e problemas respiratórios. As inversões térmicas, importantes em termos de po- luição do ar, são as de radiação e as de subsidiência. A por radiação acontece frequentemente quando o solo se esfria por radiação durante a noite. A presença dessas inversões noturnas impede a dispersão das emissões de poluentes na cidade à noite. A de subsidiência é aquela que ocorre quando há um processo de afundamento e compressão da massa de ar. Os movimentos físicos a que a atmosfera está submetida não são uniformes. Algumas vezes, uma camada da atmosfera fica mais comprimida entre as outras. Essa compressão diferenciada aumenta a temperatura em uma determinada camada em relação às outras. Isso se chama inversão de subsidiência. o fenômeno De inversão térmica impeDe a Dispersão Dos gases poluentes 4.3. Efeito estufa Os gases do efeito estufa (GEE) são representados prin- cipalmente pelo vapor de água (H2O), dióxido de carbono (CO2), metano (CH4), óxido nitroso (N2O) e clorofluorocar- boneto (CFC). CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 45 V O LU M E 3 CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS Para entender melhor como acontece o efeito estufa, é preciso, antes, compreender o que são radiações eletromag- néticas. Essas ondas têm alguns parâmetros que as definem, como a distância entre duas ondas e o comprimento de onda. Assim, conceitos de Física facilitam a compreensão de como as ondas são refletidas e absorvidas pela atmosfera terrestre, levando ao efeito estufa e ao aquecimento global. EFEITO ESTUFA Gases Contribuição (%) dióxido de carbono 61 metano 15 óxido de nitrogênio 4 clorofluorcarboneto 11 outros, inclusive vapor de água 9 contribuição percentual Dos principais gases Do efeito estufa Esses compostos gasosos são capazes de absorver radiação na frequência do infravermelho, aprisionando calor na atmosfera. Apesar de a maior parte da radiação solar que atinge o solo ser refletida pelas nuvens e pela superfície terrestre, a outra parte é absorvida e reirradiada na forma de radiação infravermelha − inclusive de volta para a superfície terrestre, que se aquece. desses retém Esse funcionamento Do efeito estufa. Assim, o efeito estufa é um processo natural e permite a sobrevivência da vida terrestre, mantendo as temperaturas estáveis e garan- tindo que a maior parte da água permaneça em estado líquido. Porém, as atividades humanas contribuem para o rápido aumento das taxas de emissão e concentração de GEE na atmosfera, ampliando os impactos do efeito estufa e ocasionando o aquecimento global. O determinante fundamental do clima é a entrada de radiação solar que impulsiona os mecanismos da atmosfera. Os elementos de clima, temperatura, pressão, vento e precipitação podem ser considerados efeitos secundários da diferença de aquecimento da atmosfera e da superfície. Portanto, mudanças na refletividade da superfície da Terra (albedo) alteram o aquecimento da atmosfera inferior. A quantidade de gás carbônico, um dos principais causadores do efeito estufa, vem aumentando significativamente na atmosfera desde a Revolução Industrial, quando o ser humano começou a empregar a queima de combustíveis (carvão e pe- tróleo) em larga escala, a fim de produzir energia. Com isso, a concentração de gás carbônico no ar se elevou nesses últimos 100 anos, de 0,029% para quase 0,04% da composição atmosférica, o que corresponde a um aumento da ordem de 38%. 46 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 Embora sem estimativas precisas, sabe-se que a quantidade de metano presente na atmosfera também vem crescendo. Esse gás resulta da decomposição da matéria orgânica, e sua concentração na atmosfera aumenta proporcionalmente ao crescimento da população. Isso se deve à maior produção de lixo e esgotos, à pecuária e ao aumento das áreas de terrenos alagados, onde se cultiva arroz e há grande decomposição de matéria orgânica. gráfico Dos países com maior percentual De emissão De carbono O efeito estufa vem despertando polêmicas. As imagens de impacto mostram desertos se expandindo, cidades cos- teiras inundadas e grandes alterações climáticas. Supõe-se que a tendência natural para o resfriamento no clima mun- dial desde a década de 1950 já foi detida.Alguns cientistas acreditam que, se os gases que provocam o efeito estufa continuarem a se acumular na atmosfera, devemos esperar uma elevação de até 4 °C na temperatura média mundial nos próximos 50 anos. gráfico que mostra a correlação entre o aumento Da temperatura méDia global em relação à elevação Da taxa De DioxóDio De carbono na atmosfera Um aumento dessa ordem provocaria grandes mudanças no clima da Terra. Nas regiões tropicais ocorreriam tempes- tades torrenciais. Nas regiões temperadas, o clima poderia se tornar mais quente e seco. As regiões polares poderiam ter grande parte do gelo derretida, com elevação do nível dos mares e inundação de cidades litorâneas e planícies. Uma inundação da Amazônia, com submersão da floresta, levaria à formação de uma imensa bacia de decomposição, o que produziria mais metano, acentuando ainda mais o efeito estufa. Além disso, se o gelo derreter em proporções consideráveis, isso provocaria outras distorções na circula- ção atmosférica e nos padrões do equilíbrio térmico. 4.4. Camada de ozônio A camada de ozônio, também chamada de ozonosfera, é uma das camadas de nossa atmosfera, que está localiza- da a cerca de 50 km da superfície do planeta. É constituída, basicamente, de ozônio (O3). Esse elemento é formado a partir da ação fotoquímica dos raios ultravioleta sobre as moléculas de oxigênio. Devido ao consumo da radiação ultravioleta A e B (UVA e UVB), a camada funciona como um “filtro”, impedindo que essas ra- diações mutagênicas e, portanto, cancerígenas, sobretu- do para a pele humana, consigam atingir a superfície terrestre. O2 + 1 2O2 + ultravioleta → O3 as moléculas De oxigênio (o2) se rompem DeviDo à raDiação ultravioleta e os átomos separaDos combinam-se inDiviDualmente com outras moléculas De oxigênio, formanDo o ozônio (o3) Existem diversos buracos na camada de ozônio, mas nos últimos 10 anos os cientistas notaram o aparecimento de grandes duas regiões sem ozônio na atmosfera. O buraco CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 47 V O LU M E 3 maior se localiza sobre o PoloSul, e chega a atingir uma área de 21 milhões de km2, mais do que o dobro da área do Brasil. O outro buraco, menor, localiza-se sobre o Polo Norte. A destruição da camada de ozônio é consequência da libe- ração de gases denominados clorofluorcarbonos (CFC) para a atmosfera. O CFC é inerte, bastante estável, usado para refrigeração em geladeiras e bebedouros e como pro- pelente na indústria de isopores, espumas e plásticos. Por ser muito barato, vem sendo utilizado desde 1930. Como é extremamente leve, após um vazamento ou quando lan- çado na atmosfera, ascende devagar, mas vai para as altas camadas da atmosfera, onde permanece cerca de 50 anos. Ao chegar na ozonosfera, cataliza a degradação do ozônio. reação Dos raios ultravioletas com os cfcs, os quais posteriormente auxiliam na DegraDação Da molécula De ozônio O uso do CFC já é proibido nos países do Hemisfério Nor- te e vem sendo substituído por água e pelo HFC (hidro- fluorcarboneto); o mesmo vem acontecendo nos países do Hemisfério Sul. fonte: youtube MAG - 2/14 - Efeito Estufa multimídia: vídeo 5. Impacto da atividade humana sobre a água doce e os oceanos Os fatores econômicos e sociais constituem as limitações mais frequentes da alteração da água. O ser humano in- tervem nos processos pluviométricos, de drenagem e de reservatórios subterrâneos, o que altera as proporções de estoques de água em seus três estados físicos, acarretando alterações climáticas globais. A umidade do solo é alterada em função de sua ocupação e uso, indisponibilizando-a para a vegetação, por exemplo, e fazendo o solo mais suscetível à ação erosiva. O escoa- mento superficial é modificado pela alteração dos sistemas de drenagem promovidos pela ocupação. Além disso, a mu- dança no fluxo fluvial altera profundamente a distribuição dos recursos hídricos para a fauna e flora. A água na atmosfera pode ser liberada em maior quantida- de devido aos desmatamentos e à elevação da temperatu- ra, levando a uma alteração da evapotranspiração. Os oceanos são fundamentais no processo de controle dos flu- xos globais de energia e, consequentemente, no ambiente geral do planeta, principalmente devido ao “alto calor específico” da água que retém calor. O papel do fitoplâncton oceânico é fundamental no controle atmosférico do carbono fixando-o e produzindo 75% do oxigênio atmosférico, além de poder estar diretamente ligado à formação de nuvens pela liberação de ga- ses que funcionariam como núcleos de condensação. Assim, o oceano é um importante componente na determina- ção do clima global e dos níveis de precipitação. Porém, por ser considerado um excelente depósito de efluentes e resíduos sólidos devido a sua grande capacidade de autodepuração, o oceano é cada vez mais impactado por causa de sua utilização como via de transporte ou fonte de matérias-primas. 5.1. Poluição das águas É a contaminação dos recursos hídricos. O crescimento populacional e os padrões de vida mais elevados exigem maior demanda de recursos hídricos, condição que não pode ser atendida pelo ciclo natural hidrológico. Consequentemente, a qualidade da água superficial e subter- rânea, tanto dos mares quanto de rios e lagoas, é progressiva- mente prejudicada. Uma certa quantidade de poluentes pode ser assimilada por diluição ou pela atuação de organismos na cadeia alimentar que se ajustam às mudanças na qualidade da água. Além desses limites, porém, a poluição representa uma ameaça real à qualidade da água, à saúde e ao meio ambiente. A poluição térmica produzida pela água utilizada no sistema de refrigeração das usinas de energia também reduz a solubili- dade do oxigênio em rios e lagos, e a diversidade das espécies é ainda mais ameaçada quando as correntes são obstruídas por sólidos inertes que resultam, por exemplo, de drenagem, escavação ou detritos urbanos. esquema simplificaDo De uso De água para resfriar o reator De uma usina nuclear 48 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 A indústria extrativista exerce efeitos sobre a qualidade da água se estiver localizada perto da corrente. A mineração a céu aberto poderá provocar contaminação sedimentológica e química. A extração subterrânea de carvão muitas vezes faz com que a drenagem ácida das minas chegue aos rios. Produtos químicos tóxicos, tais como os metais pesados cád- mio e mercúrio, produzidos em algumas operações industriais e de mineração, e despejados nos rios, lagos ou águas cos- teiras, podem matar os organismos vivos e se acumular nos tecidos dos peixes e crustáceos, que fazem parte da cadeia alimentar humana, podendo provocar graves danos à saúde. Outros poluentes metálicos possivelmente nocivos são o alumínio, utilizado no tratamento de águas, que já foi rela- cionado ao mal de Alzheimer, e o chumbo, utilizado nos en- canamentos de algumas casas antigas e identificado como causa de danos cerebrais em algumas crianças. O lançamento de resíduos industriais nas águas e nos solos constitui um sério problema ecológico. Substâncias poluentes, como detergentes, ácido sulfúrico e amônia, en- venenam os rios onde são lançadas, causando a morte de muitas espécies da comunidade aquática. Em países nos quais não há tratamento adequado de água e esgoto, a poluição da água utilizada pela população pode contribuir para a disseminação do cólera, do tifo e da ma- lária, assim como ser responsável por doenças parasíticas aquáticas como a esquistossomose. 5.2. Captação e abastecimento de água A água é fornecida por uma rede de tubulações, cuja ca- pacidade deve estar à altura das necessidades domésticas, industriais e agrícolas, e ao mesmo tempo levar em conta perdas devido aos vazamentos. O consumo médio de água pode variar de cerca de 740 litros diários per capita, em cidades dos EUA, até 1 litro diário per capita em partes da Etiópia ou da Somália. A água é fornecida por fontes superficiais e subterrâneas. sistema De captação, tratamento, armazenamento e Distribuição De água O primeiro estágio do tratamento de águas é armaze- nar a água não tratada em um reservatório, onde a ação combinada da sedimentação (precipitação por gravidade de substâncias em suspensão) e da luz ultravioleta e visível elimina substancialmente as bactérias. Entretanto, em áreas de temperatura alta, podem surgir algas em águas ricas em nutrientes. Para combater isso, a filtragem lenta com areia tem sido usada desde o início do século XIX; isso depende de uma combinação de filtragem direta e da ação bacteriana no interior das camadas superiores do leito de areia. Filtros modernos mais rápidos empregam tratamentos químicos, particularmente com sulfato de alumínio, para coagular só- lidos em suspensão antes que estes sejam removidos para um clorificador. A água é comumente desinfetada com cloro para eliminar patógenos, embora isso possa provocar um gosto desagradável quando certas substâncias orgânicas estão presentes. Depois do tratamento, a água é armazenada em um re- servatório de serviço, que pode ser uma cisterna fechada subterrânea, nas regiões elevadas, ou, em regiões planas, uma caixa-d’água. Isso garante alguns dias de suprimento e, devido a sua altura, exerce a pressão necessária para a distribuição local. Os reservatórios localizados em terras altas distantes das ci- dades exigem aquedutos de grandes comprimentos; entradas para a água dos rios e lagos usualmente têm um reservatório local para fornecer o suprimento adequado quando os níveis de água são baixos e permitem o seu fechamento para im- pedir poluição temporária. As aquíferas (rochas que contêm água) profundas são aproveitadas por meio de poços e, mui- tas vezes, fornecem água de melhor qualidade. 5.3. Tratamento e rede de esgoto Uma rede de esgoto é um sistema de tubulações através do qual as águas servidas, provenientes da totalidade do esgoto doméstico ou comercial, são levadas para uma es- tação de tratamento. Os esgotos são planejados para que sejam autolimpantes efaçam com que as águas servidas fluam por gravidade, embora o bombeamento, algumas vezes, seja necessário. O acesso à rede é dado por postigos de inspeção e ma- nutenção. Em um sistema que combina o escoamen- to de águas servidas com o seu tratamento, ambas as águas, servidas e pluviais, são escoadas para a estação de tratamento; em sistemas separados, águas pluviais não tratadas são escoadas diretamente para o curso de água mais próximo. As características de uma água residuária, as exigências legais, a área disponível e os custos de implantação e ope- ração são os fatores básicos na definição do sistema de tratamento mais adequado de um efluente líquido. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 49 V O LU M E 3 esquema com os processos e caminhos Do tratamento De esgoto § Tratamento preliminar − tem a finalidade de remover sólidos grosseiros e é aplicado normalmente a qualquer tipo de água residuária. Consiste de grade, peneiras, cai- xas de areia, caixas de retenção de óleos e graxas. § Tratamento primário − sistemas de tratamento de águas residuárias de natureza orgânica, muito embora seja utilizado para qualquer tipo de despejo. Tem a finali- dade de remover resíduos finos dos efluentes. Consiste de tanques de flotação, decantadores, fossas sépticas, flocu- lação/decantação. § Tratamento secundário − é utilizado para a depuração de águas residuárias através de processo biológico e tem a finalidade de reduzir o teor de matéria orgânica solúvel nos despejos. Consiste de lodos ativados e suas variações, filtros biológicos, lagoas aeradas, lagoas de estabilização, digestor anaeróbico e fluxo ascendente e sistemas de dis- posição no solo. § Tratamento terciário − é um estágio avançado de tra- tamento de águas residuárias e visa à remoção de subs- tâncias não eliminadas a níveis desejados nos tratamentos anteriores, como nutrientes, micro-organismos patogêni- cos, substâncias que causam cor nas águas, etc. Consiste em lagoas e maturação, cloração, ozonização, filtros de carvão ativo, precipitação química em alguns casos. § Tratamento de lodos − utilizado para todos os tipos de lodos, visa à sua desidratação ou adequação para dispo- sição final. Consiste de leitos de secagem, centrífugas, fil- tros-prensa, filtros a vácuo, digestão aeróbia ou anaeróbia, incineração, disposição no solo. § Tratamento físico-químico − basicamente utilizado para as águas residuárias de natureza inorgânica, visa à remoção de sólidos em todas as formas e à alteração das características físico-químicas das águas residuárias. Tam- bém utilizado para a remoção de sólidos em suspensão de efluentes de natureza orgânica. Consiste em coagulação/ floculação, precipitação química, oxidação, neutralização. 5.4. Saneamento básico O saneamento básico é um dos objetivos da área da saú- de pública, que lida com o controle ambiental, com a prevenção e o combate a doenças infectocontagiosas. As atividades sanitárias incluem o processamento e a distribui- ção de alimentos, no intuito de prevenir a contaminação dos produtos alimentícios durante os diversos estágios de manipulação. O sanitarismo supervisiona igualmente o tra- tamento de água potável e de esgotos, visando ao combate a bactérias, vírus, etc, e procurando reduzir os despejos de dejetos sólidos e produtos químicos nos rios, lagos e outros recursos hídricos (de que se serve a população). As autoridades sanitárias são responsáveis ainda pelo con- trole ou erradicação de agentes transmissores de doenças, como insetos e roedores, bem como o esclarecimento da população sobre a adoção de medidas sanitárias básicas. 5.5. Eutrofização Quando um corpo de água recebe uma grande quantida- de de efluentes com matéria orgânica, dizemos que ele foi eutrofizado − alimentado. Efluentes são resíduos líquidos de atividades de origem humana, sobretudo domésticos e industriais. A drenagem de fertilizantes e o lançamento de outros efluentes eleva a quantidade de matéria orgânica, em espe- cial de compostos ricos em nitrogênio e fósforo, o que esti- mula a absorção de nutrientes pelas algas e o consequente 50 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 crescimento acelerado de suas populações (floração das águas). Com a proliferação de algas, aumenta-se a turbi- dez da água, restringindo a fotossíntese para a superfície. Assim, eliminam-se os seres fotossintetizantes do fundo e multiplica-se ainda mais a quantidade de matéria orgânica disponível para decomposição. Em seguida, ocorre o crescimento de bactérias heterótrofas decompositoras e um maior consumo de oxigênio na degra- dação aeróbia, reduzindo a taxa desse gás dissolvido na água. Por conta disso, diversos organismos aeróbios, como peixes, não sobrevivem. Desse modo, disponibiliza-se mais matéria orgânica para decomposição e agrava-se o proble- ma da falta de oxigênio. Por fim, surge no meio anóxico compostos reduzidos e gases tóxicos, como o metano e os compostos de enxofre. A demanda bioquímica de oxigênio (DBO) correspon- de à quantidade de oxigênio consumido na degradação da matéria orgânica no meio aquático, assim é um indicador de qualidade de águas e está associado à quantidade de matéria orgânica presente. O valor de 5 mg/ℓ significa que, para degradar totalmente a matéria orgânica presente em 1 litro dessa água, são ne- cessários 5 miligramas de oxigênio, ou seja, a água é boa. Quanto mais alto o valor da DBO, maior é a quantidade de matéria orgânica presente e, portanto, mais poluída está a água. Aumentam a DBO de um corpo de água: sangue, cadáveres, esgoto doméstico, detergentes, fertilizantes, es- gotos industriais orgânicos, etc. Os coliformes fecais são semelhantes em forma com a bactéria Eschirichia coli, que vive nos intestinos humanos, compondo sua flora, e podem estar presentes em efluen- tes indicando que foram contaminados por fezes humanas. Ecologicamente, são importantes por representarem indi- cadores ambientais de qualidade, uma vez que, se fo- rem encontrados na água de abastecimento, mostram que houve contaminação dessa água por esgotos “in natura”. De modo geral, altos índices de DBO indicam também gran- des quantidades de coliformes fecais, caracterizando a água como imprópria para o consumo. 5.5.1. Maré vermelha Fenômeno semelhante à eutrofização. Certas condições es- pecíficas, como alteração na salinidade, oscilação térmica da água e excesso de nutrientes, podem estimular o cresci- mento de algas pirrofíceas unicelulares. Esses dinoflage- lados liberam toxinas, alterando a cor da água, impedindo a passagem de luz e ocasionando grande mortandade de diversos organismos. 6. Poluição sonora O som é parte tão comum da vida diária que, raramente, apreciamos todos os seus usos. Como exemplo, nos per- mite a comunicação através da fala, nos alerta ou previne em muitas circunstâncias e até nos possibilita fazer ava- liações de qualidade e diagnósticos. Contudo, com muita frequência na sociedade moderna, o som nos incomoda. Dessa forma, o som desagradável ou indesejável é cha- mado de ruído. O ser humano moderno vem sendo submetido, cada vez mais, a condições sonoras agressivas no ambiente em que vive, sendo prejudicado até mesmo nas chamadas horas de lazer. Os sons que afetam a audição também têm outros efeitos no corpo dos indivíduos. Seus efeitos principais na saúde e bem-estar são: § redução da capacidade auditiva; § resposta vegetativa, quer seja ela involuntária ou incons- ciente (palpitação cardíaca, vasoconstrição periférica, etc.); § cardiovascular (hipertensão arterial); § incômodo no ambiente comunitário; no sono (altera- ções fisiológicas, alterações vegetativas, mudança na disposição, mudança na performance, aumento no ris- co de acidentes, etc.). § irritação geral; perturbação na comunicação e prejuízo na concentração; associação de medo e ansiedade; es- tresse e mudança na conduta social. fonte: youtube A degradação da camada de ozônio epropostas de intervenção no ambiente, considerando a qualidade da vida humana ou medidas de conservação, recuperação ou utilização sustentável da biodiversidade. Co m pe tê n Ci a 2 Identificar a presença e aplicar as tecnologias associadas às ciências naturais em diferentes contextos. H5 Dimensionar circuitos ou dispositivos elétricos de uso cotidiano. H6 Relacionar informações para compreender manuais de instalação ou utilização de aparelhos, ou sistemas tecnológicos de uso comum. H7 Selecionar testes de controle, parâmetros ou critérios para a comparação de materiais e produtos, tendo em vista a defesa do consumidor, a saúde do trabalhador ou a qualidade de vida. Co m pe tê n Ci a 3 Associar intervenções que resultam em degradação ou conservação ambiental a processos produtivos e sociais e a instrumentos ou ações científico-tecnológicos. H8 Identificar etapas em processos de obtenção, transformação, utilização ou reciclagem de recursos naturais, energéticos ou matérias-primas, con- siderando processos biológicos, químicos ou físicos neles envolvidos. H9 Compreender a importância dos ciclos biogeoquímicos ou do fluxo energia para a vida, ou da ação de agentes ou fenômenos que podem causar alterações nesses processos. H10 Analisar perturbações ambientais, identificando fontes, transporte e(ou) destino dos poluentes ou prevendo efeitos em sistemas naturais, produ- tivos ou sociais. H11 Reconhecer benefícios, limitações e aspectos éticos da biotecnologia, considerando estruturas e processos biológicos envolvidos em produtos biotecnológicos. H12 Avaliar impactos em ambientes naturais decorrentes de atividades sociais ou econômicas, considerando interesses contraditórios. Co m pe tê n Ci a 4 Compreender interações entre organismos e ambiente, em particular aquelas relacionadas à saúde humana, relacionando conhecimentos científicos, aspectos culturais e características individuais. H13 Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou explicando a manifestação de características dos seres vivos. H14 Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros. H15 Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. H16 Compreender o papel da evolução na produção de padrões, processos biológicos ou na organização taxonômica dos seres vivos Co m pe tê n Ci a 5 Entender métodos e procedimentos próprios das ciências naturais e aplicá-los em diferentes contextos. H17 Relacionar informações apresentadas em diferentes formas de linguagem e representação usadas nas ciências físicas, químicas ou biológicas, como texto discursivo, gráficos, tabelas, relações matemáticas ou linguagem simbólica. H18 Relacionar propriedades físicas, químicas ou biológicas de produtos, sistemas ou procedimentos tecnológicos às finalidades a que se destinam. H19 Avaliar métodos, processos ou procedimentos das ciências naturais que contribuam para diagnosticar ou solucionar problemas de ordem social, econômica ou ambiental. Co m pe tê n Ci a 6 Apropriar-se de conhecimentos da física para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científicotecnológicas. H20 Caracterizar causas ou efeitos dos movimentos de partículas, substâncias, objetos ou corpos celestes. H21 Utilizar leis físicas e (ou) químicas para interpretar processos naturais ou tecnológicos inseridos no contexto da termodinâmica e(ou) do eletromagnetismo. H22 Compreender fenômenos decorrentes da interação entre a radiação e a matéria em suas manifestações em processos naturais ou tecnológicos, ou em suas implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais. H23 Avaliar possibilidades de geração, uso ou transformação de energia em ambientes específicos, considerando implicações éticas, ambientais, sociais e/ou econômicas. Co m pe tê n Ci a 7 Apropriar-se de conhecimentos da química para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científicotecnológicas. H24 Utilizar códigos e nomenclatura da química para caracterizar materiais, substâncias ou transformações químicas. H25 Caracterizar materiais ou substâncias, identificando etapas, rendimentos ou implicações biológicas, sociais, econômicas ou ambientais de sua obtenção ou produção. H26 Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transfor- mações químicas ou de energia envolvidas nesses processos. H27 Avaliar propostas de intervenção no meio ambiente aplicando conhecimentos químicos, observando riscos ou benefícios. Co m pe tê n Ci a 8 Apropriar-se de conhecimentos da biologia para, em situações problema, interpretar, avaliar ou planejar intervenções científicotecnológicas. H28 Associar características adaptativas dos organismos com seu modo de vida ou com seus limites de distribuição em diferentes ambientes, em especial em ambientes brasileiros. H29 Interpretar experimentos ou técnicas que utilizam seres vivos, analisando implicações para o ambiente, a saúde, a produção de alimentos, matérias primas ou produtos industriais. H30 Avaliar propostas de alcance individual ou coletivo, identificando aquelas que visam à preservação e a implementação da saúde individual, coletiva ou do ambiente. MATRIZ DE REFERÊNCIA DO ENEM LIVRO TEÓRICO ECOLOGIA BIOLOGIA 6 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 INCIDÊNCIA DO TEMA NAS PRINCIPAIS PROVAS Compreensão de teias e cadeias alimenta- res, assim como a interação entre os seres vivos, é fundamental para resolver as ques- tões de ecologia, que são interdisciplinares e pedem temas atuais com relação aos impactos ambientais. São recorrentes questões acerca de teias alimentares, relações ecológicas e proble- mas ambientais, sendo possível que estas tenham interdisciplinaridade com Química e/ou Geografia. Exige a interpretação de imagens, mapas e gráficos. Interações ecológicas e teias ali- mentares são conceitos recorrentes dentro de ecologia. Costuma trazer questões em que seja ne- cessário relacionar conceitos de ecologia com problemas ambientais atuais. Costuma integrar conceitos de ecologia, como relações ecológicas e problemas ambientais, entre si e com diferentes áreas da Biologia. Prova com poucas questões de ecologia, sendo interação entre os seres vivos (teias alimentares e relações ecológicas) o tema mais recorrente. Questões que misturam diferentes áreas da Biologia, com assuntos como sucessão ecológica, problemas ambientais e relações ecológicas. Problemas ambientais, relações ecológicas e conceitos básicos de ecologia (popula- ção, comunidade, ecossistema) são muito presentes. Teias alimentares, relações ecológicas e problemas ambientais são os principais assuntos. Questões interdisciplinares que cobram conteúdos altamente específicos – cos- tumam aparecer conceitos gerais de eco- logia, assim como pirâmides e relações ecológicas. Questões bastante específicas relacionadas a teias alimentares e interações e pirâmides ecológicas. Enfoque em conceitos básicos de ecologia, como dinâmica populacional, relações eco- lógicas e teias alimentares. Prova com ênfase em problemas ambien- tais e relações ecológicas. Com perfil similar à Fuvest e questões bem específicas, os temas mais frequen- tes são problemas ambientais e relações ecológicas. Prova com foco em citologia e genética, portanto, as poucas questões sobre ecolo- gia são concentradas em relações ecológi- cas e problemas ambientais. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 7 V O LU M E 3 1. Biociclo terrestre ou epinociclo No biociclo terrestre existem quatro biocoras: floresta, sa- vana, campo e deserto. Essas biocoras são constituídas por diferentes biomas que sofrem influência de fatores abió-seus riscos... multimídia: vídeo 7. A gestão de resíduos sólidos Fatores importantes interferem na produção de lixo: densi- dade populacional, poder aquisitivo e, principalmente, hábi- tos de consumo. Esse quadro se agrava com a constatação de uma evidente tendência de crescimento da geração de lixo, não apenas em termos absolutos (tonelada/dia), mas também em termos relativos (quilograma/habitante/dia). Além do crescimento populacional, o aumento de produção e consumo também tem contribuído significativamente. A composição dos resíduos sólidos domiciliares e comer- ciais é influenciada por uma série de fatores que envolvem condições sociais do gerador, condições climáticas do local de geração, hábitos e costumes, entre outros. Dessa forma, pode variar substancialmente no tempo, de país para país ou mesmo de região para região. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 51 V O LU M E 3 Quando o lixo não é coletado, tratado e disposto de forma adequada, pode causar a contaminação do solo e da água, gerar odores, ou ainda atrair e propiciar a proliferação de patógenos e vetores. Dessa forma, a questão do lixo envol- ve aspectos sanitários, ambientais e de Saúde Pública. Essa situação tem sido agravada com a presença constante de catadores em lixões, que, com muita frequência, têm sido desconsiderados ou relegados a um segundo plano pelos administradores públicos e privados. Com relação ao aspecto ambiental, a destinação inadequa- da de resíduos em lixões traz como consequência a degra- dação do meio ambiente, com a contaminação de recursos naturais. O tratamento e a destinação final dos resíduos ain- da se resumem na adoção de soluções imediatistas, quase sempre fundamentadas no simples descarte, predominando os depósitos a céu aberto que contribuem para a deterio- ração ambiental. No estado de São Paulo, a grande quanti- dade de resíduos gerados reclama por soluções técnicas e institucionais adequadas, calcadas nas realidades regionais e cuja implementação não pode mais ser protelada. A RESPONSABILIDADE DE CADA UM PARA CADA TIPO DE LIXO Tipo Responsável Destinação usual domiciliar prefeitura reciclagem / compos- tagem / aterros comercial prefeitura reciclagem / compos- tagem / aterros público prefeitura reciclagem / compos- tagem / aterros serviços de saúde gerador (hospitais, etc.) incineração industrial gerador (indústrias) aterros industriais portos, aeropor- tos e terminais gerador (portos, etc.) reciclagem / compos- tagem / aterros agrícola gerador (agricultor) compostagem / aterros entulho gerador aterros industriais tabela com a responsabiliDaDe Da aDministração pública para caDa tipo De lixo As formas de disposição final para esses resíduos devem ser aquelas que por si só ou associadas a um determina- do tratamento prévio impeçam a disseminação de agentes patogênicos ou de qualquer outra forma de contaminação. Dentre as estratégias adotadas, destacam-se: § Aterro sanitário − tem como objetivo acomodar, no solo, resíduos, no menor espaço possível, sem causar danos ao meio ambiente ou à saúde pública. Essa técni- ca consiste basicamente na compactação dos resíduos no solo, na forma de camadas que são periodicamente cobertas com terra ou outro material inerte. Apesar de ser o método sanitário mais simples de destinação final de resíduos sólidos, o aterro sanitário exige cuidados especiais e técnicas específicas a serem seguidas, desde a seleção e preparo da área até sua operação e moni- toramento. § Incineração − é o processo de combustão controla- da que pode ser resumidamente descrito como a quei- ma de materiais em alta temperatura (acima de 900 ºC), com uma mistura balanceada de componentes e quantidades apropriadas de ar por um tempo prede- terminado. É a forma mais segura, do ponto de vista sanitário, para se eliminar resíduos sólidos de serviços de saúde, de portos, aeroportos e terminais rodoviá- rios e ferroviários, aeronaves e navios internacionais, de alimentos deteriorados e de outros restos nocivos. Além disso, dispensa a utilização de grandes áreas, ne- cessárias à implantação dos outros processos; reduz o resíduo sólido a, aproximadamente, 20% em peso e a 5% em volume do original; torna biologicamente ino- fensivo o resultado sólido do processo, escória e cinza, o qual poderá ser aproveitado como material inerte para cobertura em aterros sanitários. § Compostagem − é o conjunto de técnicas que es- timula o processo biológico de decomposição de ma- teria orgânica. Desse processo, origina-se um produ- to rico em substâncias húmicas e nutrientes minerais, o que pode ser aplicado ao solo para melhorar suas características, sem causar riscos ao meio ambiente. Para a aplicação da compostagem é necessária a ins- talação de uma usina de triagem e compostagem. A instalação desse tipo de usina acarreta uma redução de 70%, em média, da tonelagem de lixo destinada ao aterro, com a consequente redução dos custos de aterramento por quantidade coletada e aumento da vida útil da área destinada à sua disposição. § Reutilização e reciclagem − o objetivo básico é evitar a passagem descontrolada de materiais e obje- tos usados – os resíduos – para o meio ambiente. A reutilização difere da reciclagem como conceito, pois trata do aproveitamento do resíduo gerado sem que o mesmo sofra qualquer tipo de alteração ou processo, excetuando-se a limpeza, como garrafas retornáveis de refrigerantes e cervejas. Já a reciclagem refere-se ao aproveitamento dos resíduos para, após uma série de processamentos, retornar ao processo produtivo, como matéria-prima, daí gerando produtos novos. São exem- plos as garrafas não retornáveis de cervejas e outras be- bidas, que podem ser separadas do lixo e encaminhadas à indústria de fabricação de vidro, onde são utilizadas como matéria-prima no processo, gerando novos pro- dutos de vidro. 52 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 A triagem é, no entanto, apenas uma das etapas do pro- cesso de reciclagem, sendo que o resíduo triado deve ainda passar pelas etapas de beneficiamento (seleção, lavagem, classificação, moagem, etc.) e reúso, a fim de completar o ciclo de aproveitamento. As vantagens da reciclagem são: 1. diminuição do volume de lixo a ser disposto no ambien- te, requerendo para isso áreas menores de disposição; 2. redução do consumo de energia, economizando recur- sos naturais, quase sempre não renováveis; 3. redução dos custos de matérias-primas industriais; 4. incentivo às atividades envolvidas com a reciclagem, incluindo a implantação de microempresas reciclado- ras, com consequente aumento do nível da mão de obra economicamente ativa; 5. economia de certas matérias-primas provenientes de recursos naturais não renováveis; 6. promoção do desenvolvimento de uma consciência ambiental nas populações. 8. Principais questões ambientais da Terra 8.1. Pobreza e desigualdade A população mundial, em 1950, era de 2,5 bilhões de ha- bitantes. Hoje, é de 7,7 bilhões, e chegará a 8,5 bilhões em 2025. Cerca de 3,4 bilhões de pessoas vivem com menos de US$ 5,50 por dia. Mais de 4,2 bilhões não vivem em condições sanitárias decentes e adequadas, incluindo aces- so ao saneamento básico, segundo Organização Mundial da Saúde (OMS). 800 milhões, entre eles 150 milhões de crianças, são desnutridos. 80% da riqueza mundial está nas mãos de 1% da população. De acordo com o relatório anual sobre a fome no planeta, divulgado pela Organização para Agricultura e Alimenta- ção (FAO), entidade ligada à Organização das Nações Uni- das (ONU), cerca de 826 milhões de pessoas são vítimas da fome em seu estágio mais avançado (a fome crônica), representando quase 1/6 da população mundial. O objeti- vo era reduzir o número de vítimas da fome pela metade até 2015. No entanto, segundo os últimos estudos e le- vantamentos realizados pela FAO, essa meta é inatingível. Conforme a FAO, a fome no mundo diminuiu 14% nos úl-timos anos, mas a produção de alimentos aumentou 32%. O problema maior está na má distribuição desses alimen- tos, ou seja, enquanto nos países subdesenvolvidos ocorre a carência de alimentos para a população, nos países ricos as pessoas consomem mais calorias diárias do que necessi- tam. Foi provado cientificamente que a fome crônica reduz a capacidade de aprendizado das crianças, diminuindo o rendimento na escola. No adulto gera mal-estar, e sua ca- pacidade física fica muito reduzida, além disso, as mulheres acabam gerando filhos prematuros. A solução para esse problema estaria na implantação de um sistema mais justo, com ênfase nos projetos sociais para a geração do bem comum. Deveriam ser investidos re- cursos na agricultura familiar; desapropriação de terras im- produtivas, onde os assentados passariam a produzir seus próprios alimentos e fornecê-los à cidade; investimentos em programas de combate à fome e à miséria, bem como abastecimento de água potável e saneamento básico para toda a população. A educação e a saúde também deveriam ser prioridades dos órgãos competentes. Segundo a FAO, os países com maior número de famélicos no mundo são os que apresentam as maiores dívidas ex- ternas. Por isso, a FAO defende o perdão da dívida desses países mais pobres. No Brasil, a fome e a miséria se localizam principalmente nas regiões Nordeste e Sudeste, no entanto, no Norte, Sul e Centro-Oeste existam casos apavorantes de miséria. Dos aproximadamente 213 milhões de brasileiros, mais da me- tade vive em situação de insegurança alimentar.Com a pan- demia do Coronavírus, a quantidades de pessoas abaixo da linha da pobreza aumentou, atingindo cerca de 27 milhoes de brasileiros (12,8% da população). Atualmente, cerca de 8 países possuem mais de 1/4 da po- pulação em estado de fome. Outros 8 possuem problemas sérios em torno da alimentação. Para se ter uma ideia da gravidade nesses países, a ausência de mais de 100 calorias diárias por pessoa é considerada fome crônica. Nesses países, o deficit é de mais de 400 calorias diárias pelas pessoas atingidas pela fome. Para chegar a esses dados, a ONU comparou o consumo de calorias mí- nimas, estabelecido com o consumo de alimentos em cada nação. O continente mais atingido por essa praga continua sendo a África, seguido pela Ásia e América. O Índice de Desenvolvimento Humano da ONU, calculado pelo Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (PNUD), verifica o nível de desenvolvimento ou de subde- senvolvimento de um país com base na consideração de três níveis sociais básicos: § nível de instrução da população (levando em con- ta, por exemplo, a taxa de analfabetismo e os anos de escolaridade); § nível de saúde (abrangendo, por exemplo, a expecta- tiva de vida e a taxa de mortalidade infantil); e § nível de renda (considerando a capacidade de com- pra em cada país). Com relação à escala usada na construção do índice, obser- va-se que ele varia de 0 a 1, situando-se mais próximo de CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 53 V O LU M E 3 1 os países de melhor nível social e de 0 os países de pior nível social. Os três países que apresentaram melhor IDH nos últimos índices foram Noruega (0,957), Irlanda (0,955) e Suiça (0,955). Hoje em dia, o país se encontra em 84º e continua decaindo de posição, evidenciando suas profun- das desigualdades. 8.2. Mudanças climáticas Epidemias de doenças, mares engolindo cidades litorâneas, furacões e enchentes levando tudo pela frente, escassez de água potável e espécies em extinção são as possíveis con- sequências do aquecimento global, que infelizmente já vem acontecendo. A mudança climática do planeta é resultado do aumento da concentração de gases de efeito estufa na atmosfera, causado por atividades humanas. Para evitar que o planeta fique cada vez mais quente, du- rante a Rio-92 um grupo de países assinou a “Convenção Quadro das Nações Unidas sobre Mudança do Clima” (UN- FCCC) e, em 1997, no Japão, foi adotado o Protocolo de Kyoto, um tratado com compromissos mais rígidos para a redução da emissão dos gases que provocam o efeito estu- fa. Apesar dos compromissos assumidos na Rio-92, as con- venções de Biodiversidade e de Mudança Climática ainda não viraram realidade. Os Estados Unidos são um dos principais obstáculos para o fechamento dos acordos internacionais. Dez anos depois, as duas convenções – de Biodiversidade e de Mudança Climática – e o pacto – a Agenda 21 – ainda não estão implementados. Dos três documentos, o que está mais longe de ser posto em prática é o relativo ao clima. A Organização das Nações Unidas (ONU) já promoveu sete encontros mundiais, depois da Rio-92, para tentar implementar as ações de controle do efeito estufa, que provoca o aquecimento da Terra. O Protocolo de Kyoto consiste num engenhoso esquema destinado a reduzir, em escala global, a emissão de gases, o principal dos quais é o dióxido de carbono (CO2). Consiste em permitir a negociabilidade das reduções de emissão de CO2 entre companhias de diferentes países, mas isso é só na teoria, pois na prática o mercado de CO2, inevitavelmente, surge com transações e muito dinheiro em jogo. O Mecanismo de Desenvolvimento Limpo (MDL), um dos principais instrumentos do Protocolo de Kyoto, permite que empresas e países industrializados que não conseguirem reduzir suas emissões aos limites exigidos patrocinem pro- jetos de plantio de árvores ou adoção de energias não po- luentes em países em desenvolvimento. Em troca, o patro- cinador recebe créditos que podem ser comercializados em bolsas de valores. O MDL é um instrumento muito criativo de transferência de recursos do Norte para o Sul, capaz de beneficiar a todos. 8.3. O desaparecimento das florestas As florestas cobrem 30% das terras emersas. 81% das flo- restas virgens ou preservadas do planeta Terra se concen- tram em apenas 15 países. Sua superfície total vem dimi- nuindo sob a pressão da indústria madeireira, da atividade extrativista e do aumento da área urbana. O Brasil tem avançado no seu compromisso de transformar pelo menos 10% do território amazônico em unidades de conservação. No planeta, segundo a Comissão Mundial de Áreas Prote- gidas, as áreas oficialmente protegidas passaram de 7,35 milhões de quilômetros quadrados, em 1990, para 13,2 mi- lhões, distribuídos entre 30 mil parques e reservas. Entretan- to, as queimadas na Amazônia atingem o equivalente a um estado de Sergipe todo ano. 8.4. Acesso à água Mesmo sabendo que 2/3 da água potável do planeta Ter- ra estão concentrados no continente Antártico, 1 em cada 5 habitantes no mundo não possui acesso à água potá- vel. Um estudo mostra que 75% da população de alguns países da África não possuem acesso à água potável. Na África, dos 53 países do continente, 13 já sofrem com a escassez de água. A metade dos rios do mundo está num nível muito abaixo do normal ou poluída. Na China, o lixo e o esgoto produzidos são simplesmente abandonados a céu aberto ou despejados em cursos de água, desse modo, 80% dos rios do país estão de tal forma poluídos que os peixes desapareceram. A queda do nível dos lençóis freáticos se tornou um sério problema em algumas regiões. O Brasil é campeão em águas superficiais, com 12% das reservas do globo, e o terceiro maior país do mundo em reservas aquíferas, e o primeiro em águas correntes com 8% das reservas de água do mundo, boa parte delas presente no subsolo; no entanto, o país trata mal suas reservas aquíferas e mananciais, e cerca de 35 milhões de brasileiros não possuem acesso à água potável. Esse imenso patrimônio nacional enfrenta problemas de contaminação e exploração desordenada. Não há regu- lamentação para a exploração das águas subterrâneas, vítimas de todo o tipo de poluição e descaso. Outra forma de poluição é a contaminação dos lixões, aterros sanitá- rios e resíduos de matéria orgânica (no Brasil, 90% dos resíduos são destinados a aterros e lixõesa céu aberto, e apenas 20% recebem algum tipo de tratamento), que penetram no solo e contaminam os lençóis freáticos. O mau uso dos aquíferos subterrâneos diminui a recarga de base dos rios, ou seja, se eles diminuírem de tamanho, 54 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 rios que ficam perenes mesmo na estiagem podem secar definitivamente, como exemplo, o rio São Francisco, que está com vazão inferior a mil metros cúbicos, quando nos últimos anos chegava a 2.200 metros cúbicos. 8.5. Espécies ameaçadas Cerca de 26.500 mil espécies animais estão ameaçadas de extinção nas próximas décadas, principalmente pela destrui- ção do seu habitat. O processo atual de extinção em massa de espécies é comparável apenas com o que ocorreu há 65 milhões de anos, quando de 70% a 85% de todos os se- res vivos existentes na época desapareceram do planeta. A diferença é que, na transição do período Cretáceo para o Terciário, a extinção foi causada por processos naturais e aconteceu durante milhões de anos. Cientificamente, uma espécie é considerada extinta quando não é vista na natureza por mais de 50 anos. Atualmen- te, a estimativa é a de que de 17.500 a 27.000 espécies desapareçam do planeta ao ano. No Brasil, são 3.299 as espécies de plantas ameaçadas de extinção. O levantamen- to inclui todos os ecossistemas brasileiros: Amazônia, Mata Atlântica, Caatinga, Cerrado, Pantanal e Pampas. Mas é na Mata Atlântica onde está a maior quantidade de plantas ameaçadas de extinção. A diversidade vegetal desse ecos- sistema é a que corre mais perigo, porque a colonização do Brasil começou pela região litorânea. As indústrias, fazendas e cidades, no entanto, continuam avançando, e atualmente 60% da Caatinga e 80% do Cerrado estão impactados. Os EUA não assinaram a Convenção sobre Diver- sidade Biológica (CDB), nem sequer o Protocolo de Cartagena. A CDB, lançada na Rio-92, regulamenta o uso da biodiversidade e biossegurança de organismos geneticamente modificados entre os países. A coleta de assinaturas e ratificações começou em janeiro de 2000 e, até hoje, 15 países ratificaram e 94 assinaram. Para entrar em vigor, o protocolo precisa ser ratificado por pelo menos 50 países. Em junho de 2002, em Haia, na Ho- landa, houve um acordo mundial para impedir a posse de conhecimentos sobre plantas medicinais de países em desenvolvimento e posterior patenteamento de produtos fabricados com esses conhecimentos. Para o Brasil, um dos chamados países megadiversos, o acor- do deverá proporcionar compensação na forma de treina- mento, royalties e transferência de tecnologia, além da parti- cipação nos lucros da comercialização dos produtos. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 55 V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 9 Compreender o significado e a importância da água e de seu ciclo para a manutenção da vida, em sua rela- ção com condições socioambientais, sabendo quantificar variações de temperatura e mudanças de fase em processos naturais e de intervenção humana. A água é de suma importância para vida, servindo como meio para realização das reações metabólicas de todos os organismos, como também atua como habitat de diferentes espécies, seja quando está em estado líquido ou sólido. Sendo assim, a cobrança desse assunto nas provas do Enem pode apresentar diferentes abordagens, exigindo que o aluno saiba fazer uma análise crítica do ciclo hidrológico e dos impactos cau- sados devido a sua alteração. MODELO 1 (Enem) Nos últimos 50 anos, as temperaturas de inverno na península Antártica subiram quase 6 °C. Ao con- trário do esperado, o aquecimento tem aumentado a precipitação de neve. Isso ocorre porque o gelo marinho, que forma um manto impermeável sobre o oceano, está derretendo devido à elevação de temperatura, o que permite que mais umidade escape para a atmosfera. Essa umidade cai na forma de neve. Logo depois de chegar a essa região, certa espécie de pinguins precisa de solos nus para construir seus ninhos de pedregulhos. Se a neve não derrete a tempo, eles põem seus ovos sobre ela. Quando a neve finalmente derrete, os ovos se encharcam de água e goram. aDaptaDo De: scientific american brasil, ano 2, n. 21, 2004, p. 80. A partir do texto, analise as seguintes afirmativas: I. O aumento da temperatura global interfere no ciclo da água na península Antártica. II. O aquecimento global pode interferir no ciclo de vida de espécies típicas de região de clima polar. III. A existência de água em estado sólido constitui fator crucial para a manutenção da vida em alguns biomas. É correto o que se afirma: a) apenas em I; b) apenas em II; c) apenas em I e II; d) apenas em II e III; e) em I, II e III. ANÁLISE EXPOSITIVA O aquecimento global é um dos problemas ambientais mais em pauta atualmente, devido a sua amplitude geográfica e diversidade de impactos em ambientes naturais ou diretamente nas atividades humanas. O au- mento da temperatura no planeta impacta diretamente o ciclo da água, que, em ambientes polares, causará a redução de habitats com o derretimento das calotas e outras consequências indiretas que afetarão o ciclo de vida dos animais nesses ambientes, dificultando a alimentação e reprodução, como no caso descrito no texto de apoio. RESPOSTA Alternativa E 56 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS PROBLEMAS AMBIENTAIS POLUIÇÃO DA ATMOSFERA POLUIÇÃO DAS ÁGUAS DESMATAMENTO TRATAMENTO DE ESGOTO GESTÃO DE RESÍDUOS • PRELIMINAR • PRIMÁRIO • SECUNDÁRIO • TERCIÁRIO • ATERRO SANITÁRIO • INCINERAÇÃO • COMPOSTAGEM • RECICLAGEM • AUMENTO DO EFEITO ESTUFA (CO2, CH4) • CHUVA ÁCDA (ÓXIDOS DE NITROGÊNIO E/OU ENXOFRE) • BURACO NA CAMADA DE OZÔNIO (CFC) • EUTROFIZAÇÃO (LANÇAMENTO DE ESGOTOS E/OU FERTILIZANTES) • MAGNIFICAÇÃO TRÓFICA (ACUMULAÇÃO DE METAIS PESADOS E AGROTÓXICOS) • PERDA DA BIODIVERSIDADE • ASSOREAMENTO DE RIOS • DESERTIFICAÇÃO CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 57 V O LU M E 3 1. Introdução A reprodução é uma característica fundamental dos seres vivos. Permitindo a formação de novos indivíduos, assegura a perpetuação das espécies e, consequentemente, a con- tinuidade da vida no nosso planeta. É através da repro- dução que o material genético é transmitido de geração em geração, por vezes mantendo as características, outras produzindo algumas alterações. A formação de novos indivíduos e, consequentemente, a perpetuação das espécies dependem da sua adaptação ao meio ambiente. Quando essa adaptação é adequada, a reprodução deverá manter e transmitir as características. Porém, caso o meio se altere e deixe de ser favorável, a sobrevivência da espécie dependerá da sua capacidade de adaptação às novas condições. Em nível molecular, a reprodução pode ocorrer através de síntese e acúmulo ou duplicação de substâncias (enzimas, DNA, RNA, etc.). Implica no aumento do tamanho da cé- lula e pode ser seguida pela reprodução celular que, nos eucariotos, consiste de duas etapas consecutivas, a divisão do núcleo (cariocinese) e do citoplasma (citocinese). Numerosos tipos diferentes de estratégias reprodutivas são adotados pelos seres vivos, de modo a ultrapassar as incer- tezas do meio e assegurar a produção de novas gerações. De modo geral, podem-se agrupar esses mecanismos em dois processos básicos: reprodução assexuada e re- produção sexuada. 2. Reprodução assexuada A reprodução assexuada permite a formação de novos indiví- duos a partir de um só progenitor, sem que haja a mistura de material genético ou a intervenção de células especializadas (gametas). Desse modo, não há fecundação e, consequente- mente, não ocorre formação do zigoto. Nesse tipo de reprodução, os descendentes desenvolvem-se a partir de uma célula ou de um conjunto de células do pro- genitor. Logo, a partir de um só organismo podem formar-se numerosos indivíduos geneticamente idênticos, os chamados clones. Excepcionalmente podemsurgir diferenças quando por acaso ocorre uma alteração genética (mutação). Por conta dessas características, a reprodução assexuada possibilita que organismos isolados produzam descenden- tes sem a necessidade de parceiro e com menos gasto de energia. Além disso, origina uma descendência numerosa em curto espaço de tempo, o que permite a colonização rápida de um habitat e perpetua organismos bem adaptados a am- bientes favoráveis e estáveis. Dentre as vantagens econômi- cas, como na produção vegetal, destaca-se a possibilidade de selecionar e reproduzir variedades de plantas em grande número, de modo rápido e conservando as características de interesse. Porém, a reprodução assexuada não assegura a variabilida- de genética, o que torna a espécie vulnerável a mudanças ambientais. Muito dos organismos que se reproduzem asse- xuadamente também o podem fazer sexuadamente, quando as condições do meio forem desfavoráveis. Os seres vivos que intercalam periodicamente os dois tipos de reprodução possuem um ciclo de vida com alternância de gerações. Reprodução assexuada Processos mais comuns Reprodução assexuada Processos mais comuns Bipartição Gemulação Divisão Múltipla Multiplicação vegetativa Partenogénese Esporulação FragmentaçãoPartenogênese resumo Dos processos mais comuns De reproDução assexuaDa fonte: youtube Reprodução SEXUADA e ASSEXUADA multimídia: vídeo TIPOS DE REPRODUÇÃO E CICLOS DE VIDA COMPETÊNCIA(s) 4 e 8 HABILIDADE(s) 13, 16 e 28 CN AULAS 25 E 26 58 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 2.1. Bipartição Esse tipo de reprodução ocorre em procariontes (bactérias) e em grupos de organismos eucariontes unicelulares, como protozoários e algas. A bipartição, também denominada cissiparidade ou divisão binária, consiste na separação de um organismo em dois indivíduos de tamanho semelhan- te, que crescem e atingem as dimensões do progenitor. Figura 1 Figura 2 processo De Divisão binária bacteriana Figura 1 Figura 2 cissipariDaDe em protozoários Do gênero paramecium 2.2. Divisão mútipla A divisão múltipla, também denominada pluriparti- ção ou esquizogonia, ocorre em organismos eucariontes unicelulares, como protozoários. Nesse tipo de reprodução assexuada, o núcleo também se denomina de pluripar- tição ou esquizogonia. Na divisão múltipla, o núcleo da célula-mãe divide-se em vários núcleos. Depois, cada núcleo rodeia-se de uma porção de citoplasma e de uma membrana, dando origem às células-filhas, que são liberta- das quando a membrana da célula-mãe se rompe. a primeira figura esquematiza a formação Das múltiplas células-filha, enquanto a segunDa representa a esquizogonia em hemácias parasitaDas pelo plasmoDium 2.3. Fragmentação A fragmentação é um tipo de reprodução assexuada em que vários indivíduos são obtidos a partir da regeneração de fragmentos de um organismo progenitor. Ocorre em al- gas, plantas e animais invertebrados, como alguns equino- dermos e platelmintos. B - Planária A - Estrela-do-mar B - Planária A - Estrela-do-mar fragmentação em estrelas-Do-mar e planárias 2.4. Gemulação Na gemulação ou gemiparidade, há a formação de expansões, chamadas gomos ou gemas, na superfície da célula ou do indivíduo que, ao separarem-se, dão origem a novos organismos, geralmente de menor tamanho que o progenitor. Ocorre em seres unicelulares, como as leveduras (tipo de fungo), e pluricelulares, como a esponja e a hidra. a primeira imagem mostra a gemulação em leveDuras e a segunDa em hiDras. 2.5. Partenogênese A partenogênese se caracteriza pelo desenvolvimento de um organismo a partir de um óvulo não fecundado. O exemplo mais clássico ocorre no desenvolvimento do zan- gão em abelhas, mas essa reprodução assexuada está pre- sente também em outros invertebrados (como pulgões e dáfnias), plantas e em alguma espécies de peixes, anfíbios e répteis. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 59 V O LU M E 3 partenogênese em Dáfnia e em abelhas 2.6. Esporulação Consiste na formação de novos seres vivos a partir de cé- lulas especiais denominadas esporos, as quais possuem uma camada protetora espessa e resistente a ambientes desfavoráveis. A esporulação ocorre em bactérias, algas, plantas (como a samambaia representada na figura A) e fungos (figura B). A esporulação é um processo de repro- dução comum em pteridófitas (figura A). Figura A Figura B Hifas Micélio Esporângio Esporos figura a figura b 2.7. Multiplicação vegetativa Esse tipo de reprodução assexuada é exclusivo das plantas. Existem vários processos de multiplicação vege- tativa, que se dividem em dois grandes grupos. 1. Multiplicação vegetativa natural − A planta-mãe pode originar novas plantas a partir das várias parte que a constituem, como as folhas, os caules aéreos (estolhos), ou os caules subterrâneos (rizomas, tubérculos e bolbos). § Folhas: certas plantas desenvolvem pequenas plân- tulas nas margens das folhas. Estas, ao cair no solo, desenvolvem-se e dão origem a uma planta adulta. formação De novos inDivíDuos na borDa Das folhas Da suculenta mãe-De-milhares. § Estolhos: certas plantas, como o morangueiro, produ- zem plantas novas a partir de caules prostrados cha- mados estolhos. Cada estolho parte do caule principal e origina várias plantas novas, o caule principal morre assim que as novas plântulas desenvolvem as suas pró- prias raízes e folhas. § Rizomas: os lírios, o bambu e a bananeira, por exem- po, possuem caules subterrâneos alongados e com substâncias de reserva, denominados rizomas. Estes, além de permitirem à planta sobreviver em condições desfavoráveis, podem alongar-se, originando gemas que se vão diferenciar em novas plantas. foto De um rizoma. observe como em DeterminaDos pontos é possível formar raízes, ramos aéreos e folhas. § Tubérculos: os tubérculos são caules subterrâneos vo- lumosos e ricos em substâncias de reserva, sendo a ba- tata um dos mais conhecidos. Os tubérculos possuem gomos com capacidade germinativa e que originam novas plantas. gemas brotanDo em um tubérculo De batata § Bulbos: são caules subterrâneos arredondados, com um gomo terminal rodeado por camadas de folhas carnudas, ricas em substâncias de reserva. Quando as condições do meio são favoráveis, formam-se gomos laterais, que se rodeiam de novas folhas carnudas e ori- ginam novas plantas. Alguns dos bulbos mais conheci- dos são a cebola e a tulipa. bulbos De alho e cebola. 60 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 2. Multiplicação vegetativa artificial − Esse tipo de reprodução assexuada tem sido largamente utilizado no setor agroflorestal para a multiplicação vegetativa de plan- tas. Os mais comuns são a estaca, a mergulhia e a enxertia. § Estaca: esse tipo de multiplicação vegetativa consis- te na introdução de ramos da planta-mãe no solo, a partir dos quais surgem raízes e gomos que originam uma nova planta. A videira e a roseira se reproduzem desse modo. representação Do processo De estaquia, em que raízes e gomos se Desenvolvem após o plantio Do ramo em meio úmiDo. www.sobiologia.com.br/conteudos/embriologia/reprodu- cao2.php www.sobiologia.com.br/conteudos/embriologia/repro- ducao.php multimídia: site § Mergulhia: esse tipo de multiplicação vegetativa con- siste em dobrar um ramo da planta-mãe até enterrá-lo no solo. A parte enterrada irá ganhar raízes e, enraiza- da, pode separar-se da planta-mãe, obtendo-se, assim, uma planta independente. imagem Do Desenvolvimento De uma nova planta por meio Da mergulhia § Enxertia: consiste na junção das superfícies cortadas de duas partes de plantas diferentes. As plantas uti- lizadas são da mesma espécie, ou de espécies muito semelhantes. A parte que recebe o enxerto chama-se cavalo e a parte doadora chama-se garfo ou cavaleiro. A união do tecidos não é completa e assim são con- sideradas duas plantas: uma contribui com osistema radicular e absorve seiva bruta, enquanto a outra forma a copa, flores e frutos e realiza fotossíntese. Existem vários tipos de enxertia: a enxertia por garfo, a enxertia por encosto e a enxertia por borbulha. Enxerto garfo Rá�a Porta-enxerto na enxertia por garfo, o cavalo é cortaDo transversalmente e introDuz-se nele a planta De interesse. na enxertia por encosto, os ramos DescascaDos De Duas plantas são uniDos. após a cicatrização, corta-se os ramos De forma que a nova planta é constituíDa pelo sistema raDicular e tronco Do cavalo e pelos ramos Do cavaleiro. na enxertia por borbulha, a planta receptora é cortaDa em forma De t para receber o enxerto, constituíDo por um peDaço De casca contenDo um gomo Da planta DoaDora. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 61 V O LU M E 3 VIVENCIANDO 3. Reprodução sexuada Na reprodução sexuada, há mistura de material genético por meio de células haploide, os gametas, que se fundem por meio da fecundação e formam uma célula-ovo ou zigoto diploide. Dependendo do ciclo de vida do organismo, o zigoto passa por uma meiose ou mitose inicial. Após essa primeira divisão, sofre mitoses consecutivas para originar um novo indivíduo. Na conjugação, geralmente realizada por bactérias e alguns protozoários, há troca de material genético sem a produção de um novo descendente. Não é consenso se esses e outros processos de transmissão genética sem a formação de gametas ou novos indivíduos são considerados formas de reprodução sexuada. Fungos, por exemplo, podem realizar um mecanismo de recombinação gênica denominado parassexualidade. A reprodução sexuada implica a alternância regular de dois eventos críticos relacionados à ploidia do organismo e ao desen- volvimento de gametas. Na meiose há divisão reducional do número de cromossomos à metade e eventos de recombinação gênica, enquanto na fecundação ocorre a fusão dos núcleos gaméticos para a formação de um novo organismo. Assim, a função primordial da reprodução sexuada é introduzir variabilidade genética. Uma das mais fascinantes questões da Biologia evolutiva envolve as razões da manutenção da reprodução sexuada entre os seres vivos. Esse processo está associado a um elevado dispêndio energético (disputas territoriais e acasalamentos) e expõe os indivíduos a uma série de riscos, como predação, parasitismo e ferimentos causados em disputas por parceiros. A reprodução é o mecanismo que garante a transmissão das características genéticas de um indivíduo para a sua prole. Os organismos mais adaptados ao ambiente têm maior sucesso reprodutivo e, com o passar do tempo, os genes que conferem essa vantagem evolutiva aos seus portadores tornam-se mais representados na população. Algumas fêmeas fazem “seleção sexual” dos machos mais aptos para se reproduzirem a partir de características como plumagem, coloração e uma série de comportamentos exibidos pelos machos durante o período de acasalamento. Essas características, contudo, tornam esses indivíduos mais vulneráveis a predadores. Esse risco também é elevado durante o período em que as fêmeas ou o casal têm de cuidar da sua prole. Portanto, se existem tantos riscos e gastos energéticos envolvidos com a reprodução sexuada, por que motivo os seres vivos não passam a reproduzirem-se assexuadamente como as bactérias e outros organismos primitivos? Os processos de formação de gametas e a fecundação, que ocorrem na reprodução sexuada, promovem a variabi- lidade genética das populações, justificando a opção por esse tipo de estratégia. A presença de populações geneti- camente heterogêneas é um fator chave para a sobrevivência a longo prazo das espécies do nosso planeta. Quanto mais cópias diferentes dos seus genes uma espécie possuir, mais apta estará para enfrentar mudanças ambientais e novas pressões seletivas, evitando, por mais tempo, a sua extinção. Os tipos de ciclo de vida sexuados, portanto, podem ser organizados de acordo com o tipo de meiose realizada e com a ploidia dos indivíduos adultos. Assim, antes de entender os diferentes tipos de ciclo sexuado retomaremos o conteúdo de meiose. As bactérias podem se reproduzir tanto sexuada (conjugação, transdução, transformação) quanto assexuadamente (bipartição) e, assim, passar os genes de resistência para as próximas gerações. Com a compreensão da reprodução, bacteriana foi possível entender melhor a resistência bacteriana, bem como os possíveis mecanismos para o controle desse parasita. 62 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 3.1. Meiose A meiose é um tipo de divisão celular que reduz para me- tade o número de cromossomas das células. É através da meiose que uma célula diploide origina células haploides. Por convenção, células ou organismos haploides são representa- dos por n, enquanto os diploides são simbolizados por 2n. A meiose, tal como a mitose, é precedida pela replicação do DNA dos cromossomos. A essa replicação seguem-se duas divisões. Na divisão redu- cional, um núcleo 2n origina dois núcleos n, com cromosso- mos constituídos por duas cromátides, havendo uma redução do número de cromossomos. Na divisão equacional, ocorre a separação das cromátides, obtendo-se quatro núcleos haploi- des, cujos cromossomos são constituídos por uma cromátide. Assim, essas divisões originam a formação de quatro cé- lulas diferentes entre si, cada uma delas com metade do número de cromossomos da célula inicial. Par de cromossomas homólogos (2n) Par de cromossomas homólogos - cada cromossoma com dois cromatidios-irmãos (2n) Um cromossoma de cada par de homólogos - cada cromossoma com dois cromatidios-irmãos (n) Um cromossoma de cada par de homólogos (n) representação Da meiose, DemonstranDo a ploiDia De caDa etapa 3.2. Ciclo diplobionte Nesse ciclo, também chamado de haplobionte diplon- te, o organismo adulto diploide produz células sexuais ha- ploides por meio de uma meiose gamética. Os gametas fundem-se para formar um zigoto diploide que, por meio de mitoses, se desenvolve em um novo indivíduo. Esse tipo de ciclo de vida é típico da maioria dos animais e de alguns protoctistas, assim como de algumas algas verdes e pardas. DIPLOBIONTE HAPLOBIONTE HAPLOIDIPLOBIONTE Fecundação Zigoto 2n 2n Meiose ORGANISMO DIPLONTE + Fecundação Zigoto 2n Meiose ORGANISMO HAPLONTE + Fecundação Zigoto + 2n 2n Meiose ORGANISMO HAPLODIPLONTE Mitose organismo adulto (2n) Meiose gamética representação Da meiose gamética, seguiDa De fecunDação, em um organismo com ciclo De viDa haplobionte Diplonte 3.3. Ciclo haplobionte No ciclo de vida haplobionte ou haplobionte haplonte, o organismo adulto haploide produz gametas por mitose. Após a fecundação, o zigoto divide-se imediatamente por meio de uma meiose zigótica e forma quatro células haploides. Cada uma dessas sofre mitoses consecutivas e origina mais células haploides ou então um organismo multicelular haploide. Esse tipo de ciclo de vida é típico dos fungos e encontrado também em certas algas. DIPLOBIONTE HAPLOBIONTE HAPLOIDIPLOBIONTE Fecundação Zigoto 2n 2n Meiose ORGANISMO DIPLONTE + Fecundação Zigoto 2n Meiose ORGANISMO HAPLONTE + Fecundação Zigoto + 2n 2n Meiose ORGANISMO HAPLODIPLONTE Meiose zigótica Mitose Fecundação Organismo adulto (n) para formar um novo organismo haplonte após a fecunDação, é necessário realizar uma meiose zigótica 3.4. Ciclo haplodiplobionte O ciclo de vida haplodiplobionte ou diplobionte ocorre em todas as plantas e em algumas algas e é caracterizado pela alternância de gerações entre dois organismos adul- tos com ploidias diferentes, um haploide e outro diploide. O indivíduo diploide, denominado esporófito, forma es- poros haploides por meio da meiose espórica. Esses esporos passam por divisões mitóticas e originam um or- ganismo multicelular haploide, o gametófito, que produz gametas por mitose. Os gametas, então, se fundem e ge- ram um zigoto diploide que se diferencia, novamente por mitose,em um novo esporófito. DIPLOBIONTE HAPLOBIONTE HAPLOIDIPLOBIONTE Fecundação Zigoto 2n 2n Meiose ORGANISMO DIPLONTE + Fecundação Zigoto 2n Meiose ORGANISMO HAPLONTE + Fecundação Zigoto + 2n 2n Meiose ORGANISMO HAPLODIPLONTE HAPLODIPLOBIONTE Organismo adulto (n) Fecundação Mitose Meiose espórica organismo adulto (2n) alternância De gerações entre um organismo aDulto DiploiDe, proDutor De esporos por meiose, e um haploiDe, proDutor De gametas por mitose CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 63 V O LU M E 3 CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS 3.5. Gametas Os gametas, formados por mitose ou meiose, são células ha- ploides que podem ser morfologicamente idênticas ou dis- tintas em tamanho e forma. Além disso, podem apresentar mobilidade ou ter locomoção reduzida, sendo até mesmo imóveis. Em geral, quando se distinguem, pelo menos em suas di- mensões, os maiores são considerados gametas femininos e os menores, masculinos. Quando são morfologicamente idênticos, podem diferir em seu grau de mobilidade e com- patibilidade, isto é, são sexualmente distintos e compatíveis somente com o sexo oposto. Nesse caso, são arbitrariamente classificados com os símbolos positivo (+) e negativo (-). Assim, a reprodução gamética é classificada em dois tipos básicos quanto à morfologia dos gametas envolvidos: isoga- mia e heterogamia. § Isogamia – quando os dois gametas são idênticos morfologicamente. Essa classe envolve, geralmente, gametas móveis e ocorre em certas algas e fungos. § Heterogamia – quando os dois gametas são distintos morfologicamente. Existem dois tipos de heterogamia: a) Anisogamia – quando um dos gametas é maior que o outro, não diferindo na forma de mobilidade. b) Oogamia – quando os gametas diferem na forma e no modo de locomoção, sendo um pequeno e móvel e o outro grande e com mobilidade reduzida. Mecanismo comum nas plantas e nos animais. 3.6. Reprodução sexuada e variabilidade Como visto, a principal vantagem da reprodução sexua- da em relação à assexuada é o aumento da variabilidade genética. Os mecanismos que contribuem para essa varia- bilidade são: 1. Segregação independente dos cromossomos homólogos – na Anáfase I da meiose, a migração dos cromossomos homólogos para os polos da célula é alea- tória. O número de combinações possíveis é de 2n. Assim, nas células formadas, os cromossomos estão combinados de forma arbitrária em uma enorme variedade de combi- nações possíveis. 2. Crossing-over – durante o Crossing-over, na Prófa- se I, os cromossomos homólogos trocam segmentos. Os dois cromatídeos de um mesmo cromossomo deixam de ser idênticos e vão ser, posteriormente, separados de forma aleatória na Anáfase II. 3. Fecundação – a junção aleatória de dois gametas dis- tintos aumenta a variabilidade genética. 4. Mutações – criam novos genes (mutação gênica) ou novos cromossomos (mutação cromossômica). As mu- tações cromossômicas podem ser numéricas ou estruturais. A variabilidade genética dos indivíduos de uma popu- lação contribui para o seu sucesso evolutivo, uma vez que, num ambiente em mudança, pelo menos alguns dos mem- bros da população estarão aptos a sobreviver. Para calcular o número de indivíduos de populações que têm uma taxa de reprodução alta, podem-se utilizar fórmu- las matemáticas para prever o tamanho dessa população ao longo do tempo. Acompanhar o crescimento de uma população é importante para monitorar espécies que estão em processos de extinção. 64 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 14 Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros. A reprodução é um processo essencial para a manutenção das espécies e, portanto, é importante que o aluno conheça os modos distintos de proliferação das populações dos diferentes organismos e as van- tagens e desvantagens que cada um desses processos pode apresentar. A partir disso, é possível, por exemplo, compreender o desenvolvimento de diferentes doenças e propor medidas preventivas e corretivas para as mesmas. MODELO 1 (Enem) O uso prolongado de lentes de contato, sobretudo durante a noite, aliado a condições precárias de higiene, representa fatores de risco para o aparecimento de uma infecção denominada ceratite microbiana, que causa ulceração inflamatória da córnea. Para interromper o processo da doença, é necessário tratamento antibiótico. De modo geral, os fatores de risco provocam a diminuição da oxigenação corneana e determinam mudanças no seu metabolismo, de um estado aeróbico para anaeróbico. Como decorrência, observa-se a diminuição no número e na velocidade de mitoses do epitélio, o que predispõe ao aparecimento de defeitos epiteliais e à invasão bacteriana. aDaptaDo De: cresta. f. lente De contato e infecção ocular. revista sinopse De oftalmologia. são paulo: moreira Jr., n. 04. 2002. A instalação das bactérias e o avanço do processo infeccioso na córnea estão relacionados a algumas carac- terísticas gerais desses microrganismos, tais como: a) a grande capacidade de adaptação, considerando as constantes mudanças no ambiente em que se re- produzem, e o processo aeróbico como a melhor opção desses microrganismos para a obtenção de energia; b) a grande capacidade de sofrer mutações, aumentando a probabilidade do aparecimento de formas resis- tentes, e o processo anaeróbico da fermentação como a principal via de obtenção de energia; c) a diversidade morfológica entre as bactérias, aumentando a variedade de tipos de agente infeccioso, e a nutrição heterotrófica como forma de esses microrganismos obterem matéria-prima e energia; d) o alto poder de reprodução, aumentando a variabilidade genética dos milhares de indivíduos, e a nutrição heterotrófica como única forma de obtenção de matéria-prima e energia desses microrganismos; e) o alto poder de reprodução, originando milhares de descendentes geneticamente idênticos entre si, e a diversidade metabólica, considerando processos aeróbicos e anaeróbicos para a obtenção de energia. ANÁLISE EXPOSITIVA A utilização inadequada de lentes de contato reduz as trocas gasosas no local, danificando as fun- ções normais do epitélio ocular, já que suas células necessitam de um ambiente aeróbico para se manterem íntegras. Desse modo, se favorece também o desenvolvimento bacteriano no local. As bactérias são microrganismos unicelulares, cujo metabolismo pode ser aeróbico ou anaeróbico, e realizam reprodução assexuada por bipartição. Esse processo tem como vantagem permitir a rápida proliferação da população, ainda que como consequência os descendentes sejam geneticamente idênticos entre si, podendo ser uma característica desvantajosa em caso de alteração ambiental. RESPOSTA Alternativa E CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 65 V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS TIPOS DE REPRODUÇÃO E CICLOS DE VIDA DIPLOBIONTE (MEIOSE GAMÉTICA) EX.: ANIMAIS HAPLOBIONTE (MEIOSE ZIGÓTICA) EX.: FUNGOS HAPLODIPLOBIONTE (MEIOSE ESPÓRICA) EX.: PLANTAS REPRODUÇÃO ASSEXUADA REPRODUÇÃO SEXUADA TIPOS CICLOS REPRODUTIVOS • NÃO DEPENDE DE PARCEIRO • RÁPIDO CRESCIMENTO POPULACIONAL VARIABILIDADE GENÉTICA (MEIOSE E FECUNDAÇÃO) NÃO GERA VARIABILIDADE GENÉTICA ELEVADO CUSTO ENERGÉTICO • BIPARTIÇÃO • DIVISÃO MÚLTIPLA • GEMULAÇÃO • ESPORULAÇÃO • FRAGMENTAÇÃO • PARTENOGÊNESE • MULTIPLICAÇÃO VEGETATIVA VANTAGENS VANTAGEM DESVANTAGEM DESVANTAGEM ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ANOTAÇÕES 66 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 LIVRO TEÓRICO ZOOLOGIA BIOLOGIA 68 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 INCIDÊNCIA DO TEMA NAS PRINCIPAIS PROVAS É frequente a presença de questões rela- cionadas às medidas profiláticas para evi- tar e combater doenças infectoparasitárias, como as causadas por vermes. Zoologia é um tema recorrente – os dife- rentes filos são comparados de maneira mais direta. É generalista com relação às características dos seres vivos, não aborda grupos especí- ficos, opta por comparar um vasto número de grupos. Além de seu caráter interdiscipli- nar, é evidente a presença de questões que dialogam com situações cotidianas. As questões dissertativas cobram mais especificamente as doenças causadas por vermes, bem como anatomia de invertebra- dos, vetores e agentes etiológicos. É importante conhecer bem as principais características animais para reconhecer com facilidade as semelhanças e diferenças entre os filos. É direcionada a teorias evolutivas, embrio- logia e taxonomia dos seres vivos. Possui caráter essencialmente comparativo e questões que misturam diferentes áreas da Biologia. Há presença de assuntos como diversidade de seres vivos e comparação entre os reinos e entre os filos animais. Com poucas questões de Biologia, cobra conhecimento acerca da anatomia com- parada dos filos animais e da classificação dos seres vivos. A Santa Casa cobra conhecimentos relacio- nados a verminoses comuns no Brasil, além de embriologia e anatomia comparada dos animais. É uma prova com questões interdisciplina- res e conteúdo específico, sendo importan- te reconhecer características dos animais e saber comparar os diferentes filos. Possui questões com alto nível de especi- ficidade, que abordam doenças causadas por vermes e anatomia comparada dos diferentes filos animais. Apresenta questões com enfoque em ana- tomia comparada. A prova tende a cobrar questões quanto às relações evolutivas, taxonomia e ver- minoses. Os temas de maior recorrência dentro da Zoologia são características exclusivas e diferenças entre os filos animais. É essencial saber interpretar cladogramas, além de saber classificar e diferenciar os seres vivos. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 69 V O LU M E 3 Os moluscos (do latim molluscus = mole) são animais possuidores de um corpo mole, viscoso, não segmentado e sem patas. Apresentando simetria bilateral, o corpo é dividi- do em três partes: cabeça, pé e massa visceral. A cabeça é bem nítida nos caramujos e polvos, mas não é diferenciada nas ostras. O pé é uma massa musculosa e ventral que se constitui num órgão locomotor, fixador e cavador, também servindo de base para a classificação dos moluscos. A mas- sa visceral contém os órgãos e pode ser protegida por um exoesqueleto, a concha. A maioria dos moluscos tem vida aquática, com grande distribuição marinha; alguns cara- mujos levam vida inteiramente terrestre. O filo apresenta sete classes, sendo que as principais são: Gastropoda (ex.: caramujos), Bivalvia (ex.: ostras), Cephalopoda (ex.: lulas), Scaphopoda (ex.: dentálios) e Polyplacophora (ex.: quítons). Observe na imagem a diversidade de tipos morfológicos existente entre os moluscos: exemplo Da bioDiversiDaDe De moluscos fonte: youtube Moluscos - O que são? Quem são? multimídia: vídeo 3. Gastrópodes -- caracóis e caramujos Os gastrópodes apresentam corpo nitidamente dividido em cabeça, pé e massa visceral. A cabeça apresenta a boca e dois pares de tentáculos retráteis, dos quais os posterio- res, mais longos do que os anteriores, apresentam na ex- tremidade os pequenos olhos. Observe a seguir a anatomia interna de um gastrópode típico: 1. Moluscos -- o surgimento do celoma e do sistema circulatório Os moluscos compõem um dos filos mais abundantes em número de espécies, com 50 mil espécies descritas. Apre- sentam amplo registro fóssil, principalmente devido à pre- sença de concha mineral, indicando que o seu surgimento é antigo. Do ponto de vista evolutivo, lembre-se de que já apareceram sistemas digestivo, respiratório e nervoso. Nes- ses animais, no desenvolvimento embrionário, surge uma cavidade totalmente revestida por mesoderme, o celoma. Acredita-se que o celoma representa uma ampliação do espaço dentro do animal, o que permitiu o desenvolvimen- to e o alojamento de mais órgãos e sistemas. acelomaDo pseuDocelomaDo celomaDo 2. Caracterização e classificação lesma marinha MOLUSCOS COMPETÊNCIA(s) 4 e 8 HABILIDADE(s) 13, 15, 16 e 28 CN AULAS 17 E 18 70 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 Anatomia interna de um gastrópode fonte: http://sliDeplayer.com.br/sliDe/383554/ O pé é muito musculoso, ventral e achatado, formando uma espécie de sola sobre a qual o animal rasteja. A massa vis- ceral se encontra protegida pela concha espiralada e cônica. No molusco perfeitamente distendido, junto à abertura da concha se localiza o pneumóstoma ou poro respiratório. As vísceras são protegidas por uma concha calcária que atua contra ataques de predadores e dessecação. Os gastrópodes podem viver no mar ou em água doce, os quais apresentam brânquias localizadas na cavidade do manto. Ou- tras espécies vivem em ambientes terrestres úmidos e apresen- tam, portanto, sacos pulmonares no lugar das brânquias. Exemplo de espécie terrestre, o caracol de jardim é mais ativo à noite e quando o clima está úmido. Durante o dia, procu- ra se esconder embaixo de objetos, folhas ou em buracos. Quando o clima está seco, retrai a cabeça e o pé dentro da concha, secretando uma lâmina de muco que fecha a aber- tura da concha, evitando a dessecação. 4. Pelecípodes -- os bivalves Entre espécies dulcícolas e marinhas, os bivalves são represen- tados pelas ostras e pelos mexilhões e apresentam cabeça di- ferenciada ou ausente, com um pé e massa visceral protegidas por uma concha formada por duas valvas que se unem dorsal- mente, através de um ligamento elástico, à charneira. As valvas se mantêm fechadas por fortes músculos. O pé é um órgão musculoso, retrátil, em forma de quilha ou machado, servindo para ancorar o animal na areia. A maioria deixa de se locomover depois da fixação em algum substrato. Esses animais filtram o alimento puxando água com um sifão inalante e eliminam os detritos por um sifão exalante. As partí- culas são capturadase o oxigênio é trocado. Observe a seguir os aspectos morfológicos de um bivalve inteiro e de sua ana- tomia interna: Sifão exalante Chameira Sifão inalante Pé Vista lateral Vista posterior Charneira vista lateral vista posterior anatomia interna De um pelecípoDe fonte: http://sliDeplayer.com.br/sliDe/1690937/ Quando uma partícula estranha se aloja internamente, al- guns bivalves geram uma proteção. Nesses casos, é secre- tada uma substância, chamada de madrepérola, que isola a partícula estranha. As pérolas, famosas pelo seu uso co- mercial em joias, são também formadas naturalmente dessa forma, devido à entrada de um grão ou um verme parasita entre o manto e a concha. Essa proteção é secretada em ca- madas concêntricas pelo manto em torno do corpo estranho. Nas perólas cultivadas, ou seja, induzidas pelo ser humano, bolinhas de madrepérola são formadas dentro do corpo do animal. A figura a seguir ilustra essa formação. Concha Partícula estranha Manto Camadas nacaradas envolvem a partícula estranha Pérola esquema De formação De pérolas fonte: http://sliDeplayer.com.br/sliDe/1837373/ 5. Cefalópodes Representados por polvos, lulas e nautilus, os cefalópodes constituem um grupo especializado e muito mais complexo do que os demais moluscos. Além disso, apresentam repre- sentantes que são os maiores invertebrados, como a lula gigante, que pode chegar a 16 metros. Eles são exclusi- vamente marinhos e possuem cabeça diferenciada, massa visceral alongada e pé transformado em tentáculos habili- dosos e braços que envolvem a cabeça. A concha é redu- zida e interna nas lulas, ausente nos polvos e externa nos nautilus. Esses animais respiram por brânquias localizadas dentro da cavidade do manto, puxando água através de um sifão. Na boca, existe a rádula, uma estrutura composta por 7 dentes e um bico quitinoso. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 71 V O LU M E 3 VIVENCIANDO Anatomia interna de um cefalópode Sépia Polvo sépia polvo Na lula, a cabeça apresenta dois grandes olhos laterais e boca central rodeada por tentáculos e braços. Existem quatro pares de tentáculos menores e mais grossos, com numerosas ventosas no lado interno. Os outros dois ten- táculos são bem mais longos e delgados, apresentando ventosas apenas nas extremidades. A massa visceral é alongada e cônica, apresentando na parte posterior duas nadadeiras triangulares. Entre a cabeça e o tronco, apa- rece o sifão exalante, através do qual é expelido um jato de água que impele o animal para o lado oposto; o sifão pode curvar-se para trás, mudando a direção do desloca- mento do animal. As lulas apresentam a glândula da tinta: quando são atacadas, eliminam o conteúdo preto dessa glândula envolvendo o inimigo em uma nuvem escura e possibilitando a fuga. fonte: youtube Moluscos (ênfase em Cephalopoda) [Legendado PT-BR] multimídia: vídeo A classe dos cefalópodes, na qual estão incluídos polvos e lulas, é muito utilizada na culinária. Em termos de sabor, a lula e o polvo são bem similares. O polvo possui uma carne macia que, geralmente, é servida com grelhados. A lula, por sua vez, tem mais elasticidade e pode ser usada em saladas e ensopados. Muito popular no Japão, o polvo ainda é pouco comum na culinária do Brasil. No entanto, por apresentar uma carne macia, de textura elástica e bastante saborosa, tem crescido sua procura. Normalmente ele compõe pratos da culinária japonesa – presente em sushis, sashimis e temakis – e chinesa, além de outras refeições. Ele oferece benefícios à saúde, em especial no combate ao colesterol alto e a doenças cardíacas, por conter ômega-3. Pesquisadores da Universidade Es- tadual do Sudoeste da Bahia (Uesb) constataram que o polvo é um alimento de alto valor nutritivo e biológico por ser de fácil digestão, rico em vitaminas A e B, tendo baixo índice de gordura e colesterol, quando comparado a outros mariscos. fonte: 6. Escafópodes Os dentálios (escafópodes) são moluscos marinhos que vivem enterrados na areia da praia. O corpo é alongado e protegido por uma concha cônica e recurvada que lembra um dente de elefante, motivo do nome que recebem. O pé alongado, cilíndrico e pontiagudo é usado para cavar e fixar o molusco na areia. Da abertura da concha sai uma série de tentáculos que fun- cionam como órgãos táteis e adesivos para a apreensão de alimento. Em geral, medem cerca de sete centímetros, mas podem chegar a quinze. Observe a seguir a foto de um esca- fópode e uma ilustração de sua anatomia interna: captácula manto concha gânglio cerebral gânglio bucal pelicárdio com o coração rim direito glândula digestiva cordão nervoso visceral gônoda abertura posterior da cavidade paleal manto pé gânglio pedioso e junto o estatocisto concha manto cavidade paleal cavidade paleal ânus anatomia interna De escafópoDes 72 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 exemplar De escafópoDes 7. Poliplacóforos Os quítons apresentam oito placas calcárias no dorso, em vez de uma concha única, e são muito adaptados a sobreviverem em regiões que recebem impacto de ondas, pois são achatados e aderem fortemente às rochas. Eles representam a linhagem de moluscos mais próxima dos seus ancestrais. quíton fonte: https://pt.wikipeDia.org/wiki/polyplacophora 8. Fisiologia: tegumento e esqueleto O tegumento é formado por um epitélio simples, às ve- zes ciliado e contendo grande número de células muco- sas. A parte do tegumento que recobre a massa visceral forma o manto ou pálio, uma dobra que secreta a concha. Caramujos e caracóis apresentam uma concha univalve, ou seja, formada por uma só peça; ostras e mariscos possuem a concha bivalve, que apresenta duas peças (valvas) que se adaptam e se articulam. De natu- reza calcária, a concha é um exoesqueleto que protege o corpo mole. Observe a seguir a concha interna de um cefalópode, a sépia: Gônada Estômago Concha uterina (Glandios) Manto Olho Ânus Sifão Radula Saco de tinta Cavidade do manto Bránqueas Coração bránquial fonte: youtube Bivalve: Mexilhões, Ostras, Amêijoas... multimídia: vídeo 9. Digestão O sistema digestório é completo e compreende boca, farin- ge, esôfago, estômago, intestino e ânus. A faringe ou cavi- dade bucal apresenta, inferiormente, a rádula, uma placa recoberta por dentículos quitinosos utilizada para raspar o alimento. Ostras e mexilhões são filtradores, retendo nas brânquias algas microscópicas, protozoários e bactérias usados como alimento. Os não filtradores, como caracóis, polvos e lulas, são herbívoros ou carnívoros. A rádula, estrutura raspadora ausente nos filtradores, é projetada para frente e retraída para trás graças a múscu- los protatores e retratores, respectivamente. Observe a seguir a anatomia do sistema digestivo: Glândula salivar Cavidade bucal Membrana radular Dentes da rádula Boca Protrator do odontóforoProtrator da rádula Retrator do odontóforo Retrator da rádula Esôfago Saco radular Odontóforo anatomia Do sistema Digestivo, com Destaque Da ráDula A digestão ocorre de forma extracelular inicialmente no es- tômago e é finalizada de forma extracelular nas glândulas digestivas. Nas lulas e nos polvos, a digestão é exclusiva- mente extracelular. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 73 V O LU M E 3 parecido com o rim e são constituídos por nefrídios, que filtram o sangue na cavidade pericárdica, retirando os re- síduos e eliminando-os para o exterior. Observe na ilus- tração a seguir: nefróstomo abertura para o exterior anatomia interna Do sistema excretor fonte: http://Docplayer.com.br/1442848- moluscos-animais-De-corpo-mole.html 13. Sistemas nervoso e sensorial O sistema nervoso é do tipo ganglionar, contendo três pares de gânglios: cerebroides (centros sensoriais), pediosos ou pedais (centros locomotores) e viscerais (centros vege-tativos), ligados por conectivos. Como elementos sensoriais aparecem olhos, estatocistos (equilíbrio), osfrádios, células táteis e quimiorreceptores. Observe na ilustração a seguir a localização dos gânglios cerebroides nos moluscos: Gânglios cerebrais Gânglios bucais Gânglios pedais Gânglios viscerais anatomia interna Do sistema nervoso fonte: https://pt.sliDeshare.net/gasparneto1/molluscas 14. Reprodução Em geral, os moluscos são unissexuados (dioicos), com al- guns casos de hermafroditismo, como é o caso do caracol de jardim. Nas espécies terrestres e nos cefalópodes, a fecunda- ção é interna com cópula (primeira figura), sendo o desenvol- vimento direto a partir de postura de ovos (segunda figura). Nos demais, a fecundação é externa e o desenvolvimento indireto, por meio de larvas ciliadas denominadas trocóforas. fonte: http://brasilescola.uol.com.br/Doencas/ caramuJo-transmissor-Doencas.htm 10. Respiração A respiração pode ser cutânea, branquial (fig. A) ou pulmo- nar (fig. B). As brânquias estão alojadas na cavidade palial, espaço situado entre o manto e o corpo. A respiração pul- monar ocorre nos gastrópodes terrestres (caracóis), em que o pulmão é constituído pela cavidade palial com parede intensamente vascularizada e comunicada com o exterior através de um orifício (pneumóstoma). fig. a – respiração branquial (brânquias) fig. b – respiração pulmonar (pulmões) Concha Olho Tentáculo Cabeça Ânus Pé Poro respiratório Poro respiratório Cavidade do manto vascularizada (pulmão) Concha Vasos sanguíneos 11. Circulação Possuem sistema circulatório lacunar ou aberto, com o coração situado dorsalmente no interior de uma cavidade pericárdica. O sangue sai do coração e passa pelas arté- rias, que terminam em hemóceles, das quais é coletado por veias e volta ao coração. Apenas nos cefalópodes o sistema circulatório é fechado. Observe a seguir a ilustração de um sistema aberto: representação De um bivalve cortaDo longituDinalmente para mostrar o sistema circulatório 12. Excreção O sistema excretor é formado por um órgão especiali- zado, com dois pares de metanefrídeos que têm aspecto 74 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS 15. Importância dos moluscos 15.1. Gastrópodes como pragas agrícolas Os caracóis e as lesmas podem se alimentar de folhas ten- ras de plantas. Eles geralmente possuem hábitos noturnos, embora possam ser encontrados atacando as plantas nos dias chuvosos. Os tegumentos são moles, cobertos por uma substância viscosa. Durante o frio, ou nas estações secas, es- condem-se nas cavidades das árvores, fendas ou muros, sob as pedras, etc., onde ficam em estado de dormência e sem se alimentar. As lesmas terrestres, consideradas pragas agrícolas, são da família Veronicellidae. São encontradas em lugares úmidos, sombreados, debaixo de pedras, em jardins e hortas. Essas lesmas não possuem concha, possuem dois pares de tentá- culos, com os olhos nas pontas dos tentáculos posteriores. Alguns fatores limitam o crescimento populacional desses moluscos, como condições anormais de radiação solar, baixa umidade do ar e temperatura elevada. O plantio direto com abundância de palha na superfície do solo e culturas com vegetação exuberante (ex.: nabo forrageiro) podem favore- cer o desenvolvimento de moluscos nas lavouras. O controle pode ser realizado por catação manual, viável em canteiros pequenos e estufas, e com o uso de iscas com veneno, indi- cado para lugares de maior ocorrência dessas pragas. Para facilitar a captura, recomenda-se colocar as iscas nos locais mais sombreados, no fim da tarde, em sacos de aniagem umedecidos e, pela manhã, fazer o recolhimento dos gas- trópodes ali abrigados, que podem ser eliminados com água quente, salmoura forte (cinco ou mais colheres de sopa de sal diluídas em 1 litro de água) ou esmagamento. Em áreas maiores, como sementeiras comerciais de hortaliças ou es- sências florestais, uma opção de controle é a utilização de iscas à base de aldeído, que devem ser distribuídas à noite nos lugares de maior ocorrência dos caracóis. 15.2. Moluscos como fonte de alimento e causadores de desequilíbrio ambiental Mariscos, ostras, lulas e polvos servem de alimento para o homem, sendo os dois primeiros criados extensivamente: a criação de mariscos e ostras é intensa no litoral bra- sileiro. Caracóis, como o escargot, também são criados no Brasil, embora o consumo em restaurantes sofistica- dos no país seja pequeno. Contudo, há um aumento das exportações para outros países. A França, por exemplo, consome em torno de 40.000 toneladas por ano desse molusco, quantidade muito além da capacidade domésti- ca de produção do país. A espécie criada em maior quan- tidade no país, Helix aspersa, foi introduzida no Brasil há mais de 100 anos. Embora exótica, não tem se observado a invasão em áreas naturais. O motivo disso pode ser a dificuldade de adaptação às temperaturas elevadas, o que difere do clima europeu. Há cerca de 15 anos, produtores brasileiros de escargots importaram Achatina fulica, um caracol africano. Trouxe- ram a espécie para criação sem nenhuma preocupação com os possíveis danos que a liberação desse caramujo em campo pudesse causar à agricultura, às florestas e à saúde pública e sem considerar o passado desastroso de tentativas semelhantes em outros locais do mundo. Essa espécie é herbívora e generalista voraz, competindo com espécies nativas por comida e espaço, principalmente em ambientes pobres em cálcio e alimento. Esses caramu- jos apresentam a concha cônica marrom ou mosqueada de tons mais claros. Atingem até 20 cm de comprimento e chegam em média a 200 g de peso total. A aplicação de conceitos físicos é fundamental na compreensão do movimento do polvo por meio da propulsão a jato. “A propulsão é o movimento criado a partir de uma força que dá impulso. A propulsão pode ser criada em qualquer ato de impelir para frente ou dar impulso. No corpo humano, os ossos e músculos devem estar em harmo- nia, para conseguir criar propulsão para andar, correr e se movimentar.” Essa definição mostra claramente o conceito da terceira lei de Newton, ou princípio de ação e reação, que diz que “toda força é resultado da interação física de dois corpos distintos, ou mesmo partes distintas de um mesmo corpo. Ou seja, quando um corpo A aplica uma força sobre um corpo B, recebe deste uma força de mesma intensidade e mesma direção, porém, de sentido contrário”. O jato de água expelido pelo polvo exerce uma força sobre a água e, em consequência, tem uma reação que leva ao movimento do animal. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 75 V O LU M E 3 o caracol africano, achatina fulica Provavelmente por ser proveniente de clima tropical, A. fu- lica adaptou-se rapidamente ao Brasil, invadindo áreas na- turais e competindo com os moluscos nativos. Atualmen- te, está presente em 21 estados brasileiros. Além de ser uma praga agrícola, A. fulica também pode portar agentes etiológicos de doenças humanas e veterinárias, como a an- giostrongilíase abdominal (ocorre no RS, SC, PR, SP e DF), causada pelo nematoide Angiostrongylus costaricensis, e a Angiostrongilíase meningoencefálica (não ocorre no país). O governo implantou uma campanha nacional de combate ao caramujo africano, coordenada pelo Ibama, para evitar que o caramujo se espalhe e chegue às áreas rurais. Outro exemplo de impactos negativos causados pela intro- dução de organismos exóticos foi a introdução do molusco Limnoperna fortunei (mexilhão-dourado [Bivalvia: Mityli- dae]) no Brasil. Originário dos rios asiáticos, foi detecta- do pela primeira vez na América do Sul em 1991, no rio da Prata, na Argentina. Por meio da navegação, o mexi- lhão-dourado dispersou-se pelo rio Paraguai, invadindo o Pantanal (Bolívia e Brasil), atingindo também o rio Uruguai e chegando até a central hidrelétrica (Argentina-Uruguai) de Salto Grande. L. fortuneié um bivalve pequeno, de cer- ca de 3 cm, que se fixa na refrigeração dos motores das embarcações impedindo que a água circule, causando su- peraquecimento do motor, que pode fundir. Pode ocorrer a oclusão ou redução da velocidade do fluxo em canos e tubos de irrigação, devido à perda por fricção. mexilhão-DouraDo, limnoperna fortunei fonte: http://zoologia-ii-ufes-turma-i.webnoDe.com/proDucts/mollusca2/ 15.3. Caramujos hospedeiros de doenças do homem e animais Algumas espécies de caramujos são importantes à saúde pública. Dois gêneros de grande importância são Biompha- laria e Lymnaea. Os Biomphalaria são hospedeiros interme- diários do Schistosoma mansoni, causador da esquistosso- mose, uma doença parasitária endêmica em 74 países do mundo. Cerca de 200 milhões de indivíduos estão infectados no mundo todo, e o número de mortes por ano gira em torno de 20.000. No Brasil, estima-se que 12 milhões de indivídu- os estejam infectados com S. mansoni. Os hospedeiros intermediários de S. mansoni no Brasil são as espécies B. glabrata (mais importante), B. straminea e B. tenagophila. Esses moluscos possuem concha espiralada e são hermafroditas simultâneos, podendo se reproduzir por fecundação cruzada ou por autofecundação. Na natureza, os ovos são depositados nas hastes e folhas das plantas aquáticas e ainda nas conchas de outros caramujos. A planta aguapé tem grande importância na disseminação de caramujos e seus ovos quando é levada pelas correntes de água. Em represas, o aguapé favorece a dispersão do molusco para toda a área. Sem o aguapé, não é possível a presença do caramujo no centro de rios e represas devido à necessidade de o caramujo subir à superfície para obter oxigênio. O molusco sobe até a superfície para obter oxi- gênio e prende-se nas raízes das plantas aquáticas, como é o caso do aguapé. Por ocasião das estações secas, os riachos e açudes podem secar, matando muitos caramujos. Outros, entretanto, aprofundam-se na lama (até 30 cm) e permanecem até a volta das águas. concha De biomphalaria sp. Lymnaea spp. são hospedeiros da Fasciola hepatica, trema- tódeo parasita comum de carneiros e outros ruminantes, que também pode infectar o homem, suínos, equinos, roe- dores e outros mamíferos. No Brasil, existem três espécies de Lymnaea: L. columella, L. viatrix e L. cubensis, sendo que a primeira foi detectada na maioria dos focos de fasciolose observados até o momento. Entre as perdas econômicas associadas à fasciolose na pecuária estão a mortalidade de animais, a redução na produção de leite e de carne, a condenação de fígados e elevação do custo terapêutico no tratamento de infecções bacterianas secundárias. Esses problemas têm sido encontrados predominantemente no estado do Rio Grande do Sul. 76 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 15 Interpretar modelos e experimentos para explicar fenômenos ou processos biológicos em qualquer nível de organização dos sistemas biológicos. Moluscos são animais heterótrofos. Entretanto, o exercício apresenta um fenômeno diferente do padrão, que é um molusco que incorpora um gene de outra espécie (algas) e, com isso, adquire capacidade de fazer fotossíntese. Essa questão exige a interpretação correta desse modelo, além de um conhecimento de compo- nentes vegetais. MODELO 1 (Enem) Um molusco, que vive no litoral oeste dos EUA, pode redefinir tudo o que se sabe sobre a divisão entre animais e vegetais. Isso porque o molusco (Elysia chlorotica) é um híbrido de bicho com planta. Cientistas americanos descobriram que o molusco conseguiu incorporar um gene das algas e, por isso, desenvolveu a capacidade de fazer fotossíntese. É o primeiro animal a se “alimentar” apenas de luz e CO2, como as plantas. garatoni, b. superinteressante. eDição 276, mar. 2010 (aDaptaDo). A capacidade de o molusco fazer fotossíntese deve estar associada ao fato de o gene incorporado permitir que ele passe a sintetizar: a) clorofila, que utiliza a energia do carbono para produzir glicose; b) citocromo, que utiliza a energia da água para formar oxigênio; c) clorofila, que doa elétrons para converter gás carbônico em oxigênio; d) citocromo, que doa elétrons da energia luminosa para produzir glicose; e) clorofila, que transfere a energia da luz para compostos orgânicos. ANÁLISE EXPOSITIVA Para conseguir realizar o processo de fotossíntese, o gene que o molusco incorporou da alga deve ser aquele responsável pela produção de clorofila, que é um pigmento responsável pela absorção de luz utilizada em uma das etapas do processo de fotossíntese, que culmina na produção de compostos orgânicos (glicose) e oxigênio. RESPOSTA Alternativa E lymnaea sp. http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos2/mo- luscos.php multimídia: site CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 77 V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS MOLUSCOS CARACTERÍSTICAS CORPO MOLE E NÃO SEGMENTADO SISTEMA DIGESTIVO COMPLETO RÁDULA−RASPAGEM DE ALIMENTOS CELOMADOS RESPIRAÇÃO CUTÂNEA, BRAN- QUIAL OU PULMONAR SIMETRIA BILATERAL SISTEMA CIRCULATÓRIO ABERTO (EM CEFALÓPODES É FECHADO) CABEÇA, PÉ E MASSA VISCERAL METANEFRÍDEOS CONCHA: EXOESQUELETO CALCÁRIO DIOICOS CLASSES PELECÍPODES GASTRÓPODES CEFALÓPODES POLIPLACÓFOROS • BIVALVES (OSTRAS E MARISCOS) • DUAS CONCHAS • PÉROLAS • MATINHOS E DE ÁGUA DOCE • UMA CONCHA • TERRESTRES OU MARINHOS • CARACÓIS E CARAMUJOS • CONCHA INTERNA OU AUSENTE • MARINHOS • POLVOS E LULAS • CONCHA INTERNA • MARINHOS • QUÍTONS 78 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 1. Introdução Os anelídeos, do latim annulatus (anel) e do grego eidos (forma), são animais vermiformes, de simetria bilateral, caracterizados pela segmentação ou metamerização (metameria), que continuará a aparecer na maioria da organização corporal dos próximos grupos a partir dos anelídeos. O corpo é segmentado, isto é, formado por uma sucessão de anéis, denominados segmentos ou metâme- ros. São organismos que vivem em ambiente terrestre, marinho e dulcícola. Possuem o corpo alongado, cilíndrico e metamerizado, cuja divisão ocorre tanto externa como internamente. Cada anel abriga diversos órgãos individu- alizados, como nervos, estruturas musculares e excretoras. São classificados em três classes e um dos critérios de clas- sificação é a presença e quantidade de cerdas ao longo do corpo, que auxiliam na movimentação pelo substrato. Os oligoquetos apresentam poucas cerdas e apresen- tam os exemplares mais conhecidos: as minhocas, como a minhoca-da-terra (Lumbricus terrestris), a minhoca-louca (Pherentima hawayana) e a minhocoçu (Glossoscolex gi- ganteus). Esses animais vivem sobre o solo úmido, perfu- rando-o. Alimentam-se de detritos orgânicos e eliminam partículas menores, facilitando a ação de bactérias e fun- gos na decomposição. Os poliquetos apresentam várias cerdas e os principais representantes são os vermes marinhos como Eunice viridis e Nereis sp. Os aquetos ou hirudíneos não apresentam cerdas e in- cluem as sanguessugas, como Hirudo medicinalis, que são ectoparisas que vivem em água doce. oligoquetos poliquetos aquetos 2. Poliquetos Os poliquetos são vermes de corpo nitidamente segmen- tado, no qual se destaca uma cabeça com olhos, palpos e tentáculos. Em cada segmento, possuem um par de para- pódios, expansões laterais não articuladas. Como primiti- vas estruturas de locomoção, aparecem numerosas cerdas, eixos quitinosos implantados nos parapódios. O nereis, um predador de hábito noturno, atinge 45 cm de comprimento. É possível observá-lo na ilustração a seguir. O Eunice gigantea chega a ter 3 metros de comprimento. Os chamados tubícolas vivem no interior de tubos que eles constroem, aglutinando grãos de areia em torno do corpo. Outros vivem em buracos que cavam na areia das praias ou em zonas profundas dos ambientes marinhos. Os tubícolas são animais filtradores, ou seja, fazem a água passar porticos. Isso significa que conjuntos de fatores abióticos es- pecíficos determinam biomas diferentes. Essas diferentes condições ambientais, em especial de variação climática, permitem que o epinociclo abrigue uma grande biodiver- sidade. Entre os componentes abióticos mais importantes estão a energia radiante recebida na Terra (temperatura), o índice pluviométrico e as características do solo. O conceito de bioma O conceito de bioma é fundamental para a compre- ensão da distribuição dos seres vivos no planeta. Se- gundo dois importantes ecólogos, pode-se entender o bioma como “um conjunto de ecossistemas terrestres com vegetação característica, fisionomia típica, com predomínio de certo tipo de clima e vinculado a dada faixa de latitude” (ODUM, 1996); ou ainda como “uma grande área do espaço geográfico, que tem por características a uniformidade de um macroclima de- finido, de uma determinada fitofisionomia ou forma- ção vegetal, de uma fauna e outros organismos vivos associados, e de outras condições ambientais, como a altitude, o solo, os alagamentos, o fogo, a salinidade, entre outros. Essas características todas lhe conferem uma estrutura e uma funcionalidade peculiares, uma ecologia própria” (COUTINHO, 2005). Distribuição Dos biomas pelo planeta fonte: http://sliDeplayer.com.br/sliDe/2678056/ BIOMAS COMPETÊNCIA(s) 8 HABILIDADE(s) 28 e 30 CN AULAS 17 E 18 8 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 2. Elementos que influenciam os biomas Todos os biomas terrestres ou aquáticos são bem determi- nados. Nesse sentido, algumas perguntas são fundamen- tais. Como foram formados ao longo do tempo? Como os seres vivos evoluíram adaptando-se aos biomas? É possível encontrar seres vivos em todos os lugares da Terra; sua distribuição, porém, é limitada por fatores, sejam eles bióticos ou abióticos. Organismos são encontrados nos picos gelados de montanhas, nas dunas dos desertos, nas profundezas das regiões abissais oceânicas, em gêiseres (onde a água pode atingir temperaturas de 60 °C), nas re- giões polares, ou seja, em todos os ambientes. Entretanto, são poucos os organismos que apresentam ampla distri- buição, os denominados cosmopolitas. O ser humano e o falcão-peregrino, por exemplo, distribuem- -se por todos os continentes, em várias altitudes, latitudes, climas e habitats, mas, mesmo ocorrendo nessa variedade de condições, essas espécies não ocorrem em ambientes aquá- ticos, representados por 3/4 do planeta cobertos por água. Nos diversos pontos terrestres, os biomas são influenciados diretamente pelo clima e pelos elementos climáticos: a radiação solar e a temperatura, a umidade e o índice de precipitação, a pressão atmosférica e a circulação do ar na atmosfera (vento). Como os fatores climáticos interfe- rem nos elementos, suas condições também contribuem para as variações ambientais dos biomas: latitude, altitude, maritimidade e continentalidade, vegetação, massas de ar, relevo e correntes marítimas. 2.1. Temperatura e radiação solar O calor determinado pelas radiações solares é o fator prin- cipal que caracteriza os diversos tipos de clima terrestre. A análise dos aspectos que favoreceram a origem da vida reve- la que a energia solar foi o fator desencadeador das reações ocorridas. Com efeito, a energia solar mantém a vida na Ter- ra, uma vez que, capturada pelas plantas verdes, é convertida em outros tipos de energia, que são utilizadas para o cres- cimento, manutenção e reprodução de todos os seres vivos. O Sol emite calor por meio de radiações que chegam à Terra. Ao encontrar matéria, como água ou solo, essas radiações são absorvidas e a matéria é aquecida. Esse aquecimento, por sua vez, não é uniforme, sendo diferenciado de acordo com a estrutura da matéria. Existem rochas, solos e plantas que absorvem maior quantidade de calor. A água também absorve radiação, mas o aquecimento não fica confinado apenas à camada superficial, como ocorre nos sólidos. Parte desse calor é absorvida pelo ar, principalmente onde o ar é mais mais denso e particularmente se ele contém partículas suspensas de água ou poeira (nuvens). Embora o ar seja aquecido pela radiação solar, o maior aquecimento ocorre na superfície da Terra. 2.1.1. Latitude Entretanto, por que quanto maiores as latitudes, menor é o calor? A Terra tem um formato elipsoidal com um achata- mento nos polos. A atmosfera é contínua à superfície ter- restre, e a radiação solar atinge a superfície atravessando a atmosfera, sempre fazendo um ângulo perpendicular ao eixo longitudinal da Terra. A Terra está inclinada, formando um ângulo de 23,5° com o eixo perpendicular à sua órbita, e, devido ao seu movimento de translação, isso determina onde haverá maior ou menor calor em relação à linha do equador. Assim, nas áreas de baixas latitudes, os raios solares incidem de maneira verti- cal e são mais intensos, enquanto nas regiões de elevadas latitudes os raios solares incidem obliquamente, com maior intensidade no verão e menor intensidade no inverno. inclinação Da terra em relação ao eixo perpenDicular à sua órbita. CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS Para compreender como os biomas se estabeleceram no planeta Terra, é fundamental compreender conceitos químicos e físicos que interferem nesse processo. Os fatores abióticos químicos (pH, salinidade, nutrientes, etc.) e físicos (lumino- sidade, temperatura, umidade, etc.) determinam o tipo de vegetação e de outros seres vivos que vão habitar uma deter- minada região. Por exemplo, devido à alta incidência solar na região equatorial, há a possibilidade de uma maior taxa de fotossíntese pelos produtores e, consequentemente, de uma alta produtividade primária, a qual sustenta uma ampla biodiversidade. Além da elevada taxa de luminosidade, essa região apresenta também altos índices de pluviosidade e temperatura. Todos esses fatores químicos e físicos produzem a variedade de fauna e da flora encontradas no equador. Assim, percebe-se a importância de interação entre a área das exatas (Química e Física) e a área biológica. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 9 V O LU M E 3 Como a inclinação do eixo polar é fixa, durante o movi- mento de translação, a energia solar atinge mais ora um hemisfério, ora outro, resultando nos ciclos de estações climáticas. Quando a radiação incide perpendicular à linha do equador, ou seja, 0°, e forma um ângulo de 90° com a refração, tem-se o equinócio (20 ou 21 de março e 22 ou 23 de setembro − início da primavera e do outono). Quan- do a incidência ocorre nas linhas dos Trópicos de Câncer ou Capricórnio, tem-se, respectivamente, o solstício Norte e Sul (21 ou 22 de junho e 21 ou 22 de dezembro − início do verão ou do inverno). As diferentes durações de dias e noites também caracteri- zam as estações climáticas. Apenas no equador existe um fotoperíodo de 12 horas nas 24 horas do dia. Nos equi- nócios do outono e da primavera, os raios de sol atingem perpendicularmente o equador, as latitudes equatoriais são aquecidas mais intensamente, e, em cada lugar da Terra, a duração do dia é a mesma. No solstício de verão (22 de dezembro), a maior quantida- de de radiação solar atinge diretamente o Trópico de Capri- córnio (23,5° de latitude Sul), e o hemisfério Sul é aquecido mais intensamente com dias mais longos e maiores foto- períodos, enquanto no hemisfério Norte será inverno. Por outro lado, quando o Sol está perpendicular ao Trópico de Câncer (23,5° de latitude Norte), é verão (22 de junho − solstício Norte), enquanto o hemisfério Sul está no inverno, com temperaturas mais baixas e noites mais longas. A sazonalidade do clima aumenta com o aumento de la- titude. Nos círculos árticos e antárticos (66,5° de latitude), existe um dia em cada ano com contínua luz solar (o Sol nunca se põe) durante o verão e um dia de contínua escu- ridão (inverno), marcados pelos respectivos solstícios. 2.1.2. Altitude Esse processo mostra as variações deeles e retêm as partículas alimentares. Tentáculos peristomiais Olhos Parapódio Palpos Boca Tentáculos prostomiais Cabeça em vista lateral Parapódio Tentáculos prostomiais Olhos Tentáculos peristomiais Cirros Cabeça em vista dorsal ANELÍDEOS COMPETÊNCIA(s) 4 e 8 HABILIDADE(s) 13, 14, 16 e 28 CN AULAS 19 E 20 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 79 V O LU M E 3 3. Oligoquetos: as minhocas Trata-se da classe em que se encontram as minhocas, animais de corpo segmentado, sem cabeça e parapódios, além de possuírem poucas cerdas; o tamanho médio é de 15 cm. O minhocuçu é uma espécie gigante que atinge até 3 metros de comprimento. São animais hermafroditas, ou seja, monoicos com fecun- dação cruzada. Nos animais sexualmente adultos, encon- tra-se, na região anterior, o clitelo, um espessamento mu- coso que serve para unir dois animais em cópula e formar o casulo protetor dos ovos. Observe a seguir os aspectos de um oligoqueto típico, a minhoca. Peristômio Prostômio Boca Clitelo Cerdas laterais Ânus Clitelo Boca Poro Poro Cerdas ventrais Quando o animal é acidental ou experimentalmente sec- cionado em fragmentos, sua capacidade de regeneração é elevada. As minhocas são animais subterrâneos, vivem em solos úmidos e ricos em húmus, sendo pouco encontra- das em solos ácidos, secos e arenosos. Vivem no interior de galerias que escavam, perfurando o solo e ingerindo terra. O conteúdo intestinal apresenta terra úmida com matéria orgânica e resíduos vegetais usados na alimentação. Esses animais exercem importante papel na agricultura, arejan- do o solo por meio das galerias escavadas e distribuindo fragmentos vegetais que apodrecem e fertilizam o solo. Por isso, são utilizadas comercialmente como “arados natu- rais” ou adubação orgânica, além de serem incluídas em rações animais como fonte de proteínas. 4. Hirudíneos: as sanguessugas Os hirudíneos, vulgarmente chamados de sanguessugas, não possuem cerdas ou as apresentam em pequenas quantidades. Não possuem tentáculos nem parapódios. O corpo é dorsoventralmente achatado com duas ventosas, uma em cada extremidade. A ventosa anterior envolve a boca, que apresenta três mandíbulas em forma de serra semicircular. Locomovem-se de forma peculiar: fixando-se pela ventosa posterior, o animal distende o corpo ao má- ximo, prendendo a ventosa anterior e destacando a pos- terior, aproximando-a e fixando-a logo atrás da anterior. O processo vai se repetindo e o animal vai progredindo como uma lagarta-mede-palmos. Vivem no mar, na água doce e em ambientes terrestres úmidos. São ectoparasitas hematófagos de diversos tipos de animais. 5. Caracterização geral 5.1. O tubo musculodermático A parede corpórea dos anelídeos é formada por um tubo musculodermático, constituído por epiderme e musculatura. Formando a epiderme, encontra-se um epitélio simples e ci- líndrico, contendo células glandulares e sensoriais. Recobrin- do a epiderme, destaca-se uma cutícula delgada, permeável e não quitinosa. Logo abaixo da epiderme aparecem duas camadas musculares: uma externa circular e outra interna longitudinal. A parede do corpo possui musculatura bem de- senvolvida, que, associada a cerdas quitinosas, por con- tração e expansão, permite o movimento do animal. 5.2. A digestão O tubo digestivo, completo e retilíneo, é formado por boca, faringe, esôfago, estômago, intestino e ânus. Além disso, depois do esôfago, aparecem duas dilatações: o papo e a moela. O alimento, formado por partículas de terra e resí- duos vegetais, é armazenado no papo e triturado na mo- ela, que apresenta forte parede muscular. Nas minhocas, o intestino tem uma prega por dobra longitudinal dorsal (tiflossoles), cuja função indica uma ampla superfície de absorção. Observe a seguir um esquema de tubo digestivo destacando papo e moela: Faringe Moela Quarenta metâmeros omitidos Ânus Ceco intestinal IntestinoPapo Boca esquema Do sistema Digestório Dos anelíDeos 5.3. A circulação Na sua organização mais típica, o sistema circulatório apresenta dois vasos longitudinais: um dorsal, no qual o sangue circula em sentido posteroanterior, e outro ven- tral, no qual o sangue flui em sentido inverso. Em cada segmento, os vasos dorsais são interligados por outros transversais que rodeiam o tubo digestivo e formam redes capilares. O sangue é impulsionado por contra- 80 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 ções do vaso dorsal, ou por vasos laterais e anteriores de maior calibre, também chamados de “corações”. Apresentam uma estrutura mais complexa, com um siste- ma de vasos por onde percorre o sangue com hemoglobina dissolvida no plasma. O sangue passa a ser um importante transportador de gases e de nutrientes para as células, seja pela epiderme, no caso das minhocas, ou por brânquias, no caso de poliquetos. O sangue é bombeado por 5 pares de vasos pulsáteis, ou corações laterais, na região anterior, e a difusão dos nutrientes e gases ocorre no nível dos capila- res. O fato de o sangue permanecer confinado ao interior dos vasos indica um sistema circulatório. Corações Esôfago Vaso dorsal Parte anterior lateralmente aberta Vaso ventral representação Do sistema circulatório 5.4. A respiração Os anelídeos possuem o corpo revestido por um tecido epitelial simples, que secreta uma cutícula delicada, cuja função é proteger o organismo contra a desidratação. A maioria dos anelídeos tem respiração cutânea, ou seja, as trocas gasosas são efetuadas através da pele. A respi- ração cutânea é encontrada principalmente em anelídeos terrestres e que vivem em locais úmidos. Ocorre por meio da intensa vascularização que existe abaixo da epiderme. As brânquias, por sua vez, são típicas de representantes aquáticos, como os poliquetos. As brânquias retiram o O2 dissolvido na água por difusão. Em algumas espécies, elas podem estar presentes nos parapódios, expansões laterali- zadas do corpo relacionadas com locomoção, que podem ser intensamente vascularizadas. Brânquias ramificadas e arborescentes são comuns em anelídeos marinhos que vi- vem em tubos (tubícolas). Observe a figura a seguir: capilar sanguíneo músculos longitudinais músculos circulares epiderme cutícula brânquias CO2 O2 5.5. A excreção O sistema excretor é formado por unidades excretoras de- nominadas metanefrídeos. A cada metâmero correspon- de um par de metanefrídeos. Os nefrídeos são estruturas tubulares e enoveladas que estabelecem contato com os vasos sanguíneos, em que as secreções são retiradas. Essa estrutura possui duas extremidades: nefróstoma, que se abre no líquido do celoma, e nefridióporo ou poro excretor, que se abre na superfície corporal. Intestino Funil ciliado (nefróstoma) Parede do corpo Septo entre metâmeros Cavidade celômica Nefrídio Poros excretores (nefridióporos) repetição De estruturas excretoras nos metâmeros 5.6. O sistema nervoso Os anelídeos apresentam um sistema nervoso do tipo gan- glionar ventral. Existem dois gânglios cerebroides ou supra- faríngeos ligados, por meio de anéis perifaríngeos, a dois gânglios infrafaríngeos dos quais parte a cadeia ganglionar ventral, com um par de gânglios em cada segmento. Como elementos sensoriais, aparecem papilas e tentáculos com funções táteis e gustativas, além de olhos para percepção luminosa. Observe a figura a seguir: Gânglios intrafaringeos Gânglios segmentar intrafaríngeos organização Do sistema nervoso. 5.7. A reprodução Quanto à reprodução, os poliquetos são dioicos, com fe- cundação externa e desenvolvimento indireto a partir da larva trocófora. Oligoquetos e hirudíneos são monoicos, com fecundação externa e cruzada e desenvolvimento direto. A capacidade de regeneração é geralmente eleva- da. Muitas espécies de anelídeos possuem clitelo. Essa estrutura produz um casulo do qual são eliminados os CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 81 V O LU M E 3 óvulos maduros. O casuloentão se desliga do clitelo e se desloca para a extremidade da minhoca, onde recebe o espermatozoide de outra e ocorre a fecundação. De- pois da fecundação, o casulo se separa do corpo e, em seu interior, os óvulos são fecundados e se desenvolvem originando minhocas jovens sem estágio larval. Observe o esquema de reprodução da minhoca: Reprodução em minhocas Receptáculos seminais Clitelo Clitelo troca de espermatozóides 3 2 1 um dos vermes já separado fecundação saída de óvulos casulo mucoso saída do casulo com os ovos espermatozoides fonte: youtube Anelídeo: minhocas, sanguessugas, poliquetas... multimídia: vídeo 6. Aspectos embriológicos Os anelídeos são organismos triblásticos, celomados (são os únicos vermes com essa característica) e possuem simetria bilateral. A cavidade celômica possui um líqui- do que transporta nutrientes, gases e resíduos do metabo- lismo entre o sistema circulatório e as células do organis- mo. Observe a seguir um corte transversal dos anelídeos: poro dorsal cutícula epiderme peritónio cerdas laterais celoma cels. cloragógenas cordão nervoso vaso ventral cerdas ventrais ti�ossolis intestino vaso dorsal músc. longitudinal músc. circular células corte transversal De um anelíDeo 7. Formação da metameria § Importância da metameria – Metameria é a di- visão do corpo de animais em uma série longitudinal de unidades similares repetidas, que, em anelídeos, artrópodes e cordados que a apresentam, está ligada à eficiência locomotora. Em alguns anelídeos, a me- tameria é próxima do modelo ideal, isto é, replicação por segmento de apêndices, músculos, nervos, vasos sanguíneos, celoma, sistema excretor e sistema repro- dutor, mas em artrópodos se especializa e fusiona em regiões distintas (tagmas); em cordados, é aparente apenas no esqueleto axial, músculos e nervos, embora primitivamente outros órgãos sejam metamerizados. A metameria tem uma forma com cavidade preenchida por um líquido que auxilia a locomoção peristáltica, pois ela impede que a pressão exercida pelos músculos seja dissipada pelo corpo todo. Os efeitos locais da muscu- latura em formas metamerizadas são mais vigorosos e, assim, mais eficientes, pois cada metâmero torna-se uma unidade de função especializada, notadamente para ca- var, como os anelídeos. § Importância do celoma – O celoma fornece uma área para a ampliação da superfície dos órgãos inter- nos. Sendo um espaço cheio de líquido, entre a pare- de do corpo e os órgãos internos, pode servir a várias funções: esqueleto hidrostático, meio circulatório, lo- cal temporário para maturação dos óvulos e esperma- tozoides, acúmulo de excesso de líquido e produtos de excreção. Em celomados típicos, o celoma abre-se para fora por meio de metanefrídio (órgão que tem forma de funil aberto e ciliado) e gonoduto, vias de eliminação de excretas e gametas. A parede do corpo possui feixes de músculos longitudinais e circulares que podem funcionar antagonicamente; à medida que os músculos são contraídos ou relaxados, a força aplicada ao fluido celomático facilita uma variedade de tipos de movimentos corporais, funcionando, as- sim, como esqueleto hidrostático. www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos2/anelideos.php multimídia: site 82 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS Algumas espécies parasitas de anelídeos produzem uma substância denominada hirudina, que é anestésica e anti- coagulante. Ela é secretada juntamente à saliva na região de fixação no hospedeiro. Essa substância é usada pela indústria farmacêutica para produção de medicamentos anticoagulantes. Além disso, desde a antiguidade, as san- guessugas são usadas na medicina. Anos atrás, era comum o uso desses animais para realizar sangrias; atualmente, as sanguessugas ainda são utilizadas para sugar o sangue coagulado de ferimentos. A substância hirudina é considerada um anticoagulante e é liberada por indivíduos da classe hirudínea, que são ectoparasitas. Para compreender a ação dessa substância no organismo, são necessários conceitos de fisiologia do tecido sanguíneo. Conceitos químicos também podem ser aplicados aqui, podendo indicar a estrutura da molécula de hirudina e seus grupos químicos presentes. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 83 V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 14 Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros. O conhecimento da biodiversidade é fundamental para sua preservação, como também permite ao homem desenvolver suas atividades econômicas utilizando técnicas que usufruam de características naturais dos diferentes organismos, agredindo menos o ambiente e se desenvolvendo de forma sustentável. Assim, as questões do Enem tendem a fazer uma abordagem mais ecológica sobre as espécies, geralmente sem cobrar de forma seca e direta as características que definem cada grupo. MODELO 1 (Enem) Na charge, a arrogância do gato com relação ao comportamento alimentar da minhoca, do ponto de vista biológico: a) não se justifica, porque ambos, como consumidores, devem “cavar” diariamente o seu próprio alimento; b) é justificável, visto que o felino possui função superior à da minhoca numa teia alimentar; c) não se justifica, porque ambos são consumidores primários em uma teia alimentar; d) é justificável, porque as minhocas, por se alimentarem de detritos, não participam das cadeias alimentares; e) é justificável, porque os vertebrados ocupam o topo das teias alimentares. ANÁLISE EXPOSITIVA As minhocas pertencem ao grupo dos anelídeos e são animais detritívoros que se alimentam de restos de matéria orgânica no solo, auxiliando na reciclagem dos nutrientes. Elas são, portanto, classificadas como consumidores na cadeia trófica (heterotróficos), assim como todos os organismos dentro do Reino Animal, no qual também se encontram os gatos, que, apesar de não serem detritívoros, também devem explorar os recursos alimentares do ambiente. A arrogância apresentada na charge ocorre devido ao personagem Gar- field ser um gato doméstico, o qual é alimentado pelo seu dono e apresenta hábitos preguiçosos, ao con- trário do que se espera de um felino selvagem; entretanto, encontra-se no nível trófico dos consumidores. RESPOSTA Alternativa A 84 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS ANELÍDEOS CLASSES • TRIBÁSICOS, CELOMADOS COM SIMETRIA BILATERAL • METAMERIA (CORPO SEGMENTADO) • AMBIENTE: TERRESTRE ÚMIDO, MARINHO OU DULCÍCOLA • SISTEMA DIGESTIVO: COMPLETO • SISTEMA CIRCULATÓRIO: FECHADO (HEMOGLOBINA NO PLASMA SANGUÍNEO) • RESPIRAÇÃO: CUTÂNEA (TERRESTRES) OU BRANQUIAL (AQUÁTICOS) • EXCREÇÃO: METANEFRÍDEOS • SISTEMA NERVOSO: GANGLIONAR VENTRAL • DUPLA CAMADA MUSCULAR EXTERNA: CIRCULAR INTERNA: LONGITUDINAL POLIQUETAS OLIGOQUETAS HIRUDÍNEOS EX.: NEREIS SP • CABEÇA DIFERENCIADA COM PALPOS E TENTÁCULOS • UM PAR DE PARAPÓDIO POR SEGMENTOS • DESENVOLVIMENTO INDIRE- TO (LARVA TROCÓFORA) EXS.: MINHOCA E MINHOCUÇU • POUCAS CERDAS • HERMAFRODITAS • CLITELO • DESENVOLVIMENTO DIRETO EX.: SANGUESSUGA • AUSÊNCIA DE CERDAS • VENTOSA NAS EX- TREMIDADES • PODEM SER ECTOPARA- SITAS HEMATÓFAGOS CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 85 V O LU M E 3 1. Artrópodes 1.1 Caracterização Dentro do Filo dos artrópodes, as classes dos diplópodes e quilópodes, juntamente com os onicóforos, têm importância evolutiva porque esses organismos apresentam caracterís- ticas intermediárias entre anelídeos e artrópodes. Todos os artrópodes têm em comum o fato de terem pares de apêndices articulados (patas, antenas, quelíceras, palpos, etc.), corpo segmentado e um esqueleto externo rígido, composto por quitina (exoesqueleto quitinoso). Com a presença de exoesqueleto, a dificuldade do crescimento foi resolvida com a presença de mudas ou ecdises. Assim,os artrópodes, na ocasião da muda, aumentam rapidamente o volume de seu corpo, rompendo a camada fina de quiti- na que não foi reabsorvida. Logo, começa a reestruturação dessa proteção. Os artrópodes (artro = articulação; podes = patas) repre- sentam, sem dúvida, o grupo de maior sucesso na face da Terra. Afirma-se isso pelo fato de que mais de 75% das es- pécies existentes são de artrópodes. Eles colonizaram todos os ambientes. Apresentam ciclo de vida rápido, geram mi- lhares de descendentes, têm uma variada adaptação para a alimentação. São organismos triblásticos, protostômios, celomados e de simetria bilateral. Existem cerca de 900.000 espécies adaptadas para a vida no ar, na terra, no solo, em água doce e salgada. Podemos citar como principais representantes desse filo as classes: § Crustáceos – camarão, lagosta, siri, caranguejo, tatuzi- nho-de-jardim, microcrustáceos (dáfnia, copépodes, etc.). § Aracnídeos – aranha, escorpião, ácaro, carrapato, opilião. § Insetos – traça-de-livro, tesourinha, barata, gafa- nhoto, louva-a-deus, cigarra, libélula, formiga, cupim, abelha, besouro, borboleta, mariposa, pulga, piolho, mosca, mosquito. § Diplópodes – piolho-de-cobra (embuá). § Quilópodes – lacraia. 1.2. Caracteres morfológicos A principal característica dos artrópodes é a presença de apêndices formados por diversas partes, com juntas móveis, ou seja, articuladas. Com forma variada, esses apêndices constituem patas, antenas, palpos, apêndices bucais, etc. Veja a seguir. Coxa Trocanter Fêmur Tarso TibiaTíbia 1.3. Segmentação Nos anelídeos, a segmentação ou metameria é homôno- ma, ou seja, os segmentos são iguais. Nos artrópodes, a segmentação é heterônoma, porque os segmentos são di- ferentes, muitas vezes fusionados, permitindo a divisão do corpo em partes distintas. Nos insetos o corpo é dividido em três partes: cabeça, tórax e abdômen. Em crustáceos e aracnídeos, ocorre a fusão da cabeça com o tórax, forman- do o cefalotórax. Observe a seguir. Mandíbula Cabeça Antena Tórax Pata Abdômen Formiga (inseto) Olho pedunculado Antena Peças bucais Patas Cefalotórax Abdômen Nadadeiras Leque caudal Camarão (crustáceo) 1.4. Exoesqueleto O corpo dos artrópodes é revestido por um exoesque- leto, constituído por uma cutícula quitinosa, secretada pela epiderme. O esqueleto quitinoso não se apresen- ARTRÓPODES E EQUINODERMOS COMPETÊNCIA(s) 4 e 8 HABILIDADE(s) 13, 14, 16 e 28 CN AULAS 21 E 22 86 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 ta uniformemente espessado e endurecido; nos limites entre os vários segmentos e entre os diversos artículos dos apêndices, ele se mostra delgado, formando as ar- ticulações. A cutícula adquire grande resistência, espe- cialmente nos crustáceos, nos quais ela é impregnada por carbonato de cálcio. A couraça quitinosa protege o animal, mas impede o crescimento. Daí a ocorrência da muda ou ecdise, fenômeno que consiste na reno- vação do exoesqueleto. O antigo esqueleto separa-se da epiderme e é eliminado, constituindo uma exúvia. O corpo do animal aparece agora com um esqueleto bem mais delgado e flexível, podendo então crescer e posteriormente reforçar a cutícula. Além de proteger e sustentar o corpo, o exoesqueleto serve como base para a inserção da musculatura e impede a desidratação nas formas terrestres. Cutícula rígida Músculo Cutícula �exível Apêndice articulado A principal consequência do exoesqueleto nos artrópodes é o crescimento descontínuo, que pode ser observado e entendido no gráfico a seguir. Crescimento descontínuo em artrópodos Parada do crescimento Muda Crescimento rápido 1.5. O tegumento e a musculatura O tegumento é constituído por uma epiderme, formada por epitélio simples e prismático. Entre as células epi- dérmicas, aparecem células sensoriais que atravessam a cutícula e entram em contato com cerdas e células sen- soriais. A musculatura dos artrópodes não forma o tubo musculodérmico dos vermes. É constituída por feixes de fibras estriadas inseridas sobre diversos elementos esque- léticos e, por meio da contração, funciona como alavanca. Fibras musculares lisas encarregam-se da motilidade das paredes intestinais e outras vísceras. 1.6. A digestão O sistema digestivo é completo e compreende: boca, farin- ge e esôfago, dos quais são diferenciações o papo e a mo- ela ou estômago mastigador. Segue-se o estômago glan- dular, o intestino e o ânus. A digestão é extracelular, sendo comum a ocorrência de um aparelho bucal adaptado para os hábitos alimentares como mastigação ou sucção, já que existem espécies herbívoras, carnívoras e parasitas. 1.7. A respiração Na maioria dos artrópodes a respiração é branquial e traqueal. As brânquias aparecem nos crustáceos e as tra- queias, tubos revestidos de quitina pelos quais os gases se difundem, ocorrem em insetos, diplópodes e quilópodes. Nos aracnídeos as traqueias situam-se no interior de dilata- ções saculiformes denominadas pulmões foliáceos. fonte: youtube Melhor documentário sobre insetos, invertebrados... multimídia: vídeo 1.8. A circulação O sistema circulatório é do tipo aberto ou lacunar, constitu- ído por coração, artérias e hemóceles. O coração, arredon- dado ou tubuloso, situa-se dorsalmente em relação ao tubo digestivo. Dele saem artérias que conduzem sangue para di- ferentes órgãos. Numerosas cavidades, denominadas hemo- celes, substituem capilares e veias, transportando o sangue para o coração. Em crustáceos e aracnídeos, o sangue apre- senta corpúsculos ameboides e, dissolvida no plasma, a he- mocianina, um pigmento que transporta o oxigênio para as células. Nos insetos, quilópodes e diplópodes o sangue não apresenta hemocianina, servindo apenas para o transporte de nutrientes, já que as traqueias conduzem diretamente o oxigênio para os tecidos. 1.9. A excreção Em crustáceos e aracnídeos, encontramos como órgãos excretores especializados: as glândulas verdes (crustáceos) e coxais (aracnídeos). Insetos, diplópodes e quilópodes ex- cretam através dos tubos de Malpighi. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 87 V O LU M E 3 1.10. Os sistemas nervoso e sensorial Os artrópodes apresentam um sistema nervoso ganglionar e ventral, semelhante ao dos anelídeos. Assim, encontramos dois complexos ganglionares, um cerebroide ou supraesofá- gico e outro infraesofágico, ligados por conectivos perieso- fágicos; completando aparece a cadeia ganglionar ventral, com um par de gânglios para cada segmento. No tegumen- to, como já vimos, aparecem células sensoriais ligadas a terminações nervosas. Órgãos tácteis, olfatórios e térmicos distribuem-se em várias partes do corpo, especialmente nas antenas e nos palpos. Como elementos visuais aparecem olhos simples e compostos. 1.11. A reprodução A reprodução dos artrópodes é sexuada. Geralmente, os artrópodes são unissexuados; as cracas são crustáceos her- mafroditas. É comum o dimorfismo sexual, sendo as fême- as maiores do que os machos. Na maioria, a fecundação é interna; apêndices modificados funcionam como órgãos copuladores. O desenvolvimento é direto e indireto. Formas partenogenéticas ocorrem entre crustáceos (cladóceros) e insetos (abelhas). 1.12. Classificação A variedade desses animais é subdividida em cinco princi- pais grupos. Os critérios principais para a classificação dos artrópodes devem-se ao tipo de segmentação do corpo, ao número de antenas e ao número de patas. 1.12.1. Crustáceos Apresentam corpo segmentado em cefalotórax e abdô- men, cinco ou mais pares de patas e dois pares de antenas. Os apêndices são bifurcados. apênDice bifurcaDo Há sobre o corpo, além do exoesqueleto quitinoso, uma camada de carbonato de cálcio. A maioria é marinha, mas há representantes de água doce e terrestres. São animais tipicamente aquáticos e predominantemente ma- rinhos. São raras as formas adaptadas à vida terrestre, como é o caso do “tatuzinho-de-jardim”, que, quando molestado, se enrola, formandouma pequena bola. Nas espécies maiores, o esqueleto forma uma casca ou crosta muito resistente, que aparece na lagosta, no camarão, no siri e no caranguejo. Como exemplo típico, estudaremos o camarão, que aparece em grande quantidade no litoral brasileiro, alcançando até 15 centímetros de comprimento, tendo o corpo revestido por uma couraça quitinosa espessa e resistente, exceto nas articulações, onde se apresenta delgada e flexível. O corpo é dividido em cefalotórax e abdômen. O cefalotórax é recober- to por carapaça quitinosa rígida e apresenta quatro antenas, dois olhos pedunculados, apêndices bucais, usados na apre- ensão e ingestão, além de cinco pares de patas (decápodes) locomotoras, chamadas de pereiópodes. Olho Antena Cefalotórax Abdômen Antênula Pereiópodes Pleiópodes Urópodes Telson O abdômen é nitidamente segmentado, apresentando no último anel uma expansão pontiaguda chamada telson. Os apêndices abdominais são natatórios e podem ser dividi- dos em pleiópodes (curtos) e urópodes (largos, formando as nadadeiras caudais). § Sistema digestório – completo: estômago com den- tes para triturar o alimento (molinete gástrico), glându- las anexas (hepatopâncreas). § Sistema circulatório – aberto ou lacunar, plasma provido de hemocianina para transporte de gases. § Sistema respiratório – branquial. § Sistema excretor – glândula verde, localizada abaixo das antenas, retira excretas do celoma e lança para o meio externo. § Sistema reprodutor – dioicos, fecundação interna, desenvolvimento direto ou indireto com sucessivos es- tágios larvais: naupilus, zoea, mysis. Cracas Tatuzinho de Jardim LagostaTatuzinho-de-jardim Anatomia interna de um crustáceo Anatomia interna de um lagostim estômago coração gônada músculo extensorencéfalo olho glândula verde boca mandíbula esôfago maxilipídeo cadeia nervosa ventral gânglio da cadeia nervosa ventral glândula digestiva músculo flexor ânus 88 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 1.12.2. Aracnídeos Os aracnídeos apresentam corpo dividido em cefalotórax e abdômen, quatro pares de patas, que saem do cefalotó- rax e não apresentam antenas. No entanto, encontramos apêndices próximos à boca, chamados de palpos e as que- líceras. Também podem apresentar diferentes glândulas especializadas pelo corpo, como as fiandeiras nas aranhas e as de veneno nos escorpioes. Na margem anterior do cefalotórax existem, geralmente, oito olhos rudimentares, e, como apêndices: um par de quelíceras, dois pares de pedipalpos e quatro pares de patas locomotoras. As quelíceras, terminadas em garras, servem para a inoculação do veneno. Os pedipalpos são longos e usados na apreensão e mastigação; no macho, o pedipalpo funciona como órgão copulador, servindo para a introdução de espermatozoides na fêmea. As aranhas são octópodes, isto é, apresentam quatro pa- res de patas locomotoras. O abdômen é desprovido de apêndices, tendo, na extremidade posterior, dois a três pares de fiandeiras usadas na fiação das teias. Nos es- corpiões, os pedipalpos são muito desenvolvidos e, como acontece com as quelíceras, terminam em pinça ou que- la. O abdômen, dividido em duas partes (pré-abdômen, com quatro pares de patas, e pós-abdômen, vulgarmen- te chamado cauda), é cilíndrico e termina no telson, um aguilhão para inoculação do veneno. Os ácaros ou carrapatos constituem um vasto grupo de aracnídeos, em que o cefalotórax e o abdômen aparecem fusionados sem segmentação nítida. As quelíceras e os pedipalpos constituem um aparelho picador-sugador. Também há uma diversidade de organismos que são parasitas de humanos. Por exemplo, a sarna é causada pelo ácaro Sarcoptes scabei e os cravos pelo Demodex folliculorum, que infectam os folículos e glândulas sebá- ceas da pele humana. Outro parasita conhecido é o car- rapato (Amblyomma cafennense), alimenta-se de sangue de animais selvagens e do ser humano, podendo causar prejuízos para criações de bois e cavalos. Espécies de ácaros também são causadoras de enfermi- dades, como a Dermatophagoides farinae, se nutrem de detritos orgânicos do ambiente e causam alergia. Pós-abdômen Pré-abdômen Telson PatasPatas Cefalotórax Olhos Pedipalpos QuelicerasQuelíceras Cefalotórax Abdômen Quelíceras Patas VISTA DORSAL Olhos Quelíceras Pedipalpo Pedipalpo Quelíceras Lábio Lâmina mastigadoraPatas Pedipalpo Quelíceras Abertura genital Cefalotórax Espiráculos Fiandeiras Ânus VISTA VENTRAL Bulbo genital Pedipalpo do macho § Sistema digestivo – completo, com digestão extra- celular e extraintestinal. Os sucos gástricos são injeta- dos no corpo da presa e, quando estiver digerido, será aspirado e absorvido pelo intestino. § Sistema circulatório – aberto, coração dorsal, com hemocianina para transporte dos gases. § Sistema respiratório – composto por um pulmão e traqueias que distribuem os gases para a hemolinfa, sistema filotraqueal. § Sistema excretor – através de glândulas coxais que se abrem na base das patas e também por túbulos de Malpighi. § Sistema reprodutor – dioicos, fecundação interna e desenvolvimento direto. ácaro aranha carangueJeira CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 89 V O LU M E 3 Anatomia interna de um aracnídeo. Olhos Ovário Glândula coxal Depósito de esperma Oviduto Túbulo de Malpighi Ampola retal Ceco Esôfago Presa Cérebro Glândula de veneno Canal de veneno AortaTubo digestivo Pulmão Intestino Coração Glândulas sericígenas Fiandeiras Ânus Tubo digestivo Cefalotórax Abdômen 1.12.3. Insetos Os insetos representam a maior variedade de espécies na face da Terra. Aprentam um corpo dividido em três partes: cabeça, tórax e abdômen. Na cabeça, além de olhos, en- contra-se um par de antenas. No tórax, saem três pares de patas e podem desenvolver dois pares de asas. Nas moscas e mosquitos, aparece apenas um par de asas e por isso são chamados de dípteros (di = dois; pteri = asa). A cabeça é constituída pela fusão de seis segmentos e apresenta um par de olhos compostos, vários ocelos, um par de antenas e um aparelho bucal. Existem quatro tipos básicos de aparelho bucal: mastigador (gafanhoto), lam- bedor (abelhas), sugador (borboletas) e picador-sugador (mosquitos). O tórax é o centro locomotor dos insetos, composto por três segmentos: anterior, médio e posterior. Cada anel ou segmento torácico apresenta um par de pa- tas em todos os insetos e um par de asas no segmento mediano e outro no posterior, na maioria das espécies. O abdômen é a mais volumosa das partes em que se divide o corpo dos insetos, constituindo o centro da nutrição e da reprodução. Os últimos segmentos abdominais formam a armadura genital ou genitália, que nas fêmeas apresenta o ovipositor. Com o maior número de espécies do que qualquer outro grupo, os insetos ocorrem nos mais varia- dos ambientes; somente os oceanos são quase completa- mente desprovidos de insetos. Só para exemplificar, citaremos algumas ordens: ortópte- ros (grilos e gafanhotos), isópteros (cupins), anopluros (piolhos), hemípteros (percevejos), lepidópteros (bor- boletas), dípteros (moscas e mosquitos), coleópteros (besouros) e himenópteros (abelhas, vespas e formigas). piolho mosquito formiga § Sistema digestivo – completo com glândulas ane- xas (salivares e cecos gástricos). § Sistema circulatório – aberto ou lacunar, dorsal, au- sência de pigmentos respiratórios. § Sistema respiratório – tipo traqueal, tubos que co- municam um orifício externo chamado espiráculo dire- tamente com os tecidos. § Sistema excretor – túbulos de Malpighi, que remo- vem excretas do sangue e lançam no tubo digestivo. § Sistema reprodutor – dioicos, fecundação interna, desenvolvimento direto ou indireto. www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos3/Artropo- des.php www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos3/Equinoder- mos.php multimídia: site Anatomia interna de um inseto A grandeadaptação dos insetos, além da reprodução rápi- da e do enorme número de descendentes, são, justamente, as asas. Outra particularidade é o tipo de desenvolvimento do ovo até chegar ao adulto. Veja os tipos a seguir: § Ametábolos – sem metamorfose. O ovo eclode e libe- ra o indivíduo jovem com forma semelhante ao adulto. Ex.: traça. OVO → FORMA JOVEM → ADULTO § Hemimetábolo – com metamorfose incompleta: o ovo eclode e libera uma ninfa (forma jovem diferente do adulto), sem asas e sem órgão sexuais. Essa nin- fa sofre ecdises sucessivas, adquirindo características adultas. Exs.: gafanhoto, barata, louva-a-deus, cigarra, libélula. eclosão mudas OVO → NINFA → ADULTO 90 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS VIVENCIANDO § Holometábolo – com metamorfose completa. O ovo eclode, liberando uma larva que libera grande quantidade de alimento e realiza mudas originando a pupa (casulo ou crisálida), que sofre grandes trans- formações até a fase adulta. Exs.: formiga, cupim, abelha, besouro, borboleta, mari- posa, pulga, piolho, mosca, mosquito. eclosão ecdise OVO → LARVA → PUPA → IMAGO (FORMA ADULTA) Insetos são constantemente usados para controle biológico de pragas em lavouras. O controle biológico consiste na utilização de conhecimentos sobre as cadeias e teias ecológicas, e, assim, identifica-se o predador de uma determina- da praga e passa-se a usá-lo para controlar sua população. Veja um exemplo desse controle na reportagem a seguir: O voo dos insetos tem grande estabilidade, dinâmica e agilidade. A biofísica pode explicar essas características. Atra- vés do uso de conceitos como fisiologia do tecido muscular, aerodinâmica desses animais e mecânica das forças, os cientistas biomecânicos conseguiram desvendar como é possível certos insetos voarem com alta eficiência. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 91 V O LU M E 3 1.12.4. Diplópodes Como o embuá ou piolho-de-cobra, apresentam um corpo com uma cabeça, contendo um par de olhos e de antenas. Destaca-se um tronco longo, cilíndrico e seg- mentado, com patas articuladas que partem do ventre do animal. Na maioria desses segmentos, há dois pares de patas. Esses animais caminham lentamente e têm hábito detritívoro. Veja, a seguir, a ilustração e a anatomia inter- na de um diplópode. piolho-De-cobra Ocelos Tórax Abdômen Cabeça Antena (curta) Mandíbula Poro genital Patas (2 pares) anatomia Do corpo De DiplópoDes 1.12.5. Quilópodes Como as lacraias ou centopeias, também apresentam corpo dividido em cabeça e tronco, mas há apenas um par de patas por segmento. O tronco é mais achatado dorso-ventralmente e as patas partem, praticamente, da lateral do corpo. São animais que caminham rápido, são predadores que possuem um par de apêndices, as forcí- pulas, que injetam veneno. Veja, a seguir, a imagem de um quilópode. lacraia 2. Equinodermos -- o sistema ambulacral e a deuterostomia Os equinodermos são animais exclusivamente marinhos, de simetria tipicamente radiada, evoluindo a partir de larvas com simetria bilateral. No estado adulto, os equinodermos apresentam uma simetria pentarradiada com cinco antí- meros, isto é, unidades morfológicas que se repetem em torno de um eixo heteropolar. Outra característica notável é a existência de um esqueleto interno calcário, geralmente com numerosos espinhos; daí o nome equinodermos (do grego echinos = espinhos + dermis = pele). Veja exemplos dos animais na imagem a seguir. Classificação dos equinodermos Classi�cação dos equinodermos Crinoideos Holothuroideos Asteroideos Ophiuroideos Echinoideos 2.1. Sistema ambulacrário Trata-se de um sistema hidrovascular exclusivo dos equino- dermas, cumprindo essencialmente a função de locomoção e também colaborando com trocas gasosas e eliminação de excretas. A água entra pela placa madrepórica − uma placa excêntrica, dorsal e porosa − e segue para o canal pétreo, que atinge o canal circular e distribui a água para os canais radiais. Os canais ficam no interior de cada braço, providos de numerosos canalículos transversais que sustentam, de ambos os lados, os pés ambulacrários com uma dilatação superior − a ampola. 92 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 Vista das faces ORAL e ABORAL dos Equinoidea Boca Ânus Vista oral Orifício genital Vista aboral Petaloides (áreas por onde saem pés ambulacrários modi�cados, lamelares, com função respiratória.) Pela contração da ampola, a água nela contida é enviada ao pé, que então se distende, alargando a extremidade em forma de ventosa, com a qual ele se fixa no substrato. Di- latando-se a ampola, a água volta, os pezinhos murcham e soltam-se do substrato. Dessa forma, a musculatura se move em função da água. O animal se locomove fixando e desprendendo, alternadamente, os pés ambulacrários. PES ambulacrais madreporito canal pétreo ampola pé ambulacrário ventosa vesícula de poli canal circular canal lateral canal radial Placa madrepórica Ampola Canal pétreo Canal circular Canal radial Pés ambulacrários 2.2. Aspectos embriológicos Além do esqueleto interno, outra característica importante é o desenvolvimento embrionário. Tanto nos cordados como nos equinodermos, o ânus surge de uma estrutura (o blastó- poro), que nos demais grupos forma a boca. Podemos dizer que, na maioria dos animais, a boca surge antes (na verdade, deriva do blastóporo), o que os torna protostômios, enquan- to que, em equinodermos e cordados, o ânus é que surge antes (deriva do blastóporo), o que os torna deuterostômios. Essa característica aproxima os dois grupos, equinodermos e cordados, em termos evolutivos. Evolução dos cordados a partir de um ancestral de equinodermo Blastóporo Blastóporo Protostômios Deuterostômios Ânus Ânus Boca 2.3. Classificação dos equinodermos O filo dos equinodermos é dividido em cinco classes: crinoides, asteroides, ofiuroides, equinoides e holoturoides. 2.3.1. Classe Crinoidea Os crinoides, vulgarmente conhecidos por lírios-do-mar, são equinodermos tipicamente fixados ao substrato. O corpo é constituído por uma parte central, o cálice, do qual partem cinco braços ramificados e um pedúnculo segmentado. Braço Píndulas Cálice Pendúculo Cirros 2.3.2. Classe Asteroidea Os asteroides compreendem as estrelas-do-mar, que devem seu nome à forma do corpo, constituído por um disco cen- tral do qual partem cinco braços radialmente dispostos. A superfície do corpo é densamente revestida por pequenos espinhos, irregularmente distribuídos. Na face dorsal distin- guem-se o ânus e a placa madrepórica. Em vista ventral, os braços apresentam os sulcos ambulacrários com duas a qua- tro fileiras de pés ambulacrários, usados na locomoção. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 93 V O LU M E 3 As estrelas notabilizam-se pela elevada capacidade de re- generação, podendo um fragmento de braço produzir um indivíduo completo. Por muito tempo, causaram prejuízos à comercialização de pérolas, pois, sendo predadoras de ostras perolíferas, os pescadores, ao encontrarem esses animais na criação desses bivalves, quebravam a estrela em algumas partes e as jogavam de volta ao mar agravando o problema, pois surgiam mais e mais estrelas. Placa madropórica Ânus Vista dorsal Sulco ambulacrário Pés Ambulacrários Boca Vista ventral glândula digestiva Espinha Canal Circular canal lateral gônada (glândula reprodutora) pé ambulacrário Ampolas Canal Radial Estômago Cardíaco Estômago Pilórico placa calcária Ânus 2.3.3. Classe Ophiuroidea Os ofiuroides são vulgarmente conhecidos por serpen- tes-do-mar; apresentam o corpo formado por um disco central bem diferenciado dos braços. Os braços, geral- mente em número de 5, são cilíndricos, delgados, simples ou ramificados, com movimentos serpenteantes, vindo daí o nome da classe. 2.3.4. ClasseEchinoidea Os equinoides são os ouriços-do-mar, que apresentam um corpo hemisférico, rígido, desprovido de braços e recoberto por espinhos. A face superior é abaulada, enquanto a ventral é achatada, apresentando na parte central uma área mem- branosa contendo a boca, fechada por cinco dentes. pés ampola esôfago canal radial boca cordão nervoso radial carapaça estômago gônada intestino ânus 2.3.5. Os holoturoides Os holoturoides, vulgarmente conhecidos por pepinos- -do-mar, são animais de simetria bilateral, corpo cilíndrico e achatado. A boca, situada na extremidade anterior, é cir- cundada por tentáculos, simples ou ramificados. exemplo De pepino-Do-mar 2.4. Tegumento e esqueleto O corpo apresenta-se recoberto por uma delicada epi- derme (epitélio simples) envolvendo um esqueleto cons- tituído por placas calcárias fixas (equinoides) ou móveis (crinoides, ofiuroides e asteroides); lâminas microscópi- cas formam o esqueleto dos holoturoides. Fazem ainda parte do esqueleto os espinhos que, nos equinoides, são longos e móveis, acionados por músculos. Sobre o corpo dos asteroides e equinoides aparecem as pedicelárias, formações terminadas por duas ou três mandíbulas, mo- vimentadas por musculatura; servem para limpeza da superfície corpórea e apreensão de pequenos animais. 94 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 2.5. A digestão O sistema digestivo é completo e dividido em boca, esô- fago, estômago, intestino e ânus. Nos crinoides, o tubo digestivo curva-se em U, de maneira que boca e ânus se encontram, lado a lado, no polo superior. Nos ofiuroides e em alguns equinoides, falta o ânus. Nos equinoides, a boca é provida de um complicado aparelho mastigador, a chamada lanterna de aristóteles. Geralmente, os equino- dermos são predadores carnívoros. 2.6. A respiração Nos equinodermos, as trocas respiratórias são realizadas pelo sistema ambulacrário. Brânquias pequenas e dérmicas ocorrem nos asteroides e equinoides. 2.7. A circulação Não existe sistema circulatório. Um reduzido conjunto de canais pseudo-hemais é preenchido por um líquido con- tendo amebócitos. 2.8. A excreção Não existem órgãos excretores. Os catabólitos são absorvidos por amebócitos e eliminados em diversas regiões do corpo. 2.9. Os sistemas nervoso e sensorial Não existem gânglios. Na região oral aparece um anel nervoso, do qual partem nervos radiais. Células sensoriais aparecem dispersas na epiderme. 2.10. A reprodução Os equinodermos são animais unissexuados sem dimorfis- mo sexual. A fecundação é externa e o desenvolvimento in- direto. As larvas apresentam simetria bilateral, existindo um tipo de larva para cada classe. Asteroides e holoturoides são dotados de uma elevada capacidade de regeneração. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 95 V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 14 Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros. Para que possamos preservar a biodiversidade no planeta, é necessário que haja estudos para conhecermos suas características não só anatômicas, como também ecológicas. Isso permite também que o homem desen- volva suas atividades econômicas utilizando técnicas que usufruam e respeitem as características naturais dos diferentes organismos, agredindo menos o ambiente e se desenvolvendo de forma sustentável. Desse modo, as questões do Enem tendem a fazer uma abordagem mais ecológica sobre as espécies, fornecendo alguns dados e esperando que o aluno consiga relacionar os conteúdos, levantando hipóteses coerentes e chegando a conclu- sões adequadas sobre o assunto. MODELO 1 (Enem) A atividade pesqueira é, antes de tudo, extrativista, o que causa impactos ambientais. Muitas espécies já apresentam sério comprometimento em seus estoques e, para diminuir esse impacto, várias espécies vêm sendo cultivadas. No Brasil, o cultivo de algas, mexilhões, ostras, peixes e camarões vem sendo realizado há alguns anos, com grande sucesso, graças ao estudo minucioso da biologia dessas espécies. Os crustáceos decápodes, por exemplo, apresentam durante seu desenvolvimento larvário várias etapas com mu- dança radical de sua forma. Não só a sua forma muda, mas também a sua alimentação e habitat. Isso faz com que os criadores estejam atentos a essas mudanças, porque a alimentação ministrada tem de mudar a cada fase. Se para o criador essas mudanças são um problema para a espécie em questão, essa metamorfose apresenta uma vantagem importante para sua sobrevivência, pois: a) aumenta a predação entre os indivíduos; b) aumenta o ritmo de crescimento; c) diminui a competição entre os indivíduos da mesma espécie; d) diminui a quantidade de nichos ecológicos ocupados pela espécie; e) mantém a uniformidade da espécie. ANÁLISE EXPOSITIVA Os crustáceos compõem uma classe do filo dos Artrópodes e, como esses, além de realizar mudas do exoes- queleto (ecdises) para que ocorra crescimento corporal, o ciclo de vida também pode apresentar metamor- fose até chegar à fase adulta. Portanto, para a criação de crustáceos, é importante conhecer essas diferentes formas de desenvolvimento, que pode ser direto (sem metamorfose) ou indireto com diferentes formas larvárias que ocuparão diferentes nichos ecológicos. Esse processo reduz o ritmo de crescimento; no entanto, irá também reduzir a competição entre indivíduos da mesma espécie pelos recursos ambientais onde vivem. RESPOSTA Alternativa C 96 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS ARTRÓPODES EQUINODERMOS • CORPO SEGMENTADO • PARES DE APÊNDICES ARTICULADOS • EXOESQUELETO DE QUITINA • ECDISE (MUDAS) • CIRCULAÇÃO ABERTA • RESPIRAÇÃO PULMÃO FOLIÁCEO, TRAQUEAL OU BRANQUEAL • DESENVOLVIMENTO DIRETO OU INDIRETO • SIMETRIA RADIAL SECUNDÁRIA • CORPO COM ESPINHOS E EN- DOESQUELETO CALCÁRIO • AMBIENTE MARINHO • SISTEMA AMBULACRÁRIO LOCOMOÇÃO, CIRCULAÇÃO, RESPIRAÇÃO E EXCREÇÃO • FECUNDAÇÃO EXTERNA E DESENVOLVIMENTO INDIRETO (LARVA COM SIMETRIA BILATERAL) • CAPACIDADE DE REGENERAÇÃO CARACTERÍSTICAS GERAIS CARACTERÍSTICAS GERAIS CLASSES ARACNÍDEOS • QUELÍCERAS • 4 PARES DE PATAS EXS.: ARANHA, ESCORPIÃO, ÁCARO, CARRAPATO INSETOS • 1 PAR DE ANTENAS • 2 PARES DE ASAS (MAIORIA) • 3 PARES DE PATAS EXS.: FORMIGA, BARATA, ABELHA, CUPIM, BORBOLETA, TRAÇA, PULGA CRUSTÁCEOS • 2 PARES DE ANTENAS • 5 OU MAIS PARES DE PATAS EXS.: CARANGUEJO, CA- MARÃO, SIRI, LAGOSTA DIPLÓPODES • 2 PARES DE PATAS POR SEGMENTO EXS.: PIOLHO-DE-COBRA QUILÓPODES • 1 PAR DE PATAS POR SEGMENTO EXS.: LACRAIA LÍRIO-DO-MAR (FIXOS)CRINOIDES ESTRELA-DO-MARASTEROIDES SERPENTE-DO-MAROFIUROIDES OURIÇO-DO-MAREQUINOIDES PEPINO-DO-MARHOLOTUROIDES CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 97 V O LU M E 3 fonte: youtube Evolução dos cordados multimídia: vídeo Anfioxo Tentáculos Ânus CaudaAtrióporo Átrio Boca MúsculosIntestino Notocorda Tubo nervoso dorsal Faringe com fendas branquiais As ascídias apresentam notocorda apenas na fase larval móvel e, quando adultas, são fixas, com dois sifões por onde a água é bombeada e filtrada. A ascídia é classifica- da no subfilo dos urocordados, que também faz parte dos acrânios junto ao anfioxo. Olho Sifão exalante Tubo nervoso Cauda Notocorda Boca Tubo digestivo CoraçãoVentosas Sifão inalante Sifão exalante Glânglio nervoso Glândula neural Ânus Poro genital Cesta branquial em corte Estômago Base �xada ao substratoCoração Gônada Cavidade atrial Manto Túnica Fendas branquiais Músculos Ascídia adulta Ascídia (estágio larval) ascíDia (estágio larval) Olho Sifão exalante Tubo nervoso Cauda Notocorda Boca Tubo digestivo CoraçãoVentosas Sifão inalante Sifão exalante Glânglio nervoso Glândula neural Ânus Poro genital Cesta branquial em corte Estômago Base �xadaao substratoCoração Gônada Cavidade atrial Manto Túnica Fendas branquiais Músculos Ascídia adulta Ascídia (estágio larval) ascíDia aDulta Além dos acrânios, os craniados são formados pelos ver- tebrados que apresentam a notocorda quando embriões, embora ela desapareça no decorrer do desenvolvimento. 1. Caracterização geral e classificação Em termos de classificação biológica, os vertebrados cor- respondem a um subgrupo do filo dos cordados. Quando nos referimos a peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos, estamos falando de classes. O filo dos cordados compreende animais que apresentam, pelo menos durante uma fase da vida, uma estrutura cha- mada de notocorda. Outras três caraterísticas são: a pre- sença de um tubo nervoso na região dorsal, fendas branquiais na faringe e cauda pós-anal. Características gerais dos cordados Fendas Branquiais CORTE TRANSVERSAL Epiderme Somito (músculo) Tubo Nervoso Notocorda Tubo Digestivo Celoma CORTE LONGITUDINAL Cauda Ânus Por exemplo, o anfioxo, animal aquático com 5 cm de comprimento, vive no fundo de mares filtrando partículas alimentares. Esse animal apresenta durante a vida toda a notocorda. Além dos vertebrados, há o grupo dos acrânios, dentro do qual o anfioxo é classificado como pertencente ao subfilo dos cefalocordados. CORDADOS I COMPETÊNCIA(s) 4 e 8 HABILIDADE(s) 13, 15, 16 e 28 CN AULAS 23 E 24 98 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 2. Os vertebrados Os animais considerados vertebrados são aqueles que apre- sentam um esqueleto interno formando uma coluna verte- bral. Ao longo da coluna, parte do esqueleto é formada pelas vértebras. Na região da cabeça dos animais, destaca-se a caixa craniana, ligada também à coluna vertebral. Essa cai- xa craniana protege o encéfalo e apresenta, na maioria dos casos, mandíbulas com dentes. A coluna vertebral protege a medula espinhal, ligada ao encéfalo. Muitas partes desse es- queleto, seja ósseo ou cartilaginoso, são articuladas, permitin- do grande mobilidade. Há grupos de vertebrados com mem- bros que favorecem o deslocamento em ambientes terrestres, possibilitam voo ou são transformados em nadadeiras. Crânio Cintura escapular Coluna vertebral Cintura pélvica Cauda Costelas (caixa torácica) Mandíbula (maxilar inferior) Sustentação da laringe (esqueleto visceral) Membros anteriores Membros posteriores Fazem parte desse grupo animais denominados de ciclós- tomos, peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos. 3. Vertebrados sem mandíbula (agnatos): os ciclóstomos Os ciclóstomos (ciclo = circular; estoma = boca) são animais alongados, sem mandíbula (amandibulados) ou nadadeiras pares. Só existem representantes aquáticos. Esses animais são próximos, evolutivamente, dos vertebrados mais primi- tivos. Os representantes mais comuns são as lampreias e as feiticeiras. A maioria desses animais sobrevive como para- sitas externos de outros vertebrados, especialmente peixes. peixe parasitaDo por ciclóstomos As feiticeiras são todas marinhas, que vivem em águas pro- fundas e se alimentam frequentemente de poliquetos (anelí- deos), rastejando e perfurando o substrato lodoso. A boca cir- cular é circundada por tentáculos e apresenta dentículos que se expandem ou se afastam lateralmente, funcionando como uma pinça quando saem e entram na boca. As feiticeiras são atraídas, especialmente, por peixes doentes e moribundos e os atacam na região das brânquias e ânus. Esses animais formam ovos, que eclodem já em fase adulta, ou seja, não passam por qualquer estágio larval (desenvolvimento direto) e chegam a atingir 1 m de comprimento. nadadeira fendas branquiais boca ciclóstomo esquematizaDo boca Do ciclóstomo As lampreias também apresentam boca circular, com dentículos, mas sem tentáculos em torno dela. As lam- preias são parasitas e fixam-se no corpo de outros verte- brados por sucção, fazendo uma ferida rasa na superfície do corpo do hospedeiro. Na reprodução, formam-se ovos que, ao eclodirem, originam larvas conhecidas como amo- cetes. A maioria desses animais migra, quando adultos, da água do mar para a água doce. As espécies menores têm um comprimento de 25 cm, mas podem alcançar até um metro. As lampreias parasitam brânquias de peixes. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 99 V O LU M E 3 4. Aspectos evolutivos dos vertebrados com mandíbula (gnatostomados) A descoberta e o estudo dos fósseis, somados aos conhe- cimentos sobre as camadas do solo e atmosfera terrestre, evidenciaram que muitos animais foram extintos ao longo dos milhões de anos, dentro dos aproximados 5 bilhões de anos da existência da Terra. Muitos desses fósseis mostram uma semelhança com os animais existentes hoje, o que sugere um grau de parentesco entre todos os vertebrados. Outros estudos reforçam essas ideias, pois mostram que os sistemas internos dos vertebrados são muito parecidos; o desenvolvimento de embriões de forma comparada tam- bém mostra grande similaridade até certo estágio. Observe o esquema a seguir. comparações De embriões Relações filogenéticas dos vertebrados atuais 5. Os primeiros vertebrados com mandíbula: os peixes As evidências fósseis indicam que os primeiros peixes apresentavam uma carapaça óssea e a maioria apresentava pequeno porte. Esses eram chamados de ostracodermos. A partir deles surgiram os peixes cartilaginosos (condrictes) e os peixes ósseos (osteíctes). Ostracodermos 100 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 fonte: youtube Cordados - Somos Todos Família multimídia: vídeo 6. Os peixes cartilaginosos (Chondrichthyes) Esses peixes, também conhecidos como condrictes, apre- sentam um esqueleto interno formado de cartilagem, mais leve que o esqueleto ósseo. Como exemplos típicos temos os tubarões, as raias e as quimeras. Esses animais são os atuais representantes mais próximos dos primeiros verte- brados com mandíbula. Esses peixes respiram por brân- quias, que retiram o oxigênio da água. Em cada lado do corpo observam-se fendas branquiais (5 ou mais). A boca localiza-se na região ventral e apresenta inúmeros dentes. A pele é revestida por escamas microscópicas, obtendo um aspecto áspero. Alguns desses peixes cartilaginosos nas- cem a partir de ovos depositados pelas fêmeas, enquanto que em outras espécies os ovos eclodem dentro da mãe e terminam o seu desenvolvimento ainda dentro dela. Assim como os Osteichthyes, os condrictes apresentam visão limitada e olfato e ouvido interno bem desenvolvidos. A linha lateral, sequência de orifícios organizados de forma linear no comprimento do corpo, permite captar as vibrações da água, já que se conecta com botões sensoriais e nervos. Para per- mitir a flutuação, apresentam grandes quantidades de óleo no fígado, o que reduz a densidade corpórea. Os tubarões, apesar da fama de violência e crueldade, são carnívoros fundamentais para o equilíbrio de populações de outros peixes nos mares. As quimeras não são comuns no litoral brasileiro, mas surgem em abundância em mares do Hemisfério Norte principalmente. exemplo De quimera exemplo De raia exemplo De tubarão 6.1. Fisiologia dos condrictes A respiração dos condrictes é branquial e a circulação de gases é feita por meio do sangue. A excreção é feita pela eliminação de ureia. A circulação é fechada e simples, partindo do coração com duas cavidades, um átrio e um ventrículo, seguindo para as brânquias, órgãos e retornando para o coração. A digestão é completamente extracelular. 7. Os peixes ósseos (Osteichthyes) Esses peixes apresentam um esqueleto interno ósseo com algumas cartilagens e o corpo pode ser revestido por esca- mas ou por couro. Entre esses animais encontramos uma enorme variedade, como: sardinha, salmão, dourado, tilápia, carpa, traíra, pintado, linguado, baiacu, pirarucu, jáu, bagre, pacu, namorado, piranha, acará-bandeira, paulistinha, neón, anchova, atum, lambari,cavalo-marinho, etc. São peixes que colonizaram ambientes marinhos e de água doce, entretan- to, alguns são capazes de migrar do mar aos rios para se reproduzirem, os filhotes fazem o caminho inverso. Os peixes ósseos respiram também por brânquias, mas apresentam uma membrana óssea (opérculo) que as pro- tege. A boca está posicionada na região anterior e há uma CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 101 V O LU M E 3 variedade de adaptações seja para raspar, morder, capturar alimento no fundo ou na superfície. Na reprodução, geram inúmeros ovos e o ciclo de vida é rápido. Apesar de muitos filhotes, a maioria morre nos primeiros anos de vida. Artéria Veia Água Lamela brânquial Opérculo Arco brânquial brânquias brânquias De peixes ósseos Os osteíctes apresentam uma vesícula gasosa interna que, ao se encher de gases vindos do sangue, torna o peixe mais leve. Chamada de bexiga natatória, ela permite que o animal con- trole o movimento vertical na água, podendo parar facilmente. Pneumoduto (�sóstomos) ausente = �soclistos Opérculo Ânus Bexiga A bexiga natatória (osteictios) com pneumoduto Tubo digestivo fonte: youtube Aventura visual documentários - Os peixes , características... multimídia: vídeo Muitos desses peixes vivem em cardumes e conseguem se manter equilibrados pela presença de uma linha lateral, como ilustrado na imagem abaixo, que capta as vibrações na água. A linha lateral (estrutura sensorial) vista em corte Escama Poro Epiderme Canal longitudinal Cromatóforo Derme Neuromasto Nervo longitudinal Alguns peixes de água doce apresentam incrível adapta- ção a períodos de seca. Os peixes “pulmonados”, como a piramboia, conseguem sobreviver sob o lodo quando o nível do rio fica muito baixo. Isso é possível devido ao fato de a vesícula gasosa, presente nesses animais, ter a capa- cidade de realizar a respiração como se fosse um pulmão. Alguns cientistas acreditam que os primeiros anfíbios te- nham derivado de peixes com essa adaptação. peixe pulmonaDo (Dipnoico) 7.1. Fisiologia dos osteíctes A respiração dos peixes ósseos é branquial e a circulação de gases é feita por meio do sangue com hemáceas nucleadas. O sistema excretor é composto por pronefros e metanefros que excretam amônia. A circulação é simples, partindo do coração com duas cavidades, um átrio e um ventrículo, se- guindo para as brânquias, órgãos e retornando para o cora- ção. A digestão é completamente extracelular. 8. O início da colonização dos mbientes terrestres pelos vertebrados 8.1. Os anfíbios Os estudos indicam que os primeiros vertebrados a ocu- parem o ambiente terrestre foram os ancestrais dos anfí- bios atuais, os primeiros tetrápodes − animais com quatro membros. Parte desse sucesso deve-se ao esqueleto com duas cinturas de ossos (escapular e pélvica) de onde se li- gam membros (patas). esqueleto De uma salamanDra, exemplificanDo a estrutura óssea Dos tetrápoDes. Esses animais só são encontrados em ambientes de água doce ou terrestres úmidos. Os anfíbios, como os sapos, as pe- rerecas, as salamandras, entre outros, vivem na água quando jovens e, quando adultos, podem ocupar o ambiente terres- tre, desde que seja muito úmido. Os sapos e as pererecas são chamados de anuros (sem cauda); as salamandras, uro- delos (com cauda); e as cobra-cegas, ápodes (sem patas). anuros uroDelos ápoDes 102 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS VIVENCIANDO 8.2. O que restringe os anfíbios a tais ambientes? Em primeiro lugar, os ovos sem casca desses animais, quando eclodem, formam uma fase larval (desenvolvimento indireto); por exemplo, o girino (larva dos sapos). O girino é aquático e respira por brânquias, alimenta-se de larvas de insetos e de outros micro-organismos em rios, lagos, lagoas e pântanos. À medida que cresce, o girino sofre uma metamorfose, reduzindo a cauda e desenvolvendo membros para locomoção no ambiente terrestre. Quando atinge a fase adulta, o sapo respira por pulmões, mas, principalmente, através da pele delgada (fina), úmida e altamente vascularizada. Um sapo, por exemplo, depende da sua pele sempre úmida para que possa retirar oxigênio da atmosfera e eliminar o gás carbônico. “O coaxo dos anfíbios anuros, em termos científicos, é chamado de vocalização. Na grande maioria das vezes, é o macho quem vocaliza e esta é uma forma de defender territórios e atrair fêmeas e, principalmente, quanto à primeira, é também uma forma de economizar energia.” http://munDoeDucacao.bol.uol.com.br/biologia/comunicacao-anfibios-anuros-sapos-ras-pererecas.htm Pesquisadores que estudam esse tipo de comunicação entre os anfíbios precisam entender conceitos físicos das características do som, como altura, intensidade, duração, frequência, tamanho da onda, amplitude da onda e timbre. Certas substâncias isoladas de anfíbios podem ser úteis dentro da Medicina experimental e clínica, como é o caso do peptídeo bombesina. Esse peptídeo foi isolado da pele de um sapo nativo da Europa, Bombina bombina. Através de estudos com antissoro contra bombesina, descobriu-se seu análogo em mamíferos. Vários trabalhos com experimentação animal utilizam a bombesina para manipular a formação da memória emocional, mostrando que esse peptídeo pode ser um alvo terapêutico para possíveis desordens do sistema nervoso central, como a Doença de Alzheimer, estresse pós-traumático e outros. fonte: youtube Documentário: anfíbios multimídia: vídeo www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos3/bioanfi- bios.php www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos3/Peixes.php multimídia: site CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 103 V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 14 Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros. O conhecimento da biodiversidade é de suma importância para sua preservação, como também permite ao homem desenvolver suas atividades econômicas utilizando técnicas que usufruam de características naturais dos diferentes organismos, agredindo menos o ambiente e se desenvolvendo de forma sustentá- vel. Desse modo, as questões do Enem tendem a fazer uma abordagem mais ecológica sobre as espécies, desejando que o aluno consiga relacionar os impactos das atividades antrópicas no modo de vida dos animais e as consequências que isso irá acarretar. MODELO 1 (Enem) O fenômeno da piracema (subida do rio) é um importante mecanismo que influencia a reprodução de algumas espécies de peixes, pois induz o processo que estimula a queima de gordura e ativa mecanismos hor- monais complexos, preparando-os para a reprodução. Intervenções antrópicas nos ambientes aquáticos, como a construção de barragens, interferem na reprodução desses animais. aDaptaDo De: malta, p. impacto ambiental Das barragens hiDrelétricas. Disponível em: http://futurambiental.com. acesso em: 10 maio 2013. Essa intervenção antrópica prejudica a piracema porque reduz o(a): a) percurso da migração; b) longevidade dos indivíduos; c) disponibilidade de alimentos; d) período de migração da espécie; e) número de espécies de peixes no local. ANÁLISE EXPOSITIVA A piracema é o nome dado para a migração rio acima realizada por certos peixes e é essencial para seu ciclo de vida, uma vez que durante o trajeto ocorre a queima de gordura nesses animais que induz a liberação de hormônios que influenciam na sua reprodução. Desse modo, é possível concluir que a construção de barragens afeta o percurso de migração e, consequentemente, interrompe o complexo mecanismo necessário ao processo reprodutivo desses peixes. RESPOSTA Alternativa A 104 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS CORDADOS PEIXES ANFÍBIOS RÉPTEIS AVES MAMÍFEROS CARTILAGINOSOS: CONDRICTES • ESQUELETO CARTILAGINOSO • BOCAVENTRAL • FLUTUAÇÃO: GRANDE FÍGADO COM ÓLEOS MENOS DENSOS QUE A ÁGUA • EXCREÇÃO: UREIA EX.: TUBARÃO, RAIA E QUIMERA PRIMEIROS TETRÁPODES • AMBIENTE TERRESTRE ÚMIDO E ÁGUA DOCE • RESPIRAÇÃO CUTÂNEA E PULMONAR (ADULTOS) • FECUNDAÇÃO EXTERNA E OVOS SEM CASCA • DESENVOLVIMENTO INDIRETO: LARVA AQUÁTICA EX.: SAPO, PERERECA, SALAMANDRA E COBRA-CEGA ÓSSEOS: OSTEÍCTES • ESQUELETO ÓSSEO • BOCA ANTERIOR; OPÉRCULO; BEXIGA NATATÓRIA; LINHA LATERAL EVIDENTE • EXCREÇÃO: AMÔNIA EX.: SALMÃO, TILÁPIA E LAMBARI • FLUTUAÇÃO: BEXIGA NATATÓRIA GNATOSTOMADOS VERTEBRADOS AGNATOS CARACTERÍSTICAS GERAIS • COM MANDÍBULAS • SEM MANDÍBULAS • CORPO ALONGADO E BOCA CIRCULAR • NOTOCORDA • TUBO NERVOSO DORSAL • FENDAS BRANQUIAIS FARÍNGEAS • CAUDA PÓS-ANAL CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 105 V O LU M E 3 1. A ocupação dos ambientes terrestres pelos répteis Os animais que estão dentro da classe dos répteis são in- dependentes da água e, consequentemente, conquistaram o ambiente terrestre por completo. O que permitiu esse grande passo foram itens como ovo com casca calcária, protegendo o embrião de desidratação, mesmo quando em ambientes sem água, a presença da pele mais re- sistente e seca, que tem a vantagem de impedir a perda de água por transpiração, como ocorre com os anfíbios, e a fecundação interna. Assim, esses animais perderam a capacidade de realizar trocas gasosas pela pele, mas apre- sentam, em compensação, pulmões eficazes. Os répteis são divididos em ordens: 1. Quelônios ou testudines: tartarugas (aquáticas), os cágados (terrestres) e jabutis (água doce), com uma cara- paça rígida (plastrão). 2. Crocodilianos: jacarés e crocodilos. 3. Squamatas: lagartos, serpentes e o grupo Amphisbae- nia (cobra-cega ou cobra-de-duas-cabeças). 4. Rincocéfalos: tuataras. As tartarugas, jacarés, tuataras, anfisbenídeos, lagartos e serpentes, todos bem conhecidos, juntamente com os dinos- sauros e outras espécies extintas, são répteis (do latim repto, rastejar). Foram descritas mais de 9.000 espécies de répteis. São capazes de viver em ambientes mais secos que os anfí- bios e muitos podem ser encontrados em desertos. Embora alguns tenham se readaptado à vida aquática, depositam seus ovos na terra, a menos que sejam vivíparos, como as serpentes marinhas. Até as tartarugas-marinhas deixam a água para depositar seus ovos nas praias (curiosamente, na mesma praia onde nasceram!). A distribuição geográfica dos répteis é limitada, principal- mente pela sua incapacidade de manter a temperatu- ra corporal mais elevada do que a do ambiente (ecto- termia). Eles não são tão ativos no tempo frio e não são encontrados em regiões subárticas e árticas. serpente se aquecenDo sob a luz Do sol CORDADOS II COMPETÊNCIA(s) 4 e 8 HABILIDADE(s) 13, 14, 16 e 28 CN AULAS 25 E 26 106 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 2. Principais adaptações dos répteis 2.1. Ovo amniótico Ovos com casca calcária são vantajosos para animais terrestres, já que esse material é capaz de proteger os embriões contra a desidratação, pois são impermeáveis, além da maior proteção contra choques mecânicos. Na formação do embrião, surgem anexos embrionários que permitem o desenvolvimento do animal com menor perturbação no ambiente. Veja o esquema com os anexos embrionários e as respectivas funções em um ovo amniótico: ovo amniótico Alantoide Anexo que armazena as excretas geradas pelo embrião até a eclosão do ovo. Por ele ainda ocorre a troca gasosa, isto é, permite a passagem de ar para o embrião, vindo de fora. Al Bolsa amniótica Cheia de líquido, essa bolsa protege o embrião quanto a choques mecânicos (tremores) e contra a desidratação. Cório Anexo que protege o embrião e todos os demais anexos. Na região ligada ao alantoide, permite a passagem de ar. Âmnio EMBRIÃO Saco vitelino Anexo que armazena nutrientes até o desenvolvimento completo do embrião até (eclosão do ovo). (eclosão do ovo). ovo amniótico e anexos embrionários O ovo amniótico, ou seja, com os anexos embrionários explicados acima, está presente em todos os próximos grupos a partir dos répteis, o que permite o desenvolvimento da vida terrestre. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 107 V O LU M E 3 2.2. A importância da pele modificada As glândulas mucosas não estão presentes na pele e a epi- derme é seca e cornificada. Também há a presença da queratina no epitélio dos répteis, o que foi essencial para seu maior sucesso fora da água com menor taxa de trans- piração. Além disso, essa estrutura rígida proteica conferiu maior resistência à pele dos animais que a possuem. Além das modificações no epitélio, os répteis possuem al- gumas adaptações extras: § Escamados (Squamata), ou seja, cobras e lagartos pos- suem escamas. § Crocodilianos possuem placas córneas. § Testudines possuem o casco formado por placas ósseas. 2.3. Ectotermia Embora os répteis sejam ectotérmicos – dependem da temperatura ambiental para manter a corpórea –, pequenos répteis mantêm uma temperatura constante alta e regular em um ambiente quente e ensolarado, principalmente atra- vés de mudanças no seu comportamento, embora a maio- ria deles não tenha condições de manter a temperatura do corpo quando o sol se põe. Por isso, os répteis têm que ser criaturas diurnas, com maior atividade durante o dia para se abrigarem a noite. Os lagartos espinhosos dos desertos man- têm sua temperatura corporal em aproximadamente 34 °C durante a maior parte do dia. Se a temperatura corporal cai abaixo do limiar da atividade normal, o lagarto fica em ân- gulo reto com os raios solares, expondo assim a maior parte da superfície do corpo ao sol; mas se a temperatura do corpo aumenta muito, o lagarto procura um abrigo ou fica paralelo aos raios solares. É claro que os répteis maiores não podem sempre encontrar sombra necessária, mas o seu grande ta- manho corporal provê alguma estabilidade térmica porque um tempo considerável é necessário para aquecer ou resfriar sua grande massa corporal. Esse pode ter sido o principal mecanismo de regulação térmica dos dinossauros. Além da regulação comportamental, os répteis também podem dissi- par ou reduzir a perda de calor corporal necessária através do controle da quantidade de sangue que flui através da pele. 2.4. Reprodução Os répteis reproduzem-se por reprodução sexuada, como em outros cordados. As fêmeas defendem seus ovos com violência até os filhotes nascerem. A maioria dos rép- teis é ovípara, isso significa que colocam ovos. 2.5. Sistema circulatório O coração tem três câmaras (dois átrios e um ventrículo), e existem os dois circuitos: circulação pulmonar e circula- ção sistêmica. Entretanto, o ventrículo único dos répteis é parcialmente dividido pelo septo de Sabatier, o que torna a mistura de sangue arterial e venoso apenas parcial, por isso a circulação é dupla e incompleta. A exceção é a circulação dos répteis crocodilianos. O ventrículo desses animais é completamente dividido, e o coração perfaz quatro câmaras: dois átrios e dois ventrí- culos. Entretanto, na emergência das artérias pulmonar e aorta, há uma comunicação, o forame de Panizza, pelo qual ainda ocorre mistura de sangue arterial e venoso. sistema circulatório Dos répteis crocoDilianos 2.6. Sistema excretor Enquanto peixes e anfíbios apresentam rins mesonefros (torácicos), de répteis em diante os rins serão metanefros (abdominais), melhorando muito a capacidade filtradora do sangue. 3. Evolução dos répteis Tendo “resolvido” os problemas essenciais da vida terrestre, numa época em que havia poucos competidores terrestres, os répteis multiplicaram-se rapidamente, espalharam-se por muitos ambientes e especializaram-se. A maior parte da sua diversidade adaptativa envolveu diferentes métodos de lo- 108 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 comoção, reprodução e alimentação. Diferentespadrões ali- mentares (maioria caçadores carnívoros) impuseram, entre outras coisas, uma modificação nos músculos da mandíbu- la, e isso, por sua vez, afetou a estrutura da região temporal do crânio. crânio com Duas aberturas temporais – crânio DiapsiDa Apenas uma pequena parte do crânio dos tetrápodes primi- tivos realmente envolve o cérebro. Um grande espaço late- ral à caixa do cérebro e posterior aos olhos é amplamente preenchido por músculos mandibulares, que se estendem até a mandíbula inferior. Nos répteis ancestrais um assoa- lho sólido do osso dérmico (crânio anapsídeo – sem aber- tura temporal) cobre esses músculos dorsal e lateralmente. Como consequência de certo aumento do cérebro e dos músculos mandibulares, vários tipos de aberturas desenvol- veram-se no assoalho da têmpora na maioria dos grupos mais recentes de répteis, podendo ser anapsida (sem aber- tura temporal), synapsida (uma abertura temporal) ou diap- sida (duas aberturas temporais). Os músculos da mandíbula partem da caixa craniana e da periferia da janela temporal, podendo passar através das aberturas quando contraem-se. 3.1. Tartarugas Acredita-se que os testudines (do latim testudo, tartaruga) sejam descendentes diretos dos cotilossauros. A maioria reteve o crânio anapsídeo, ou seja, sem aberturas temporais, adquirindo muitas características especializadas. Os dentes foram perdidos e as mandíbulas são cobertas por placas córneas capazes de arrancar pedaços de alimentos. Seu corpo é envolto por placas ósseas protetoras que se depositam sobre as escamas córneas. As placas ósseas os- sificaram-se na derme da pele, mas fusionaram-se com as costelas, pulmões e algumas partes mais internas do esque- leto, como as pernas traseiras. As tartarugas ancestrais eram seres com pescoço rígido, incapazes de retrair a cabeça, mas as espécies atuais conse- guem recolher a cabeça para dentro da carapaça e, assim, se proteger contra possíveis predadores. Apesar da aparência desajeitada, as tartarugas são um gru- po ancestral muito bem-sucedido, cuja ancestralidade pode ser traçada do período Triássico. Elas passaram por uma ex- tensa diversidade adaptativa e são representadas por cerca de 323 espécies. Cágado Jabuti Cágado Jabuti Tartaruga cágaDo Jabuti tartaruga 3.2. Crocodilianos Durante a Era Mesozoica, a Terra era dominada pelos arcos- sauros – répteis que tinham características como a presença de crânio diapsídeo e uma tendência a desenvolver postura bípede, além de apêndices peitorais reduzidos, apêndices pélvicos aumentados e uma cauda forte que podia auxiliar a equilibrar o tronco. No final do período Cretáceo, as temperaturas ambientais tornaram-se um pouco mais frias e a incapacidade dos gran- des dinossauros de se esconder em abrigos ou de hibernar pode tê-los tornado vulneráveis. As mudanças na vegetação que acompanharam as alterações climáticas também po- dem ter sido um fator para extinções. A incapacidade dos herbívoros, com hábitos alimentares restritos, de se adaptar às mudanças na vegetação pode tê-los levado à morte. Apenas um grupo de arcossauros sobreviveu a esse grande período de extinção – os crocodilos e jacarés (ordem Croco- dilia, do latim crocodilus, crocodilo). Os crocodilos readquiri- ram uma postura quadrúpede (embora suas patas posterio- res sejam muito mais longas que as anteriores) e um modo de vida semelhante ao dos anfíbios. A cauda desses animais é achatada lateralmente, sendo, por isso, um órgão nata- tório muito eficiente. Os olhos, ouvidos e aberturas nasais situam-se em elevações no topo da cabeça, de forma a se manterem acima da água quando o animal está submerso. Vinte e três espécies são conhecidas, mas apenas seis ocor- rem no Brasil. Crocodilo Jacaré GaviaisJacaré crocoDilo gaviais www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos3/Repteis.php multimídia: site 3.3. Squamata Os conhecidos lagartos, as cobras e as anfisbenas ou co- bras-cegas, embora superficialmente diferentes, têm uma estrutura básica semelhante o suficiente para serem coloca- dos na mesma ordem Squamata, como a presença de hemi- pênis e a bifurcação na ponta da língua (órgão relacionado ao tato e ao odor). A alimentação é muito diversificada, CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 109 V O LU M E 3 existem espécies carnívoras, herbívoras, insetívoras e onívo- ras. Os escamados estão presentes em todas as regiões do planeta, com exceção da Antártica, o que explica a grande diversidade de espécies – cerca de 8.170. § Cobras: o aparelho mandibular dos Squamatas é mais flexível, especialmente nas cobras, por isso, a boca pode abrir-se muito, possibilitando a captura e deglutição de presas grandes. As cobras têm cinco articulações man- dibulares: (1) a normal entre a mandíbula quadrada e a inferior; (2) uma entre o quadrado e o escamoso; (3) uma entre o escamoso e a caixa craniana; (4) uma mais ou menos na metade do comprimento da mandíbula inferior e (5) uma no queixo, pois as duas mandíbulas inferiores não são unidas nesse ponto. Cada lado da mandíbula inferior pode ser movido independentemente quando a presa entra na boca. A ausência da cintura pei- toral está necessariamente relacionada à deglutição de animais maiores do que o diâmetro do corpo. A língua bifurcada é extremamente importante, pois as partículas aderem a ela, a língua retrai-se para dentro da boca e a extremidade é projetada para uma parte especializada da cavidade nasal (órgão de Jacobson), onde o odor da partícula pode ser detectado. As cobras são carnívoras; aquelas cujas presas são animais muito ativos, tais como aves e mamíferos capazes de ferir seriamente as cobras com seus bicos ou dentes, desenvolveram métodos de imobilização das presas (estrangulamento e/ou veneno). cobra naJa cobra De pestana § Lagartos: são os membros mais antigos da ordem, os primeiros fósseis são do Cretáceo. A maioria é quadrú- pede e varia de tamanho desde alguns centímetros a metros, como o dragão de Komodo. Dragão De komoDo § Anfisbênias: o nome desse grupo (do grego amphi, ambos + baino, ir) refere-se à sua capacidade de mo- ver-se facilmente tanto para a frente quanto para trás, dentro dos seus buracos. Seus olhos rudimentares são escondidos abaixo da pele, mas o rastro das presas é seguido principalmente pela audição. anfisbênias 3.4. Rincocéfalos Os répteis conhecidos como tuataras pertencem ao gêne- ro Sphenodon, endêmicos da Nova Zelândia. A tuatara é o membro mais primitivo do grupo dos Squamatas e a única espécie sobrevivente da ordem Rhynchocephalia. Rinco- cefalianos são semelhantes aos camaleões na aparência geral, mas têm um nariz semelhante a um bico e um crâ- nio diapsídeo com duas aberturas temporais. Durante uma época, o grupo expandiu-se, mas atualmente está limitado a poucas ilhas das costas da Nova Zelândia. Diz-se que as tuataras são sobreviventes “fósseis”, pois não sofreram muitas modificações desde a espécie que viveu 150 milhões de anos atrás. tuatara 4. A extensão dos domínios terrestres pelas aves e mamíferos Observando a distribuição de aves e mamíferos, percebe-se que eles ocupam regiões em que os répteis não aparecem. As aves e os mamíferos apresentam pelo menos duas ca- racterísticas em comum, que permitem a esses animais so- breviverem em regiões mais frias: uma camada adiposa (de gordura) sob a pele e o controle interno da temperatura do corpo (homeotermia). As aves e os mamíferos são consi- derados animais de “sangue quente” ou, mais apropriada- mente, endotermos ou homeotermos. Essa característica deve-se ao fato de que esses animais conseguem acelerar o metabolismo do corpo (reações químicas nas células), gerando mais calor, principalmente em temperaturas mais baixas. O calor é gerado nas células, que se difunde para o sangue, sendo distribuído ao longo de todo o corpo. A camada de tecido adiposo (reserva de gordura)temperatura sazonais e latitudinais, mas deixa de explicar por que o ar fica mais frio quando em grandes altitudes. O monte Kilimanjaro, na Áfri- ca tropical, por exemplo, tem seu pico eternamente coberto com neve e gelo. Por que os picos das montanhas são mais frios do que as regiões mais baixas? Eles não estão mais próximos do Sol? A resposta está nas propriedades termais do ar. A densida- de e a pressão do ar diminuem com o aumento da altitude. Quando o ar na superfície do nível do mar é forçado para as altas elevações, ocorre uma expansão em resposta à menor pressão atmosférica. Nessa expansão, o ar se torna mais frio (esse processo é denominado esfriamento adiabático). 2.1.3. Vento e precipitação Esse aquecimento diferencial da superfície da Terra causa também os ventos que contêm calor e umidade e determi- na as áreas de precipitações. Como foi visto anteriormente, o maior aquecimento ocorre no equador, especialmente no equinócio, quando o Sol está perpendicular à superfície. O ar tropical é aquecido e se expande, torna-se mais leve do que o ar dos arredores e se eleva. Essa elevação produz uma área de menor pressão atmosférica sobre o equador. O ar mais denso ao sul e ao norte do equador flui para essa região de baixa pressão, resultando em ventos soprando para a região do equador. Enquanto isso, o ar equatorial que foi aquecido e se elevou fica mais frio adiabaticamente, sendo puxado de volta à superfície, a cerca de 30° latitude Norte e Sul. Entretanto, essas células de ventos, influenciadas pelo aque- cimento solar, deslocam-se no sentido da direita, em razão da rotação da Terra. Entenda melhor o processo: a) o sentido de rotação é de oeste para leste, sentido anti- -horário; assim, as massas de ar e água circulam para a direita na superfície da Terra; b) ao descer nas latitudes 30°, o ar sopra em direção ao equador (alísios), sentido horário no hemisfério Norte e anti-horário no hemisfério Sul, provocando precipitações nas zonas tropicais e equatoriais; c) na latitude 30°, a descida de ar frio, proveniente das lati- tudes 0° e 60°, retira a umidade levando pela superfície para 0º e 60º os ventos alísios e oeste, respectivamente; d) nas latitudes 20°, devido à descida de ar frio, retirando a umidade, ocorre a aridez nas regiões aí localizadas (deser- to do Atacama, deserto da Patagônia, deserto de Sonora, deserto de Kalaari, deserto do Saara, deserto do Oriente Médio, deserto do Centro-Oeste da Austrália); e) a movimentação de água (oceano) comporta-se da mes- ma maneira, provocando a chegada de águas quentes na costa leste dos continentes e águas frias na costa oeste. 2.2. Solos O solo é outro aspecto que deve ser considerado para a compreensão da distribuição dos organismos. O tipo de solo determina, juntamente com o clima, o tipo de vegeta- ção predominante e, em consequência, os demais organis- mos que utilizavam determinadas áreas. O solo é formado pelo desgaste de rochas em consequên- cia da ação erosiva mais a adição de material orgânico em decomposição. Em geral, o processo pelo qual um novo solo é formado a partir de rochas nuas é longo e complica- do. Envolve a quebra do material inicial, a colonização por plantas simples e formas microbiais e uma gradual cons- trução e mistura de materiais inorgânicos com a matéria orgânica em decomposição. Áreas rochosas ou outros substratos estéreis, criados pela ação vulcânica ou outros eventos geológicos, são gradual- mente transformados em regiões que suportam comunida- des ecológicas vivas pelo processo de sucessão primária. 10 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 VIVENCIANDO Esse processo envolve a formação do solo e uma reunião de fatores com desenvolvimento de vários seres vivos. Um exemplo clássico: em 1883, uma pequena ilha tropical, a ilha de Cracatoa, na Indonésia, sofreu uma tremenda erupção vulcânica que matou toda a biota insular, deixando apenas rochas e cinzas. Organismos rapidamente recolonizaram a ilha a partir de grandes ilhas próximas (Java e Sumatra), e, em 1934, apenas 50 anos depois da erupção, 35 cm de solo tinham sido formados com uma exuberante vegetação de floresta tropical úmida com cerca de 300 espécies de plantas. A vegetação apresenta uma grande biodiversidade no planeta. Devido a um gradiente térmico latitudinal produzido pela incidência de irradiação solar, formaram-se três grandes áreas: os polos, as áreas temperadas e a área equatorial. Em cada grande área, são encontrados diversos biomas, que se caracterizam por uma fauna e uma flora específicas. Por meio da caracterização e compreensão da estrutura e do funcionamento dos biomas, pode-se elucidar a distri- buição geográfica dos seres vivos na Terra. 2.2.1. Tipos de solo O conhecimento dos solos vem se desenvolvendo bastan- te, mas, devido à complexidade da distribuição e classifica- ção dos solos, é ainda controverso. Sabe-se que os quatro maiores processos, ou regimes pedogênicos, produziram quatro tipos primários: são aqueles de áreas florestadas frias (solos podzólicos), floresta tropical úmida (solos lateríticos), região com arbustos e vegetação herbácea (calcários) e a região polar (gleização). 3. Biomas Os biomas são conjuntos de ecossistemas que interagem formando uma unidade paisagística coerente. Cada bioma terrestre se caracteriza pelo tipo vegetal ou estrato domi- nante: árvores (arbóreo), ervas (herbáceo), arbustos (arbus- tivo), formações mistas, etc. Trata-se de uma área geográ- fica grande e sua existência é controlada pelo macroclima. Os biomas, assim como os climas correspondentes, não po- dem ser delimitados com exatidão porque as variações são graduais. Dessa forma, da tundra para a taiga, por exem- plo, há uma vegetação arbustiva. Na passagem do campo para o deserto ou das savanas para a floresta também apa- rece sempre uma vegetação de transição. 3.1. Tundra A tundra localiza-se no Círculo Polar Ártico e não ocorre no Círculo Polar Antártico (polo Sul). Compreende o nor- te do Alasca e do Canadá, Groenlândia, Noruega, Suécia, Finlândia e Sibéria. Recebe pouca energia solar e pouca precipitação, geralmente em forma de neve. O solo fica congelado a maior parte do ano. A estação quente é curta e dura somente dois meses. Durante ela, ocorre o dege- lo da parte superior, expondo uma área rica em matéria orgânica, permitindo o crescimento dos seres autótrofos, como as gramíneas, briófitas e líquens, que cobrem exten- sas áreas. O subsolo fica permanentemente congelado e é denominado permafrost. A tundra apresenta poucas espécies capazes de suportar essas condições desfavoráveis. A vegetação é rasteira, com predominância de espécies herbáceas, arbustivas, briófitas (como musgos) e líquens. Existem raras plantas lenhosas, como os salgueiros, que são extremamente baixas e cres- cem paralelas ao solo. As plantas completam o ciclo de vida num curto espaço de tempo: germinam as sementes, crescem, produzem grandes flores (comparadas com o ta- manho das plantas), são polinizadas, fecundadas e frutifi- cam, dispersando rapidamente as suas sementes. fotografias Da vegetação presente na tunDra. observe a preDominância De espécies De pequeno porte, como gramíneas, briófitas e líquens. exemplo De briófita presente na tunDra exemplo De líquen presente na tunDra CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 11 V O LU M E 3 3.3. Floresta caducifólia ou floresta decídua temperada Esse tipo de mata predomina no Hemisfério Norte, no leste dos Estados Unidos, no oeste da Europa, no leste da Ásia, na Coreia, no Japão e em partes da China. A quantidade de energia radiante é maior, e a pluviosidade atinge de 750 a 1.000 mm, distribuída durante todo o ano. As estações do ano são nítidas. Nesse bioma, a maioria dos arbustos e árvores perde as suas folhas no outono, e os animais migram, hibernam ou apresentam adaptações es- peciais para suportar o frio intenso. As plantas são represen- tadas por árvores dicotiledôneas,retém mais o calor, pois funciona como um isolante térmico. 110 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 VIVENCIANDO Há inúmeras diferenças, mas destacamos algumas que são suficientes para caracterizar bem tais animais em grupos distintos. O gráfico a seguir mostra a variação da temperatura cor- pórea do gato (mamífero) e da cobra (réptil) em função da temperatura ambiental. Note que a temperatura do mamí- fero se mantém constante e independente da temperatura ambiental, ou seja, um caso de endotermia. Já a do réptil varia em função da temperatura do ambiente, um exemplo de ectotermia. 5. As aves A classe aves é o maior grupo de vertebrados terrestres, compreendendo cerca de 8.700 espécies. Elas adapta- ram-se ao voo logo no início de sua evolução e, em sua maioria, são excelentes voadoras. Até mesmo as poucas espécies que retornaram completamente à vida terrestre mostram características anatômicas e fisiológicas que indi- cam sua evolução a partir de ancestrais voadores. A adaptação ao voo impôs uma certa uniformidade na estrutura básica e na fisiologia de todas as aves. Além das penas e asas, ou vestígios de asas em certas espécies ter- restres, o voo requer um alto dispêndio de energia. Todas as aves são endotérmicas, tendo desenvolvido meios para conseguirem isso num corpo de pouco peso. Quando não estão no ar, as aves vivem sobre o solo ou na água, ou em ambos, estando bem adaptadas a esses habitats. A endotermia e o poder de voo das aves possibilitam a elas penetrarem e se adaptarem em uma variedade maior de locais do que qualquer grupo de vertebrados. Elas são en- O veneno das serpentes também tem grande importância na indústria farmacêutica, possuindo elevado valor comer- cial. Certas substâncias chegam a custar US$ 3 mil o grama no mercado farmacêutico internacional. Composto por misturas biológicas complexas de toxinas, enzimas e outras substâncias ativas, o veneno tem compo- nentes com funções essenciais na coagulação sanguínea, pressão arterial, agregação plaquetária, transmissão do impulso nervoso, funções analgésicas e anticancerígenas, dentre outras, ainda em estudo ou por serem descobertas. O veneno de cascavel, por exemplo, é utilizado em uma eficaz cola cirúrgica. http://www.cpt.com.br/cursos-animais-silvestres/artigos/veneno-obtiDo-criacao-cobras-arma-inDustria-farmaceutica contradas desde as regiões polares até o equador e vivem nas montanhas, desertos, florestas e matas. Algumas pas- sam a maior parte de sua vida nos oceanos e só retomam a terra para reproduzir-se e construir seus ninhos. aves 5.1. Princípios do voo É importante compreender os mecanismos e princípios do voo, visto ser o principal aspecto da evolução das aves. As asas são apêndices peitorais modificados e as superfí- cies de voo são compostas por penas. Anatomia das asas A anatomia das asas permite o voo porque consegue reduzir a resistência do ar. Na parte de baixo, o ar passa mais rapidamente e provoca uma força para cima que mantêm a ava suspensa. Redução da cauda, fusão das vertebras cervicais e torácicas, fusões de dedos e perda de dentes Ausência de bexiga Os pássaros não têm bexiga e não acumulam líquido. A excreção é consituída de cristais de ácido úrico, um material sólido. Ossos pneumáticos Os ossos das aves são leves e entremeados por cavidades aéreas. Pulmão Sacos aéreos Traqueia Pulmão e sacos aéreos As aves possuem um pulmão rígido, associado a uma série de sacos aéreos que se estendem para o tórax. Esta estrutura permite que esse órgão seja continuamente ventilado por ar fresco, tanto na inspiração quanto na expiração. Essa mantém ave A asa tem um formato de aerofólio, espessa na frente e afilada para trás e, em geral, é arqueada, o que faz com que sua superfície inferior seja levemente côncava e a superior convexa. Uma corrente de ar passando pela asa move-se mais rapidamente pela sua superfície superior, maior, do que pela superfície inferior, menor. Segundo a lei CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 111 V O LU M E 3 de Bernoulli, numa corrente de um gás, a pressão é menor quando a velocidade é maior. A diferença de velocidade do ar diminui a pressão sobre a asa em relação à face inferior. Isso produz uma força de elevação, que atua perpendicu- larmente ao plano de movimento da asa, e uma força de atrito, paralela a esse plano. Para a ave voar, a força de elevação tem de ser igual à força de gravidade na ave, e a força propulsora deve superar a força de atrito. A forma da asa permite um voo plano no ar e minimiza a turbulência. Algumas correntes de ar, entretanto, fazem voltas, redemoinhos, que se espalham pelo ápice e margem posterior das asas, como um par de redemoinhos alinhados. Isso pode ser visto frequentemente num avião de voo alto, como dois rastos de vapor, devido à rápida rotação do ar e, consequentemente, baixa de pressão no núcleo do alinhamento de redemoinho, causando condensação. 5.2. Regulação térmica As aves permaneceram com as escamas córneas dos rép- teis em algumas áreas de suas pernas, nos seus pés e, de maneira modificada, como uma cobertura de seus bicos. No entanto, as escamas que cobrem o resto do corpo do réptil transformaram-se em penas no grupo das aves. As penas são um componente importante do sistema termor- regulador, que mantém o equilíbrio entre a produção de calor por processos metabólicos e a sua perda. As penas envolvem e retêm ar entre elas, o que reduz a perda de calor corpóreo, pois impedem a passagem das correntes de convecção de ar através da superfície corpo- ral, que poderiam retirar o calor. O ar retido é um mau con- dutor de calor. A água, um excelente condutor de calor, não consegue penetrar por entre as penas devido à existência de uma secreção oleosa produzida pela glândula uropí- gea localizada perto da base da cauda. As aves não têm glândulas sudoríparas. animal recoberto por plumas e penas 5.3. Nutrição O sistema digestório é do tipo completo. As aves possuem bico e língua córneos; não há dentes. As aves granívoras (que se alimentam de grãos) apresentam moela e papo, que são pouco desenvolvidos ou mesmo ausentes nas aves car- nívoras e frugívoras (aquelas que se alimentam de carnes e frutas). No papo o alimento é amolecido. Daí o alimento vai para o proventrículo (estômago químico), passando a seguir para a moela (estômago mecânico), que é muito musculo- sa e substitui a falta de dentes nas aves. Após a trituração, o alimento dirige-se para o intestino delgado, onde ocorre a absorção dos produtos úteis, sendo o restante eliminado através da cloaca. A cloaca é uma bolsa onde são lançadas as fezes, a urina e os gametas, portanto constitui o final de vários aparelhos e sistemas. Como glândulas anexas ao sis- tema digestivo, existem o fígado e o pâncreas. Esófago Proventrículo FígadoIntestino Delgado Papo Orí�cio Cloacal Moela Pancrêas Esôfago Pâncreas sistema Digestivo 5.4. Sistema respiratório A respiração é pulmonar. Os pulmões são do tipo parenqui- matoso, com vários canais de arejamento, ligados a cinco pares de sacos aéreos, ligados às cavidades dos ossos pneumáticos. Dentro dos pulmões, os condutos aéreos não terminam em vesículas pulmonares, continuando por um sistema capilar contínuo. Quando uma ave está pou- sada, a respiração faz-se pelo arfar do peito. Mas durante o voo, automaticamente, devido aos movimentos das asas, produz-se a expansão e a contração da cavidade torácica, estabelecendo-se a conveniente passagem de ar nos pul- mões necessária à respiração. Partem dos pulmões expansões membranosas denomi- nadas sacos aéreos, os quais aumentam a superfície de contato para absorção do oxigênio. Além disso, os sacos aéreos expandem-se pelo interior de muitos ossos, tornan- do o animal mais leve. Não há verdadeiro diafragma, mas somente uma membra- na (diafragma ornítico) que separa da cavidade abdominal a que contém os pulmões, ou pleura. Tráquea Sacos aéreos PulmãoTráquea Sacos aéreos Traqueia Traqueia sistema respiratório 112 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 5.5. Sistema circulatório A circulação é fechada, dupla e completa; o sangue ve- noso não se mistura com o sangue arterial. As hemácias são nucleadas e ovais. O coração tem quatro cavidades, que são conhecidas como os dois átrios ou aurículas e os dois ventrículos. O arco aórtico, em contraste com o dos mamífe- ros, é voltado para o lado direito. AurículaAurícula VentrículoVentrículo Capílares pulmonares Capílares sistérmicos Sistema circulatório FECHADO Circulação COMPLETA Circulação DUPLA sistema circulatório 5.6. Sistema excretor Os rins são metanefros, com dois ureteres que desembo- cam na cloaca, pois não possuem bexiga urinária e a sua excreção é rica em ácido úrico. 6. Os mamíferos Entre todos os grupos de vertebrados, os mamíferos (classe Mammalia, do latim mamma, mama) são de particular interesse para nós, pois somos mamíferos, as- sim como nossos animais domésticos que nos auxiliam em nossos trabalhos e nos fornecem lã, couro e grande parte da nossa alimentação. Morcego Gol�nho morcego Morcego Gol�nhogolfinho Embora os mamíferos não sejam uma classe grande – existem apenas cerca de 4.100 espécies –, constituem um grupo muito diversificado. Essa classe inclui o ornitorrinco (animal que coloca ovos e tem o bico semelhante ao do pato), o gambá, o canguru e outros marsupiais providos de bolsa abdominal, além da grande variedade de mamíferos placentários verdadeiros, que variam de tamanho, desde o pequeno musaranho, que pesa poucos gramas, até as baleias gigantes, cujo peso ultrapassa 100 toneladas. Os mamíferos são vertebrados muito ativos e ágeis, com alto nível metabólico. Eles têm poucos filhos, mas investem tem- po e energia consideráveis na proteção dos mesmos. Um aumento de atividade e um maior cuidado com os jovens representam aspectos fundamentais na evolução dos ma- míferos, aspectos aos quais a maior parte das outras carac- terísticas está relacionada. 6.1. Principais adaptações dos mamíferos A característica que dá nome a esse grupo é a presença de glândulas mamárias, produtoras de leite para a prole. O fato de, em sua maioria, possuírem placenta, que permite uma grande interação entre mãe e filho até o fim da gestação, é continuado pela presença das mamas (glândulas mamárias concentradas em uma região), característica que aproxima ainda mais as mães de suas crias para alimentá-las até que possam procurar seu próprio alimento. 6.2. Regulação da temperatura Os mamíferos, assim como as aves, podem produzir calor internamente, mantendo uma temperatura corporal relati- vamente alta e constante, tanto durante o dia quanto du- rante a noite. Eles são endotérmicos. Muitas espécies de mamíferos são noturnas; muitas vivem em regiões frias do mundo, onde nenhum réptil conseguiria sobreviver. 6.2.1. Mecanismos de regulação Os mecanismos de regulação de temperatura nos mamíferos contemporâneos são bem conhecidos. O calor é produzido internamente através do alto nível metabólico. A sua perda é reduzida devido a uma camada subcutânea de gordura e a pelos que fornecem uma camada de isolamento de ar próximo à pele; essas são outras duas características marcan- tes dos mamíferos. O calor pode ser perdido por um aumento na quantidade de sangue, que flui através da pele, e por um resfriamento, devido à evaporação do suor produzido pelas glândulas sudoríparas ou pela respiração ofegante, que é a evaporação da água através das vias respiratórias. Por meio desses mecanismos, os mamíferos podem manter a temperatura corporal mais alta do que a temperatura am- biental sem qualquer consumo adicional de oxigênio. Isso é conhecido como zona térmica neutra − é a faixa de temperaturas ambientais dentro da qual a taxa metabóli- ca de um animal endotérmico situa-se em seu nível basal CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 113 V O LU M E 3 e a termorregulação é conseguida pela mudança na taxa de perda de calor. Passando dessa temperatura crítica, a temperatura corporal pode, no entanto, ser mantida apenas através de um gasto metabólico significativamente maior. O aumento do consumo de oxigênio abaixo da temperatura crítica inferior reflete-se numa produção de calor além da necessária para a manutenção da temperatura corporal. O calafrio, uma atividade involuntária dos músculos superfi- ciais, é um mecanismo de aumento de produção de calor, mas também ocorre um aumento geral na atividade meta- bólica em muitas partes do corpo. O aumento do consumo de oxigênio acima da temperatura crítica superior reflete-se num trabalho metabólico adicional, necessário para dissipar o calor. Nessa situação, as frequências cardíaca e circulató- ria através da pele são aumentadas. O principal centro de controle no hipotálamo responde a pequenas mudanças na temperatura do sangue e inicia as trocas necessárias ao ajuste da perda de calor e à produção para o contexto ambiental. 6.2.2. Adaptações para resistência ao frio Mamíferos que vivem em áreas onde as condições ambien- tais são rigorosas desenvolveram adaptações que comple- mentam a regulação térmica. No início do outono, ocorrem muitas mudas. Eles perdem os pelos gradualmente, uma vez que um revestimento muito mais denso desenvolve-se para o inverno. Uma segunda muda ocorre na primavera. Além desse revestimento, a pelagem de muitos mamíferos inclui pelos de proteção mais longos e grossos. Nervos e outros órgãos presentes na parte distal dos mem- bros são adaptados para funcionar em temperaturas mais baixas. Alguns mamíferos de regiões árticas e temperadas, notavelmente muitos insetívoros, morcegos e roedores, adaptam-se ao inverno, entrando num período de letargia conhecido como hibernação. Durante esse período, eles perdem o controle considerável sobre os mecanismos ter- morreguladores corporais (o termostato no hipotálamo re- duz sua atividade para conservar energia) e a temperatura do corpo aproxima-se da ambiental. Durante a hibernação, o metabolismo é muito baixo, apenas o suficiente para manter a vida e evitar que o corpo se congele. 6.2.3. Adaptações para resistir ao calor Ao contrário dos que vivem em climas frios, outros animais tiveram que encontrar caminhos para abaixar a temperatura corpórea evitando a perda de água. Veremos alguns casos a seguir. § Pequenos ratos do deserto são noturnos e cavam tocas, vivendo, assim, num micro-habitat fresco e úmido e ali- mentam-se de nutrientes ricos em gordura cuja oxidação produz uma quantidade considerável de água metabólica. § Os elefantes têm uma grande superfície corporal que fornece alguma estabilidade térmica e têm poucos pe- los e orelhas grandes, que atuam como eficientes radia- dores, ajudando a dissipar calor. § Os camelos desenvolveram diversas maneiras de con- servar água. Sob condições muito secas, um muco seco e detritos celulares nas vias nasais exercem um efeito higroscópico e absorvem umidade do ar, que é evapora- da. Como consequência, a perda de água respiratória é menor do que em outros animais. Os camelos também conseguem tolerar uma temperatura corporal de 41 ºC durante o dia, razão pela qual não precisam perder mui- ta água na tentativa de manter a temperatura corporal mais baixa. O corpo resfria-se durante a noite, quando a temperatura ambiental cai. Muitos mamíferos de grande porte, que vivem em habitats quentes e abertos, conseguem aumentar a temperatura cor- poral, pois são capazes de manter a temperatura cerebral crí- tica mais baixa através de um mecanismo de contracorrente. 6.3. Locomoção e coordenação As mudanças em todos os sistemas de órgãos estão inti- mamente relacionadas ao aumento de atividade, que se torna possível com a endotermia. Os ossos dos mamíferos sofreram profundas modificações. A inclinação posterior das apófises das vértebras torácicas e a inclinação anterior das apófises das vértebras lombares são típicasdos mamíferos quadrúpedes e estão relacionadas ao abandono das ondu- lações laterais do tronco durante a locomoção. O cotovelo e o joelho moveram-se para mais perto do tronco, de forma que as patas estenderam-se para baixo, para uma região mais ou menos inferior do corpo. Essa disposição fornece melhor sustentação mecânica, um potencial maior para um balanço mais longo dos apêndices, um aumento no tama- nho do passo e maior velocidade. Primitivamente, os ma- míferos andavam sobre as plantas dos pés, numa postura denominada plantígrada. A maioria dos mamíferos tem três vértebras sacrais, fortale- cendo a articulação entre a cintura pélvica e a coluna ver- tebral. As espécies arborícolas utilizam a cauda para balan- çar-se e, nos mamíferos aquáticos, como a baleia, ela tem importante papel na propulsão do corpo, mas na maioria dos mamíferos ela perdeu a sua função locomotora primi- tiva e costuma ser de tamanho reduzido, ou está ausente. Muitos padrões especializados de locomoção se desenvol- veram durante a radiação e adaptação dos mamíferos, de acordo com os diferentes modos de vida. Padrões mais complexos de locomoção e, provavelmente, o comportamento mais explorador e ágil requerem uma musculatura mais complexa e sistemas sensitivo e nervoso. Acredita-se que o olfato e a audição eram muito aguçados nos mamíferos primitivos. 114 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS O cérebro é extraordinariamente bem desenvolvido. Ele é muito grande e o córtex cinza contém centros associados ao receptor sensorial dos órgãos dos sentidos e a importantes centros motores. O cerebelo também é mais desenvolvido, pois a coorde- nação motora é mais complexa. 6.4. Dentes diferenciados A heterodontia (presença de dentes com formas distintas) dos mamíferos é melhor adaptada do que a dos répteis para o proces- samento de muitos tipos diferentes de alimentos. Os répteis utilizam os dentes para apanhar, segurar e, algumas vezes, dilacerar o alimento. Os espaços entre os dentes são de pouca importância e novos dentes permanentes surgem para substituir os que foram perdidos. Os mamíferos utilizam os dentes de diferentes maneiras e eles são mais especializados que nos répteis. “Movimento ondulatório horizontal ou movimento serpentino” É o tipo de movimento mais comum, em forma de “S”. A serpente ondula o corpo alternadamente para um lado e para o outro, deslocando-se para frente em sentido horizontal. Usado em fuga, é o deslocamento típico de serpentes rápidas. http://www.zoopets.com.br/serpentes/locomocaoserpentes-comprarserpentes-zoopets-JiboiaociDentalis-boa-teiu-reD-zoopets.htm Para compreender esse tipo de movimento, conceitos físicos, como mecânica, são utilizados. TIPOS DE DENTIÇÃO DOS MAMÍFEROS Carnívoros Insectívoros Dentição Completa; Dentes incisivos pequenos, caninos fortes e desenvolvidos e molares com saliências aguçadas e cortantes. Incisivos MolaresCaninos Caninos Incisivos Molares Dentição Completa; Dentes pontiagudos para poderem perfurar o revestimento de quitina dos insectos. Herbívoros Omnívoros Barra Incisivos Molares Dentição Incompleta: não têm dentes caninos e quando os têm são poucos desenvolvidos. Os incisivos são longos, arqueados, cortantes e com crescimento contínuo. Entre os incisivos e os molares existe um espaço chamado barra ou diastema. Caninos Incisivos Molares Dentição Completa; Incisivos cortantes, caninos fortes e molares largos e arredondados. Insetívoros . . . insetos. pouco 6.5. A liberação de excretas Excretas são produtos residuais derivados do metabolismo celular, o que é diferente de secreção. A secreção é uma substân- cia eliminada pela célula, que pode ter um fim específico no organismo. Há várias estratégias para eliminação das excretas. Pelos pulmões, eliminamos o gás carbônico advindo do metabolismo celular, especialmente da degradação aeróbica da glicose (respiração aeróbica). O gás carbônico em determinadas concentrações pode alterar o grau de acidez da célula, afetando várias reações químicas. Resumindo, a troca gasosa é uma maneira eficaz de obtermos o oxigênio e eliminarmos CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 115 V O LU M E 3 esse resíduo. No entanto, atualmente não mais se afirma que o gás carbônico seja uma excreta, portanto trataremos especialmente dos excretas nitrogenados (amônia, ureia e ácido úrico) e dos sistemas ditos excretores ou urinários. A amônia é um produto da metabolização dos aminoácidos que os mamíferos ingerem; posteriormente, ela passa por reações no fígado e é convertida em ureia. Medula Pelve renal Córtex Artéria renal Veia renal Ureter Rim Glomérulo Túbulo contorcido proximalCápsula de Bowman Alça de Henle Túbulo contorcido distal Néfron Nos vertebrados, os rins são os órgãos responsáveis por fil- trar as excretas nitrogenadas do sangue. Nos mamíferos, as unidades de filtração são túbulos conhecidos como néfrons. 6.6. Diversidade dos mamíferos 6.6.1. Os prototérios (ou monotremados) Os animais desse grupo são os mamíferos que põem ovos ou monotremados, que não possuem lábios nem dentes. Os filhotes alimentam-se da secreção de um tipo de leite que a mãe produz na sua superfície ventral. Na fase adul- ta, consomem invertebrados de água doce, portanto são aquáticos. A fêmea constrói seus ninhos numa espécie de galeria e na primavera põe de três a quatro ovos. Os repre- sentantes mais conhecidos pertencem à fauna australiana. ornitorrinco équiDna 6.7. Os metatérios (ou marsupiais) Conhecidos também como marsupiais ou mamíferos com bolsa. Durante o primeiro período de seu desenvolvimento, o embrião permanece no interior da mãe; depois de pouco tempo, o filhote sai ao exterior e se refugia dentro da bol- sa da fêmea, conhecida também como marsúpio ou bolsa ventral, onde estão as mamas. Lá permanece o recém-nas- cido, alimentando-se até que se desenvolva totalmente. Então vai para o exterior e, às vezes, retorna à bolsa mater- na para mamar ou refugiar-se. O marsupial mais conhecido é o canguru australiano, assim como as diversas espécies de gambás e cuícas, que vivem em nossas matas. 6.8. Os eutérios (ou placentários) A principal característica desse grupo é que as fêmeas for- mam placentas, e, por causa disso, o embrião (e depois o feto) desenvolve-se plenamente no interior da mãe. Para facilitar o estudo, existem várias ordens dentro do grupo dos eutérios. 6.8.1. Perissodáctilos Anta, cavalo, zebra, rinoceronte. Esse grupo se caracteriza pela redução do número de dedos de cinco para três, e o cavalo para apenas um. Muitos são excelentes corredores, pois apresentam pernas longas, com uma articulação extra, com alongamento dos ossos da palma e da sola. São incluídos nos grupos de un- gulados, isto é, as garras deram lugar aos cascos. Em relação à alimentação, são herbívoros. Foram bem-sucedidos no princípio da idade dos mamíferos, mas hoje são reduzidos. 6.8.2. Artiodáctilos Javali, porco, veado, camelo, dromedário, girafa, bovíde- os. Esse grupo se caracteriza pelo número par de dedos e também são considerados ungulados e aptos a corridas. A redução dos dedos chega até o ponto de apresentarem um “casco fendido”. De forma contrária aos perissodácti- los, aumentaram sua população e distribuição no mundo. Os suínos apresentam hábito onívoro, mas o hipopótamo é herbívoro. Os mais bem-sucedidos artiodáctilos foram os herbívoros, com molares com cúspides em meia-lua e aperfeiçoaram o estômago com várias câmaras, associado à ruminação. 6.8.3. Ruminantes Esse grupo se caracteriza pela dieta composta de vegetais, sendo, portanto, herbívoros, um exemplo típico é o boi. A homogeneidade maior quanto à dentição é uma identida- de importante. 6.8.4. Edentados Preguiça, tamanduá, tatu. Sua história parece restrita à América do Sul. Há evidência de que preguiças gigantes, 116 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LUM E 3 que viviam no chão, invadiram a América do Norte. Eles apresentam articulações adicionais nas vértebras que leva- ram a serem também chamados de xenartros. As preguiças se alimentam de folhas de árvores. Os tatus são onívoros e apresentam uma carapaça dorsal rígida. Os tamanduás se caracterizam pelo focinho longo e apto a invadir cupin- zeiros e formigueiros. Os oricteropos e os pangolins eram classificados nesse grupo, mas atualmente são conside- rados distintos e classificam-se como tubulidentados. O primeiro é encontrado na África, apresenta um focinho afilado, o corpo é recoberto por escamas córneas super- postas, que lhe dão um aspecto de uma pinha de conífera. pangolins Ele tem o hábito de invadir cupinzeiros com as garras. Os pangolins, na América do Sul, alimentam-se de formigas; eles perderam seus dentes, enquanto os oricteropos con- servam alguns molares. 6.8.5. Lagomorfos Os exemplos mais característicos desse grupo são os coe- lhos e a lebre. Estão sempre roendo ou mastigando, e seus incisivos compensam esse desgaste constante crescendo continuamente. Donos de uma rapidez reprodutora im- pressionante, calcula-se que uma coelha pode ter até 50 filhotes num só ano. Caso todos esses descendentes so- brevivam e tenham filhotes, a família inteira pode chegar a somar 1 milhão de indivíduos no período de quatro anos. 6.8.6. Proboscídeos Recebem esse nome devido à tromba característica, atual- mente representados pelos elefantes. Anteriormente, existi- ram os mastodontes, que apresentavam incisivos em bisel e molares apropriados para a trituração. Posteriormente, os mastodontes aumentaram o seu tamanho e desenvolveram maxilares longos com presas curtas em cima e embaixo. Nos elefantes, houve uma redução dos maxilares e aumento das presas. Os mastodontes na Idade do Gelo se distribuíam por todos os continentes, exceto América do Sul e Austrália. 6.8.7. Primatas Chimpanzé, homem, orangotango, sagui, gorila, gibão, etc. Os primatas mais conhecidos, além dos humanos, são os chimpanzés ou macacos antropomorfos, ou seja, que têm forma semelhante à do ser humano. Seu habitat é a flores- ta equatorial da África: Guiné e Congo. Possuem a cabeça pequena e achatada; apesar de serem facilmente domestifi- cáveis, têm aspecto feroz por causa dos seus grandes olhos. Cada uma das quatro extremidades que possui tem cinco dedos e o posicionamento do polegar oponível permite que use a mão como se fosse uma pinça, para pegar objetos e comida com agilidade. A alimentação é variada: frutos, sementes, pássaros, etc. É adaptado à vida arborícola e ra- ramente caminha a pé. Outros exemplos são o orangotango de Sumatra e Bornéu, que chega a medir até 135 cm de altura; o gibão da Índia, de 90 cm de altura, que pula de uma árvore para outra com facilidade e rapidez e, quando está de pé, os braços continuam tocando o chão; o gorila, que vive em família no chão das florestas da África Ocidental e Centro-Oriental, com machos que medem até 1,70 m de altura e pesam 200 kg. No Brasil, o número de espécies de macacos pequenos e mé- dios é grande e entre eles temos o macaco-prego, os micos- -leões, o macaco-aranha, o bugio e os saguis. A maioria deles está em perigo de extinção pela destruição maciça de seus habitats florestais. 6.8.8. Carnívoros Canídeos (lobo, cão, raposa), felídeos (gato, leopardo, leão, onça, lince), lontra, urso, quati, foca e leão-marinho. Apresentam heterodontia, ligada diretamente ao hábi- to carnívoro e generalista, e estrutura óssea típicas. Os dentes estão preparados para triturar, perfurar e macerar. São representantes o cachorro, o gato, a raposa, o lobo- -guará, o quati, a jaguatirica, a onça-pintada, o lince, o leopardo africano, o leão, o tigre e a pantera asiáticos. Também pertencem a esse grupo: o arminho, a ariranha, a irara e a hiena. 6.8.9. Quirópteros Morcego. São os únicos mamíferos voadores e, caracteristi- camente, alimentam-se de insetos, frutos e sementes. Asso- ciada às extremidades de seus esqueletos e à cauda, visua- liza-se uma grande membrana chamada patágio, que lhes confere uma “asa”. Possuem a visão atrofiada, um olfato desenvolvido e uma audição que é capaz de captar os pró- prios ultrassons produzidos, como se fosse um radar, para se orientar espacialmente durante seus voos noturnos. No in- verno, vivem em estado de letargia, pendurados permanen- temente de cabeça para baixo em cavernas e vãos escuros. Há morcegos hematófagos, que se alimentam de sangue, mas a maioria é extremamente importante na conservação das matas tropicais por dispersarem as sementes de inúme- ras espécies de árvores ao se alimentarem de seus frutos. 6.8.10. Sirênios Peixe-boi, manati. Animais "pastadores" de águas rasas do Atlântico tropical e do Oceano Índico. Apresentam os membros anteriores transformados em remos, os posterio- res reduzidos a vestígios e a cauda formando uma nada- CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 117 V O LU M E 3 deira horizontal. Após grande proliferação no Período Ter- ciário, reduziram drasticamente e hoje são raros. A origem desses animais parece estar associada a algum ungulado. 6.8.11. Roedores Capivara, rato, esquilo, paca, preá, ouriço-cacheiro. Pos- suem hábitos subterrâneos e são importantes para a saúde pública, pois podem transmitir ao homem patógenos como pulga, bactérias e fungos, além de contaminar depósitos de alimentos e causar prejuízos financeiros. 6.8.12. Cetáceos Baleia, golfinho, boto e orca. São mamíferos adaptados à vida aquática. Possuem respiração pulmonar como todos os mamíferos e precisam subir à superfície de vez em quan- do para respirar. O maior de todos é a baleia, que tem for- ma hidrodinâmica como a dos peixes, mas peso e tamanho bem diferentes. Costuma medir até 30 metros de compri- mento e pesar mais de 150 toneladas. Na parte superior da cabeça, estão as fossas nasais, que é por onde ela expele um esguicho de água. Não tem dentes, e sim uma série de lâminas que funcionam como um filtro na hora de captu- rar seu alimento: peixes e crustáceos. Vive na zonas árticas (polos) e possui uma camada de gordura grossa − hipo- derme, que protege o corpo do frio exterior. Atualmente, a baleia está em perigo de extinção devido à intensa caça predatória pelo homem; a indústria pesqueira japonesa é a principal responsável pela diminuição das populações de baleias na busca de matérias-primas como o óleo, âmbar gris, carne e ossos. Por isso que tentam proteger essa espé- cie e evitar que continue com a exploração, de finalidade comercial e industrial. Também pertencem a esse grupo os golfinhos e cachalotes. A foca e o lobo-marinho formam um grupo à parte: os pinípedes, que se caracterizam por possuir barbatanas no lugar das extremidades. 6.8.13. Insetívoros Toupeira, musaranho, ouriço. Esse grupo de pequenos ma- míferos representa aqueles que mais se aproximam dos ancestrais remotos dos mamíferos. Os musaranhos-arborí- colas-do-oriente são os que menos sofreram alterações em relação aos seus ancestrais. A toupeira é conhecida pelas fortes patas usadas para cavar e perseguir larvas de inse- tos e minhocas no subsolo. As evidências mostram que os morcegos derivaram desse grupo. 118 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 14 Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros. O conhecimento da biodiversidade é de suma importância para sua preservação; para tanto, deve-se rea- lizar estudos das suas características ecológicas e distribuição biogeográfica. Desse modo, as questões do Enem tendem a fazer uma abordagem mais ecológica sobre as espécies, desejando que o aluno correlacio- ne informações apresentadas em gráficos e tabelas com seus conhecimentos sobre os diferentes grupos. MODELO 1 (Enem) O Puma concolor (suçuarana, puma, leão da montanha)é o maior felino das Américas, com uma distri- buição biogeográfica que se estende da Patagônia ao Canadá. O padrão de distribuição mostrado na figura está associado a possíveis características desse felino. I. É muito resistente a doenças. II. É facilmente domesticável e criado em cativeiro. III. É tolerante a condições climáticas diversas. IV. Ocupa diversos tipos de formações vegetais. Características desse felino compatíveis com sua distribuição biogeográfica estão evidenciadas apenas em: a) I e II. d) I, II e IV. b) I e IV. e) II, III e IV. c) III e IV. ANÁLISE EXPOSITIVA A questão exige do aluno não apenas conhecimentos da espécie indicada, como também conhecimento so- bre biomas, possibilitando inferir sobre a localização das diferentes formações vegetais e climas encontrados nas Américas. Pela análise do mapa, é possível observar que há uma ampla distribuição geográfica do Puma concolor, ocupando, assim, diferentes formações vegetais e condições climáticas diversas. Essa distribuição se refere ao animal em seu ambiente natural, não em cativeiro, como também é sabido que esse felino não é facilmente domesticável. Por fim, como qualquer espécie, eles são sensíveis a doenças às quais ainda não desenvolveu resistência. RESPOSTA Alternativa C CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 119 V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS CORDADOS RÉPTEIS AVES MAMÍFEROS PEIXES ANFÍBIOS TESTUDINES • POSSUEM CASCO FORMADO POR PLACAS ÓSSEAS EX.: TARTARUGA, CÁGADO E JABUTI ADAPTAÇÃO AO VOO • ASAS E PENAS • OSSOS PNEUMÁTICOS, PULMÕES, E SACOS AÉREOS GLÂNDULA UROPIAGIANA ENDOTÉRMICOS MAMAS, PELOS E PLACENTA DENTES ESPECIALIZADOS (HETERODONTES) ENDOTÉRMICOS SQUAMATA • REVESTIDOS POR ESCAMAS EX.: COBRA E LAGARTO CROCODILIANOS • REVESTIDOS POR PLACAS CÓRNEAS • CORAÇÃO TETRACAVITÁRIO (FORAME DE PANIZZA) EX.: JACARÉ E CROCODILO PROTOTÉRIOS: MONOTREMATA • BOTAM OVOS E NÃO POSSUEM DENTES EX.: ORNITORRINCO METATÉRIOS: MONOTREMATA • DESENVOLVIMENTO NO ÚTERO E, POSTERIORMENTE, NO MARSÚPIO; PLACENTA RUDIMENTAR EX.: GAMBÁ E CANGURU EUTÉRIOS: PLACENTÁRIOS • PLACENTA DESENVOLVIDA EX.: RATO, BALEIA, MORCEGO, PEIXE-BOI, SER HUMANO AMBIENTE TERRESTRE • OVOS AMNIÓTICOS • PELE MUITO QUERATIMIZADA ECTOTÉRMICOS CIRCULAÇÃO DUPLA E INCOMPLETA • SEPTO DE SABATIER CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS CARACTERÍSTICAS ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ____________________________________________________________ ANOTAÇÕES 120 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 LIVRO TEÓRICO CITOLOGIA BIOLOGIA 122 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 INCIDÊNCIA DO TEMA NAS PRINCIPAIS PROVAS Processos relacionados à síntese proteica (transcrição e tradução), metabolismo ener- gético (respiração celular e fotossíntese) e biotecnologia são assuntos com presença garantida. A citologia ocorre em boa parte das questões, sendo necessário relacionar e identificar o funcionamento de organelas e analisar divisões celulares. Prova com caráter muito interdisciplinar e foco principal em processos bioquímicos e nas funções das organelas. Função e reconhecimento de organelas são recorrentes nessa prova. Prova que frequentemente apresenta ques- tões relacionadas ao metabolismo energé- tico (respiração celular e fotossíntese) e à bioquímica básica. Divisões celulares, funções e identificação de organelas e metabolismo energético (respiração celular e fotossíntese) são bas- tante presentes. É importante saber relacionar o funciona- mento e a diferenciação das células com o tecido que elas compõem ou o meio em que vivem. Vestibular que envolve, em todos os anos, assuntos como divisões celulares, metabo- lismo energético (respiração celular e fotos- síntese) e funções das organelas. É uma das temáticas mais presentes nesse vestibular, com questões sobre funções das organelas, transporte através de mem- brana, divisões celulares e metabolismo energético. Prova com alto grau de especificidade, envolvendo principalmente síntese proteica e o dogma central da Biologia, além de transporte através de membrana e divisões celulares. Questões com alto nível de especificida- de, relacionadas a funções de organelas, divisões celulares e transporte através da membrana. Citologia é o principal tema cobrado em Biologia, abordando divisões celulares e síntese proteica (transcrição e tradução), além de propriedades e transporte através da membrana. Citologia é um dos temas mais recorrentes, sendo que os assuntos principais são bio- química, síntese proteica, divisões celulares e identificação e função das organelas. Prova com alto grau de especificidade. Quanto à citologia, os assuntos mais co- brados são metabolismo energético (respi- ração celular e fotossíntese) e análise das organelas (funções e identificação). A citologia é uma das áreas mais recorren- tes nessa prova, voltada, principalmente, às divisões celulares (propriedades e com- parações) e ao metabolismo energético (respiração celular e fotossíntese). CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 123 V O LU M E 3 1. Meiose: caracterização e importância A reprodução assexuada, como as divisões binárias bac- terianas e o brotamento de algas, produz indivíduos ge- neticamente idênticos, também chamados de clones. Já a reprodução sexuada envolve a combinação de material genético de dois indivíduos, gerando um indivíduo geneti- camente único. Essa combinação pode ser realizada a par- tir da fusão de células haploides, denominadas gametas, gerando uma célula diploide que, por sucessivas mitoses, formará o novo organismo. A meiose é o tipo de divisão celular em que uma célula diploide (2n), depois de duplicar os cromossomos, sofre duas divisões sucessivas, produzindo quatro células-filhas haploides (n). A meiose é um processo importante para a variabilidade genética das espécies pois permite a reprodu- ção sexuada e a formação de novos indivíduos diferentes dos seus parentais. Além disso, outros processosque ocor- rem na meiose também favorecem uma maior variabilida- de genética, como a separação independente dos cromossomos e a recombinação gênica (processo também conhecido como crossing-over, que será detalhado a seguir). Meiose: visão geralMeiose – Visão Geral fonte: https://biolouco.worDpress.com/tag/meiose/ O processo de meiose é essencial para a manutenção da ploidia das espécies, ou seja, é essencial para a manutenção da quantidade de conjuntos cromossômicos de cada célula e, consequentemente, de cada indivíduo. Para que a ploidia de uma espécie seja mantida, é necessário que os gametas sejam haploides (n), ou seja, apresentem apenas um conjunto de cromossomos. Dessa forma, quando dois gametas fundirem seus núcleos no processo de fecundação, teremos a formação de zigotos diploides (2n), ou seja, com dois conjuntos de cromossomos. Se os gametas fossem diploides (2n), a fecundação produziria um organismo tetraploide (4n) e, a cada geração sucessiva, o número cromossômico duplicaria, tornando a vida MEIOSE E VARIABILIDADE GENÉTICA COMPETÊNCIA(s) 8 HABILIDADE(s) 13 e 14 CN AULAS 17 E 18 124 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 como a conhecemos inviável. Observe a seguir as duas fi- guras sobre a caracterização e importância da meiose: Interfase Meiose Organismo 2n Mitose Zigoto 2n Óvulo n Meiose Espermatozoide n formação De células haploiDes (n) constância cromossômica A recombinação gênica é um evento exclusivo da meio- se e também aumenta a variabilidade genética das popula- ções. É caracterizada pelo crossing-over ou permutação, que consiste na troca de partes entre cromátides não irmãs de cromossomos homólogos, contribuindo para que haja novas combinações gênicas e aumentando a variabilidade das espécies. Observe a seguir de que maneira o crossing-o- ver origina novas combinações gênicas ou recombinações. Suponha a existência de um organismo heterozigoto para os genes A e B; em um dos cromossomos homólogos estão os alelos dominantes (A e B), e no outro homólogo estão os alelos recessivos (a e b). Se não houvesse crossing-over, os gametas, que recebem apenas um dos cromossomos, seriam portadores de duas combinações gênicas: A e B ou a e b. Com a ocorrência de crossing-over, fenômeno que acontece com os cromossomos já duplicados, formam-se quatro combinações gênicas: AB, Ab, aB e ab. Interfase Crossing-over Meiose Gametas esquema Do processo De crossing-over, que ocorre na formação Dos gametas. poDemos observar que, DeviDo à ocorrência Do crossing-over, temos gametas com combinações genéticas Diferentes, permitinDo um aumento De variabiliDaDe. Nos animais, a meiose é denominada gamética, pois forma gametas; nas plantas e algas, ela é espórica, pois forma esporos. Em algumas algas e na maioria dos fungos, a meiose é chamada de zigótica, uma vez que é realizada pelo zigoto, gerando organismos haploides. Observe os ciclos de vida e o momento em que a meiose ocorre: Organismo 2n Zigoto 2n Meiose Gamética Gametas n Organismo 2n Zigoto 2n Gametas n Organismo n Esporos n Meiose Espórica Meiose Zigótica Organismo n Gametas n Zigoto 2n esquema De Diferentes ciclos De viDa fonte: youtube Meiose 3D Dublado multimídia: vídeo CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 125 V O LU M E 3 1.1. Fases do processo meiótico Em vertebrados, a meiose ocorre apenas em células diploi- des das linhagens germinativas localizadas nas gônadas (testículos e ovários) e é constituída por duas divisões ce- lulares: meiose I e meiose II. Antes do início da meiose I, as células passam por um processo semelhante ao que ocorre durante a interfase das células somáticas. Elas passam pela interfase G1, que se caracteriza principalmente pelo proces- so de síntese proteica; em seguida, ocorre a fase S, ou seja, Meiose: visão geral Prófase Prófase Metáfase Metáfase Anáfase Anáfase Telófase Telófase a duplicação do material genético; por fim, ocorre a fase G2, em que também ocorre síntese de proteína, porém em me- nor escala. A primeira divisão meiótica (meiose I) é denomi- nada reducional, pois reduz o número de cromossomos de uma célula diploide (2n) e forma duas células haploide (n) (separação dos cromossomos homólogos). A segunda divi- são (meiose II) é denominada equacional, pois forma mais duas células-filhas com o mesmo número haploide de cro- mossomos (separação das cromátides-irmãs). 1.1.1. Fases da meiose I 1.1.1.1. Prófase I A prófase é uma fase de longa duração quando comparada às demais fases da divisão celular. Nessa etapa, cada cromos- somo já se encontra duplicado, formando então por duas cro- mátides-irmãs (fenômeno que ocorreu na fase S da interfase). Es sas cromátides são unidas pelos filamentos do centrômero. A prófase se caracteriza pela espiralização ou condensação dos cromossomos, que se tornam mais curtos e grossos de- vido ao processo de helicoidização. Os centríolos, que foram duplicados durante a interfase, mi gram para polos opostos da célula. O citoesqueleto também se desor ganiza e seus elementos se tornam o principal componente do fuso acromático, uma estrutura composta principalmente por microtúbulos que se ancoram nos cen tríolos e crescem em todas as direções nas células. Quando microtúbulos ancora- dos em centríolos opostos inter agem, proteínas especializa- das estabilizam o seu crescimento. Chamamos a região onde essa interação acontece de zona de sobreposição, e geral- mente se situa na região central das células. Os centrômeros dos cromossomos interagem com a extremidade livre dos mi- crotúbulos, através do cinetócoro, um “disco de proteínas” localizado no centrômero. Para facilitar o estudo, a prófase é dividida em cinco estágios: leptóteno, zigóteno, paquíteno, di- plóteno e diacinese. § Leptóteno − os cromossomos aparecem pouco con- densados e se distribuem ao acaso no núcleo. Cada cromossomo já está duplicado, sendo composto por duas cromátides-irmãs unidas na região do centrôme- ro, mas geralmente isso não é visível quando observa- do através dos microscópios mais comuns. § Zigóteno − os cromossomos homólogos começam a se parear. O processo de pareamento dos cromossomos homólogos, também denominado sinapse, é muito pre- ciso. Cada par de homólogos é denominado bivalente; se contarmos suas quatro cromátides, pode-se chamar também de tétrade. § Paquíteno − os cromossomos já atingiram um alto grau de condensação e cada uma de suas cromátides pode ser visualizada quando observamos a célula ao microscópio. Durante o paquíteno, pode ocorrer a troca 126 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 de pedaços entre cromátides não irmãs de um par de cromossomos homólogos. Esse fenômeno de trocas é denominado crossing-over ou permutação. Acompa- nhe a seguir a evolução do crossing-over: cromátides- irmãs paternas cromátides- irmãs maternas cromátide 1 cromátide 2 cromátide 3 cromátide 4 formação do elemento central do complexo sinaptonemático INTERFASE ZIGÓTENO LEPTÓTENO PAQUÍTENO DIPLÓTENO SEGUIDO POR DIACINESE TEMPO eixos das proteínas de desmantelamento 4 3 2 1 meiose e crossing-over. a permuta ou crossing-over ocorre na prófase i, que se DiviDe em cinco subfases: leptóteno, zigóteno, paquíteno (quanDo ocorre a quebra e fusão invertiDa), Diplóteno a Diacinese. fonte: http://www.ebah.com.br/content/abaaaghacaa/ aula-cromossomos-ciclo-celular-Divisao-celular Crossing-over A A B b a a B b A A B b a a B b eventos de recombinação meiose e crossing-over. troca De segmentos entre cromátiDes homólogas − nunca irmãs. permite recombinação gênica. ocorre quanDo os cromossomos homólogos estão pareaDos (sinapse) na prófase i Da meiose. os cromossomos homólogos que estão pareanDo, ao se espiralizarem, sofrem quebras em locais corresponDentes. muitas vezes, essas quebras são reparaDaserraDamente, ou seJa, os segmentos são trocaDos. Centrômero Homólogos Cromátides irmãs Pares de Homólogos Tétrade Quisma e Crossing-over (a) (b) Centrômeros Cromátides meiose e crossing-over. as tétraDes ou bivalentes corresponDem a um par De cromossomos homólogos pareaDos e apresentam, como o nome inDica, quatro cromátiDes. Cromossomos meióticos Resultados da meiose Meiose sem crossing entre os genes Meiose com crossing entre genes Recombinante Recombinante crossing crossing meiose e crossing-over. gametas recombinantes possuem cromossomos recombinantes, ou seJa, que são proDuto Da ocorrência De crossing-over. § Diplóteno − Cada cromossomo do par de ho mólogos se afasta do outro, mas os centrômeros de cada um per- manecem in tactos, de modo que cada cromossomo con- tinua duplicado, apresentando duas cromátides-irmãs. Apesar do afastamento dos cromossomos, podemos observar regiões onde as cromátides dos cromossomos homólogos permanecem cruzadas, sinalizando que na- quela região ocorreu o processo de crossing-over. Essas regiões de sobreposição das cromátides são chamadas de quiamas, assim, o número de quiasmas representa quantas regiões sofreram crossing-over no estágio ante- rior (paquíteno). § Diacinese − o processo de separação dos quiasmas é a principal característica da diacinese. Os quiasmas, à me- dida que os homólogos se afastam, vão desaparecendo e o estágio termina com o desaparecimento do nucléolo e a desintegração do envoltório nuclear. Leptóteno Zigóteno Paquíteno Diplóteno Diacinese Leptóteno Zigóteno Paquíteno Diplóteno Diacinese representação Dos estágios Da prófase i. o principal evento que ocorre na prófase i é o crossing over. 1.1.1.2. Metáfase I Nessa etapa, os cromossomos, ligados às fibras do fuso através dos seus centrômeros, migram até se alinharem na região equatorial da célula. Quando todos os cromossomos estão alinhados nesse região, eles formam a placa equa- torial, que é simplesmente um nome dado para o conjunto de todos os cromossomos organizados na região equatorial da célula. A metáfase é o momento de maior condensação dos cromossomos na divisão celular. 1.1.1.3. Anáfase I Anáfase I é a fase em que há migração de cada cromosso- mo do par de homólogos para um polo distinto da célula. Em contraste com a anáfase da mitose, os centrômeros não se dividem nesse momento. Os dois membros de cada par de homólogos se separam e seus respectivos centrô- CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 127 V O LU M E 3 meros, com as cromátides-irmãs unidas, são puxados para polos opostos da célula. Os pares de homólogos se distribuem independentemente uns dos outros, e, em consequência, os conjuntos paterno e materno originais são separados em com- binações aleatórias, um fator importante para o aumento da viariabilidade.Etapas da Meiose – Anáfase I etapas Da meiose: anáfase i 1.1.1.4. Telófase I Quando os cromossomos atingem os polos, forma-se a ca- rioteca em torno de cada grupo e ocorre citocinese, isto é, a divisão do citoplasma. O número total de cromossomos de cada célula-filha é metade do número da célula-mãe. No entanto, como ainda não ocorreu a divisão do centrômero, cada cromossomo consiste em duas cromátides. 1.1.1.5. Intercinese A intercinese é um pequeno intervalo entre as duas divisões. A meiose II tem início nas células resultantes da telófase I, sem que ocorra a interfase. A meiose II também é constituí- da por quatro fases, sendo bastante similar à mitose. 1.1.2. Fases da meiose II 1.1.2.1. Prófase II A prófase II é muito rápida e corresponde ao período de desintegração das cariotecas e formação de novo fuso, geralmente perpendicular ao primeiro. Os cromossomos não perdem a sua condensação durante a telófase I. Assim, depois da formação do fuso e do desaparecimen- to da membrana nuclear, as células resultantes entram na metáfase II. 1.1.2.2. Metáfase II Na metáfase II, os cromossomos, ainda constituídos cada um por duas cromátides, alinham-se no centro do fuso. A cada cinetócoro de cada centrômero se ligam duas fibras do fuso, uma de cada polo. 1.1.2.3. Anáfase II É na anáfase II que os centrômeros se dividem e as fibras do fuso se encurtam, permitindo a separação das cromáti- des para polos opostos da célula. 1.1.2.4. Telófase II A telófase tem início quando os cromosomos-filhos al- cançam os polos, onde começam a descondensação. Em seguida, os cromossomos se agrupam em massas de cromatina que são circundadas por cisternas de retículo endoplasmático, que se fundem para formar um novo en- voltório nuclear. Em seguida, tem início a citocinese, que é um processo de clivagem e separação do citoplasma. Em célu las animais, ocorre por constricção na zona equatorial da célula-mãe, que progride e estrangula o citoplasma. Essa constricção se deve à interação molecular de actina, miosi na e microtúbulos. Como resultado, formam-se qua- tro células-filhas haploides. Divisão II da Meiose Prófase II Telófase IIMetáfase II Anáfase II prófase ii metáfase ii anáfase ii telófase ii Divisão II da Meiose Prófase II Telófase IIMetáfase II Anáfase II Divisão II da Meiose Prófase II Telófase IIMetáfase II Anáfase II Divisão II da Meiose Prófase II Telófase IIMetáfase II Anáfase II fotos com os aspectos gerais Da meiose ii fonte: http://aprenDenDogenetica.blogspot. com.br/2012_09_01_archive.html 2. A meiose e a diversidade genética Na meiose, as células produzidas na divisão I são genetica- mente diferentes por duas razões. A primeira é a ocorrên- cia de crossing-over, que produz cromossomos com novas combinações gênicas. A segunda é a separação, totalmente ao acaso, dos homólogos para as células-filhas. Exemplifi- cando: no núcleo diploide, existem dois pares de cromosso- mo designados por 1 e 2. Para a célula-filha, existem várias possibilidades. Assim, ela pode receber o cromossomo 1 materno e o 2 paterno, ou o 1 paterno e o 2 materno, ou, então, ambos maternos ou ambos paternos. MeioseMeiose - Divisão Reducional (R!) esquema De separação Dos homólogos. caDa número representa um cromossomo e caDa cor representa um conJunto De cromossomos que veio De um inDivíDuo parental Diferente. há muitas combinações possíveis De cromossomos a serem passaDos para as células- filhas, De moDo que a variabiliDaDe genética é favoreciDa 128 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 fonte: youtube Meiose e a continuação da vida multimídia: vídeo www.infoescola.com/citologia/meiose/ multimídia: site VIVENCIANDO A meiose pode auxiliar na formação natural (partenocarpia) ou artifical de frutos sem sementes. Uma planta com 40 cromossomos produz um gameta com 20 cromossomos, e uma planta com 42 cromossomos produz um gameta com 21 cromossomos. Unindo os gametas de ambas as plantas, será gerado um indivíduo de 41 cromossomos. Esse indivíduo produzido terá grandes dificuldades no processo de meiose devido ao número ímpar de cromossomos, pois poderá produzir gametas com 20 ou 21 cromossomos. Assim, a fertilidade desse indivíduo em gerar gametas ficará prejudicada e, consequentemente, pode-se gerar um fruto sem sementes. Etapas da meioseEtapas da Meiose Interfase Prófase I Metáfase I Anáfase I Telófase I Metáfase II Anáfase II Telófase II mEiosE 1 2n = 4 mEiosE 2 2n = 4 interfase prófase i metáfase i anáfase telófase i metáfase ii anáfase ii telófase ii esquema resumiDo Das etapas Da meiose, um processo De Divisão chamaDo De reDucional, uma vez que reDuz a ploiDia Das células-filhas (De 2n para n). 2.1. Importância biológica § A meiose permite que o número de cromossomos pa- drão de cada espécie permaneça o mesmo, isto é, cons- tante ao longo das gerações. § A meiose garante, por meio da disjunção (separação) ao acaso dos cromossomos homólogos e do crossin- g-over, a formaçãode 4 células-filhas haploides total- mente diferentes entre si. § As espécies que sofrem meiose em seu ciclo de vida apresentarão grande variabilidade genética em suas populações, sejam animais que formam gametas ou vegetais que formam esporos. COMPARAÇÃO ENTRE MITOSE E MEIOSE Mitose (E! - equacional) Meiose (R! - reducional) Ocorre em células somáticas e promove crescimento e regeneração. Ocorre em células germinativas e promove a formação de gametas em animais e esporos em vegetais. Células (n) ou (2n) podem sofrer mitose e originam duas células idênticas geneticamente. Apenas células (2n) podem sofrer meiose e originam 4 células (n) total- mente diferentes geneticamente. Uma duplicação cromossômica para uma divisão celular. Uma duplicação cromossômica para duas divisões celulares. Células-filhas com o mesmo número de cromossomos da célula-mãe (divisão equacional). Células-filhas com a metade do número de cromossomos da célula-mãe (divisão reducional). Não há crossing-over. Há crossing-over. Não promove variabilidade genética. Promove grande variabilidade genética. Não há separação dos cromossomos homólogos, apenas de cromátides- -irmãs. Há separação dos cromossomos homólogos na divisão I e de cromáti- des-irmãs na divisão II. Não há pareamento de cromossomos homólogos. Há pareamento de cromossomos homólogos. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 129 V O LU M E 3 CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS Para que os eventos de divisão celular ocorram, é necessário que ocorra previamente a duplicação do DNA. A du- plicação do DNA envolve a separação das fitas de DNA através de processos químicos que envolvem a quebra de ligações químicas (nesse caso, ligações de hidrogênio), como a desnaturação e a renaturação. A desnaturação ocorre quando as ligações de hidrogênio entre as cadeias com plementares se rompem e as fitas se separam. O inverso é chamado de renaturação e permite que todas as proprie dades originais da molécula sejam restabelecidas. A ligação de hidrogênio é uma ligação química em que apenas dois elétrons são compartilhados por três átomos, tratando-se, portanto, de uma ligação deficiente de elétrons. ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 14 Identificar padrões em fenômenos e processos vitais dos organismos, como manutenção do equilíbrio interno, defesa, relações com o ambiente, sexualidade, entre outros. A diversidade de seres vivos pode ser interpretada do ponto de vista genético. Saber como processos que ocorrem no material genético dos seres vivos proporcionam biodiversidade é fundamental na resolução dessa questão. MODELO 1 (Enem) O Brasil possui um grande número de espécies distintas entre animais, vegetais e microrganismos en- voltos em uma imensa complexidade e distribuídas em uma grande variedade de ecossistemas. sanDes, a.r.r.; blasi, g. bioDiversiDaDe e DiversiDaDe química e genética. Disponível em: . acesso em: 22 set. 2015 (aDaptaDo). O incremento da variabilidade ocorre em razão da permuta genética, a qual propicia a troca de segmentos entre cromátides não irmãs na meiose. Essa troca de segmentos é determinante na: a) produção de indivíduos mais férteis; b) transmissão de novas características adquiridas; c) recombinação genética na formação dos gametas; d) ocorrência de mutações somáticas nos descendentes; e) variação do número de cromossomos característico da espécie. ANÁLISE EXPOSITIVA Uma das maneiras de se promover variabilidade genética e consequentemente o aumento da bio- diversidade é a ocorrência de crossing-over ou permutação na meiose, processo de divisão celular que, em animais, forma os gametas. Nesse processo, ocorre troca de “pedaços” entre cromossomos homólogos promovendo uma recombinação genética. RESPOSTA Alternativa C 130 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS MEIOSE MEIOSE I (REDUCIONAL) • LEPTÓTENO • ZIGÓTENO • PAQUÍTENO (CROSSING- OVER) • DIPLÓTENO • DIACINESE • DIVISÃO REDUCIONAL (2N-->N) IMPORTANTE PARA MANTER A PLOIDIA DE CADA ESPÉCIE • FORMAÇÃO DE GAMETAS (ANI- MAIS) E ESPOROS (VEGETAIS) • IMPORTANTE PARA A VARIABILIDADE GENÉTICA MEIOSE II (EQUACIONAL) PRÓFASE II METÁFASE II ANÁFASE II TELÓFASE II n=2 N=2 PRÓFASE I 2n=4 METÁFASE I ANÁFASE I TELÓFASE I N=2 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 131 V O LU M E 3 1. Puberdade e amadurecimento sexual A adolescência é um período marcado por diversas altera- ções hormonais, que consequentemente trazem alterações fisiológicas, principalmente relacionadas ao amadurecimen- to dos órgãos reprodutivos e também ao desenvolvimento de características sexuais secundárias, como o crescimento de pelos nas axilas, face e regiões pubianas. Além disso, nos indivíduos do sexo masculino ocorre também o crescimento dos testículos dentro do saco escrotal, desenvolvimento do pênis e alterações na voz. Nos indivíduos do sexo feminino, é comum o acúmulo de gordura na região dos quadris, além do crescimento dos seios e o início dos ciclos menstruais. Entretanto, essas mudanças não obedecem a padrões infle- xíveis. Adolescentes com a mesma idade podem apresentar diferenças na altura, na quantidade de pelos, timbre de voz, entre outras características. Diversos fatores podem influen- ciar essas características e causar variações, como fatores genéticos, hábitos alimentares, prática de atividades físicas e também, em alguns casos, problemas de saúde. Alterações no equilíbrio hormonal podem causar acúmulo de gordura na região do peito em indivíduos do sexo masculino, ou surgimento excessivo de pelos em indivíduos do sexo feminino; porém essas alterações costumam desaparecer com o tempo, sendo aconselhável orientação médica caso persistam. 2. Sistema genital masculino 2.1. Anatomia O sistema reprodutor masculino é formado por pênis, saco escrotal, testículos, epidídimo e glândulas anexas, como será descrito a seguir: § Pênis – O pênis é um órgão de formato cilíndrico constituído principalmente por tecido erétil (com capacidade de se erguer). Durante a excitação sexual, esse tecido recebe uma maior quantidade de sangue, que o torna ereto e rígido. O pênis é formado pela glande (“cabeça do pênis”), que pode se apresentar coberta pelo prepúcio – um pedaço de pele que cobre essa área. A uretra é um canal comum aos sistemas urinário e reprodutor e tem seu orifício externo na região da glande. A variação do tamanho do pênis não tem relação com fertilidade ou com potência sexual. Durante o estímulo GAMETOGÊNESE COMPETÊNCIA(s) 8 HABILIDADE(s) 13 e 14 CN AULAS 19 E 20 132 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 em uma relação sexual, o homem lança o esperma para fora do corpo sob a forma de jatos, o que se denomina ejaculação (normalmente em uma ejaculação são expe- lidos de 2 a 5 mililitros de esperma contendo cerca de 350 milhões de espermatozoides). A eliminação da urina e a ejaculação ocorrem pela uretra. § Saco escrotal – Os gametas masculinos, os espermato- zoides, são produzidos nos testículos. Os testículos estão localizados no saco escrotal, que possui uma aparência enrugada e flácida. Os espermatozoides são produzidos em uma temperatura menor do que o restante do corpo. Em função disso, é de fundamental importância que o saco escrotal esteja localizado fora do abdome. O uso de roupas íntimas muito justas pode levar ao aquecimento excessivo nos testículos, causando infertilidade tempo- rária. § Testículos – São glândulas sexuais masculinas forma- das por tubos enovelados e finos denominados túbulos seminíferos. É durante a puberdade, sob a influência dos hormônios sexuais, que a produção de gametas se inicia no corpo do homem. A produção de espermato- zoides começa na puberdade e se prolonga até o fim da vida. Nos testículos também ocorre a produção de testosterona, o hormônio sexual masculino. A testoste- rona estimula o aparecimento dascaracterísticas sexuais secundárias masculinas. § Epidídimos – Os espermatozoides, depois de forma- dos, são armazenados no epidídimo, que é constituído por tubos enovelados, situado junto ao testículo. Os es- permatozoides ficam armazenados nessa estrutura até o final da maturação, o que aumenta sua mobilidade. Ao sair do epidídimo, os espermatozoides vão para o ducto deferente, um tubo com parede muscular que é parte de cada epidídimo. Cada ducto deferente se conecta a um canal da glândula seminal, compondo um tubo único, denominado duto ejaculatório. O duto ejaculatório lança os espermatozoides dentro do canal da uretra, que pas- sa pelo interior do pênis e se abre para o meio externo. § Glândulas seminais e próstata – Essas estruturas produzem uma secreção viscosa que nutre os gametas masculinos e aumenta sua mobilidade. A glândula pros- tática produz um líquido leitoso que tem a função de neutralizar a acidez de resíduos de urina e a acidez va- ginal na relação sexual. Durante o percurso até a uretra, os espermatozoides se juntam aos líquidos sintetizados pelas glândulas seminais e pela próstata. Quando pas- sam pela uretra, eles se juntam ao líquido lubrificante sintetizado pelas glândulas bulbouretrais, que colabora para limpeza da uretra. Os espermatozoides e os líquidos produzidos pelas glândulas bulbouretrais, glândulas se- minais e próstata são denominados sêmen ou esperma. 3. Sistema genital feminino 3.1. Anatomia O sistema reprodutor feminino apresenta estruturas tanto na região externa do corpo, como o clitóris e a abertura va- ginal, como também órgãos internos, como ovários e útero, situados na região abdominal. § Monte de vênus ou púbis – Trata-se da região logo acima da vulva, em que surgem pelos e há acúmulo de gordura na puberdade. § Pudendo feminino – Antes denominado vulva, é nes- sa área que se localizam os pequenos e grandes lábios, que são dobras de pele sensível. Os pequenos e grandes lábios protegem a abertura da vagina, o clitóris e a aber- tura da uretra. O clitóris é uma região rica em termina- ções nervosas e altamente vascularizada, o que o torna extremamente sensível. O clitóris se estende também in- ternamente na região do pudendo feminino e sua função é relacionada apenas ao prazer. A uretra, canal integran- te do sistema urinário, tem seu orifício externo na região do pudendo, entre o clitóris e a abertura da vagina. § Abertura da vagina – A abertura da vagina leva aos órgãos sexuais internos. Na maioria das mulheres, essa abertura está parcialmente bloqueada pelo hímen, uma fina membrana, que pode tanto se romper naturalmente devido à atividades físicas como também pode ser rom- pida em alguma relação sexual que haja penetração no canal vaginal. O rompimento do hímen pode ou não cau- sar um leve sangramento. Existem hímens elásticos, ou ainda hímens que recobrem apenas parcialmente a aber- tura vaginal, e nesses casos, muitas vezes o hímen pode nunca se romper completamente. É importante ressaltar que a sexualidade de cada pessoa é distinta, e a visão do hímen como uma estrutura que representa a virgindade é bastante datada e não tem nenhuma finalidade ou em- basamento biológico. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 133 V O LU M E 3 § Uretra – O orifício da uretra é o canal por onde sai a urina. Ele não leva a qualquer órgão sexual interno. § Ânus – O ânus é a saída do tubo digestório, por onde são ejetadas as fezes. Não possui ligação com órgãos sexuais internos. § Períneo – Nome dado à região entre o pudendo e o ânus. Essa região apresenta músculos muito importantes para o controle da micção, defecação e também envol- vidos na contração da vagina. No homem, por sua vez, o períneo está localizado entre o saco escrotal e o ânus. Orifício da uretra Ali la Me dic al Me dia Tuba uterina Ovário Útero Bexiga Uretra Cérvix Recto Vagina Ânus § Vagina – A vagina é um canal muscular que se abre externamente na região do pudendo feminino. Interna- mente, a vagina se estende até o colo uterino (também chamado de cérvix). A vagina é o órgão que recebe o pênis durante a penetração. A vagina é extremamente elástica, e permite a passagem do bebê que sai do útero durante o parto natural. § Útero – Orgão oco formado por tecido muscular extre- mamente elástico e altamente vascularizado. O útero se assemelha a uma pera em forma e tamanho. Quando ocorre a fecundação dos gametas e o desenvolvimento de uma gravidez, o útero abriga o embrião até o seu nascimento, expandindo-se e vascularizando-se para re- ceber os nutrientes necessários para a manutenção da gestação. § Ovários – Os ovários são gônadas femininas, respon- sáveis pela formação dos gametas e também pela fabri- cação de alguns hormônios. Durante o desenvolvimento embrionário da mulher, os ovários possuem armazena- dos cerca de 500 mil gametas femininos. Contudo, mais da metade degenera antes da puberdade. As células sexuais femininas são denominadas óvulos, que são células haploides contendo metade do número de cro- mossomos de uma célula somática. Assim, a união de um óvulo com o gameta masculino (espermatozoide), também haploide, gera um zigoto diploide. Os óvulos se encontram imaturos nos ovários, necessitando da ação dos hormônios sexuais para maturação e liberação na tuba uterina, fenômeno denominado ovulação e que precede a menstruação. § Tubas uterinas – Os ovários são ligados ao útero por dois tubos delgados, as tubas uterinas (antigamente chamadas de trompas de falópios). Esses tubos são re- vestidos internamente por células ciliadas que facilitam o deslocamento do óvulo até a cavidade uterina. 4. Gametogênese O fenômeno de produção dos gametas é denominado gametogênese. Nos animais, esse processo ocorre nas gônadas, órgãos que também sintetizam os hormônios sexuais e originam o desenvolvimento de características sexuais secundárias. O processo principal da gametogênese é a meiose, que re- duz à metade o número de cromossomos das células, produ- zindo células haploides (gametas). A fusão de dois gametas haploides recompõe o número diploide característico de cada espécie, processo conhecido como fecundação. A gametogênese feminina (ovulogênese ou ovogênese) e a gametogênese masculina (ou espermatogênese) possuem etapas semelhantes. Os gametas são oriundos de células germinativas ou gônias, situadas nas gônadas. O conjunto das células germinativas constitui a linhagem germinativa (ou germe). Observe a seguir a imagem dos dois processos, espermatogênese e ovogênese. 134 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 EspermatogêneseEspermatogênese Célula germinativa 2n Espermatogônias Mitose 2n 2n Mitose 2n 2n 2n 2n Espermatogônias Crescimento sem divisão celular Espermatócito I 2n Meiose I Espermatócito II n n Meiose II Espermátides n n n n Espermatozoides n n n n P er ío do d e di fe re nc ia çã o } Pe rí od o de m at ur aç ão} P er ío do d e cr es ci m en to} } P er ío do ge m in at iv o Ovogênese Ovogênese Célula germinativa 2n Mitose 2n 2nOvogônias Mitose 2n } 2n 2n 2nOvogônias Crescimento sem divisão celular 2nOvócito I Meiose I Glóbulo polar Ovócito II n n Meiose II Óvulo n n n n Glóbulos polares Pe rí od o de m at ur aç ão P er ío do d e cr es ci m en to} Pe rí od o ge m in at iv o} 4.1. Espermatogênese A produção dos espermatozoides se divide em quatro etapas: período germinativo, período de crescimento, período de maturação e período de espermiogênese. § Período germinativo – As células germinativas masculinas diploides, as espermatogônias, dividem-se ativamente por mitose, originando outras espermatogônias também diploides. Nos machos de mamíferos, esse período pode acontecer durante toda a vida do indivíduo. § Período de crescimento – Nesse período cessam as divisões celulares e não ocorre mitose. Ocorre o crescimento em volume da espermatogônia(2n), que passa a ser chamada de espermatócito I (2n) ou espermatócito primário ou de primeira ordem. § Período de maturação – Cada espermatócito I (2n) sofre divisão meiótica. Depois da meiose I, as duas células resul- tantes dessa divisão celular são denominadas espermatócitos II (n) ou espermatócito secundário ou de segunda ordem. Cada espermatócito II, depois do processo de meiose II, dá origem a duas células denominadas espermátides (n). § Período de espermiogênese – As espermátides (n) são transformadas em espermatozoides por meio do processo de diferenciação. Espermatozoide esquema Do testículo: as etapas Da gametogênese acontecem simultaneamente nos testículos, De moDo que poDemos observar gametas em Diferentes estágios De formação e maturação CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 135 V O LU M E 3 4.2. Ovogênese O processo de formação do óvulo se divide em 3 etapas: período germinativo, período de crescimento e período de maturação. § Período germinativo – Ovogônias (2n), as células germinativas, dividem-se por mitose originando outras ovogônias (2n). Nas fêmeas de mamíferos, esse proces- so termina logo depois do nascimento. § Período de crescimento – Nesse período cessam as divisões celulares e não ocorre mitose. Ocorre o cresci- mento em volume da ovogônia (2n), que passa a ser chamada de ovócitos I ou ovócitos primários ou de pri- meira ordem. § Período de maturação – Cada ovócito I (2n) agora sofre divisão meiótica. A meiose I resulta em duas cé- lulas de tamanhos diferentes, uma maior denominada ovócito II (n) ou ovócito secundário ou de segunda or- dem, que contém praticamente todo o citoplasma do ovócito I, e outra muito pequena chamada de primeiro corpúsculo polar ou globular polar (n). Na meiose II, o ovócito II dá origem a uma célula maior, o óvulo (n), e a outra célula menor, o segundo glóbulo ou corpúsculo polar (n). O primeiro glóbulo polar pode se dividir, resul- tando em dois corpúsculos polares. esquema Do ovário: poDemos observar nessa representação Diferentes etapas Da gametogênese. também está representaDo o folículo De graaf, uma estrutura que contém o ovócito primário, antes Da formação Do ovócito secunDário. após a puberDaDe os ovários apresentam Diversos folículos De graaf em Diferentes estágios De Desenvolvimento. com estímulo hormonal específico, há o crescimento Dos folículos e, a caDa ciclo menstrual, apenas um folículo amaDurece e Dá sequência ao processo De gametogênese e a ovulação 4.3. Principais diferenças entre espermatogênese e ovogênese 1. O período germinativo é mais longo na espermatogênese do que na ovogênese. 2. O período de crescimento é mais demorado na ovogênese. 3. A quantidade de gametas finais produzidos é diferente. No período de maturação, cada espermatócito I dá origem a quatro espermatozoides, enquanto cada ovócito I produz apenas um óvulo. 4. Na ovogênese, não existe o período de espermiogênese. processo De gametogênese animal DetalhaDo. 136 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 4.4. Considerações sobre a gametogênese humana A produção dos espermatozoides tem início na puberdade, mais ou menos aos 12 anos, e continua durante toda a vida do homem, diminuindo com a idade. Na mulher, o período de multiplicação das células germina- tivas começa na fase fetal e termina na 15.ª semana da vida intrauterina. O período de formação dos ovócitos I, conheci- do como período de crescimento, dura até o sétimo mês da embriogênese. Depois desse período, os ovócitos I começam a divisão I da meiose, produzindo os ovócitos II. A segunda divisão da meiose só ocorre quando o ovócito II é fecundado pelo espermatozoide. Ou seja, a formação do óvulo propria- mente dito só ocorre de fato após a fecundação. 5. Fecundação Para a formação de um novo indivíduo, os gametas se fundem aos pares, um masculino e outro feminino, cujos papéis são diferentes na formação do descendente. Essa fusão é a fecundação ou fertilização. Ambos trazem a mesma quantidade haploide de cromosso- mos, mas apenas os gametas femininos armazenam nutrien- tes que alimentam o embrião durante o desenvolvimento. Por sua vez, somente os gametas masculinos são móveis e responsáveis pelo encontro que pode ocorrer no meio exter- no (fecundação externa) ou no interior do corpo da fêmea (fecundação interna). Excetuando-se muitos dos artrópodes, os répteis, as aves e os mamíferos, a fecundação de todos os outros animais é externa e só acontece em meio aquático. Útero Ovário Tuba uterina Óvulo Implantação Fertilização fecunDação 5.1. Processo detalhado Dos cerca de 300 milhões de espermatozoides eliminados na ejaculação, apenas cerca de 200 chegam até a tuba ute- rina, e somente um deles consegue fecundar o ovócito II. Fases da fecundação o o Durante a fecundação, o espermatozoide atravessa a coro- na radiata e alcança a zona pelúcida (regiões da parede do ovócito II), que sofre modificações, levando ao desenvolvi- mento da membrana de fecundação, que evita a penetra- ção de outros espermatozoides. Ao mesmo tempo, ocorre o término da meiose, que origina o óvulo e forma o segundo corpúsculo polar. Reação Acrossômica Membrana de fecundação “Corona Radiata” Zona pelúcida Grânulos corticais Na fecundação, o espermatozoide passa o núcleo, com os cromossomos, para o zigoto. As mitocôndrias do zigoto são sempre de origem materna, pois as mitocôndrias do esper- matozoide degeneram no citoplasma do óvulo. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 137 V O LU M E 3 VIVENCIANDO CONEXÃO ENTRE DISCIPLINAS O processo de formação dos gametas é a meiose, um tipo de divisão celular que, a partir de uma célula diploide, for- ma quatro células haploides. Assim, fórmulas matemáticas podem ser utilizadas para medir a produção de gametas de um indivíduo. Além de prever quantos gametas serão formados a partir de células progenitoras nas gônadas, é possível verificar problemas de fertilidade, como o número menor de espermatozoides nos homens. A gametogênese é uma área da biologia que estuda a formação dos gametas. A compreensão desse tema é funda- mental para clínicas de reprodução humana, que aplicam esses conceitos para auxiliar na descoberta de problemas na fertilidade de homens e mulheres, auxiliando casais que querem ter filhos por meio de inseminação artificial. Após a formação do zigoto, que é a primeira célula de um novo ser, inicia-se o desenvolvimento embrionário. fecunDação www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia2/ nucleo15.php multimídia: site 138 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 ÁREAS DE CONHECIMENTO DO ENEM HABILIDADE 13 Reconhecer mecanismos de transmissão da vida, prevendo ou explicando a manifestação de características dos seres vivos. Os conhecimentos acerca da transmissão das informações genéticas possibilitaram grande avanço na área médica, pois permitiu a identificação de doenças genéticas e também influenciou em questões relativas à medicina reprodutiva e forense, uma vez que a análise do DNA permite realizar a identificação de paterni- dade, de vítimas de desastres e de suspeitos de um crime. Desse modo, conhecer as diferenças que ocorrem entre a gametogênese feminina e a masculina se torna essencial na resolução de questões referentes ao assunto. MODELO 1 (Enem) Para a identificação de um rapaz vítima de acidente, fragmentos de tecidos foram retirados e subme- tidos à extração de DNA nuclear, para comparação com o DNA disponível dos possíveis familiares (pai, avô materno, avó materna, filho e filha). Como o teste com o DNA nuclear não foi conclusivo, os peritos optaram por usar também DNA mitocondrial, para dirimir dúvidas. Para identificar o corpo, os peritos devem verificar se há homologia entre o DNA mitocondrial do rapaz e o DNA mitocondrial do(a): a) pai; b) filho; c) filha; d) avó materna; e) avô materno. ANÁLISE EXPOSITIVA As gametogêneses masculina ecomo nogueiras, carvalhos e faias. Além de espécies arbustivas, herbáceas, musgos e líquens. Os animais são representados por esquilos, veados, muitos insetos, aves insetívoras, ursos, lobos, etc. outono−inverno: amarelecimento e queDa foliar → caDucifólia Espécies cauducifólias, caducas ou decíduas per- dem as suas folhas em determinada época do ano, geralmente em estações frias, secas ou com difícil acesso a água. Essa estratégia evita a perda de água por evapotranspiração. Na floresta decídua tempera- da, as folhas perdem a coloração verde e assumem tons de amarelo, vermelho e laranja durante o outo- no. A queda foliar se inicia após a mudança de cor, especialmente na transição para o inverno. As folhas voltam a brotar apenas em épocas mais favoráveis, com a chegada da primavera. 3.4. Floresta tropical ou floresta pluvial ou floresta latifoliada A floresta tropical se situa na região intertropical. A maior área está na Amazônia; a segunda maior, nas Índias Orien- tais; e a menor, na bacia do Congo (África). O suprimento de energia é abundante, e as chuvas são regulares e fartas, podendo ultrapassar 3.000 mm anuais. A estratificação (separação de formação natural ou artificial em estratos ou camadas) é a principal característica da floresta tropical. No verão, surgem aves marinhas, roedores, lobos, raposas, doninhas, renas, caribus, além de enxames de moscas e mosquitos. Observe a seguir uma amostra da biodiversida- de encontrada ao longo do ano na tundra. fotografias Da bioDiversiDaDe animal no bioma tunDra 3.2. Taiga A taiga é também denominada floresta de coníferas ou flo- resta boreal. A taiga está presente no norte do Alasca, no Ca- nadá, no sul da Groenlândia e em partes da Noruega, Suécia, Finlândia e Sibéria. Não tem correspondente no hemisfério Sul. Partindo-se da tundra, à medida que se desloca para o sul, a estação favorável torna-se mais longa e o clima mais ameno. Em consequência disso, a vegetação é mais rica. Enquanto a vegetação principal da tundra é formada por líquens, musgos e gramíneas rasteiras, a taiga é formada por gimnospermas do grupo das coníferas (pinheiros e abetos). Essas espécies lenhosas formam uma densa cobertura, impedindo o solo de receber luz intensa. A vegetação rasteira, portanto, é pouco representativa. O período de crescimento dura três meses, e as chuvas são poucas. Os animais presentes na taiga são aves, alces, lobos, martas, linces, ursos, roedores, etc. fotografias Da bioDiversiDaDe animal no bioma tunDra fotografias Da vegetação Da taiga,com preDominância De espécies De coníferas. 12 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 fotografia De estratificação em uma floresta tropical A parte superior é constituída por árvores que atingem 40 me- tros de altura, formando um dossel espesso de ramos e folhas. No topo, a temperatura é alta e a umidade é bastante baixa. Abaixo dessa cobertura, há outra camada de árvores que va- riam de 5 a 20 metros de altura. Esse estrato médio é quente, mais escuro e úmido. Sua vegetação é composta de lianas, cipós, trepadeiras e espécies epífitas, como samambaias, or- quídeas e bromélias. A diversidade de espécies vegetais e animais é muito grande. fotografia De um ramo De uma árvore Da floresta tropical rico em plantas epífitas, espécies que vivem apoiaDas no tronco e galhos Das árvores para ter mais DisponibiliDaDe luminosa. 3.5. Savanas As savanas são definidas como ecossistemas compostos por estrato herbáceo, muitas vezes contínuo ou compartilhado com estratos arbustivos e arbóreos, que variam na intensi- dade de cobertura vegetal. Geralmente, as savanas ocorrem por influência edáfica (resulta de fatores inerentes do solo) ou pela ação do fogo e, muitas vezes, decorre de origem an- trópica. Além desses fatores, o clima pode ser determinante para o estabelecimento e definição de fisionomias savânicas. A composição, a granulometria e a fertilidade do solo são va- riáveis. Em geral, os solos são altamente lixiviados e arenoso, com baixa capacidade de troca catiônica, pobres em fósforo e nitrogênio e ricos em alumínio e ferro. O clima das regiões savânicas tropicais apresenta variações sa- zonais com altas e baixas temperaturas e duas estações de- finidas, uma chuvosa e outra seca. A composição florística das savanas tropicais varia muito entre as regiões de ocorrência. A vegetação lenhosa é composta por espécies e gêneros caracte- rísticos nos diferentes continentes. Não obstante, o componen- te herbáceo de todas as savanas tropicais tem o predomínio de apenas duas famílias, sendo, portanto, menos biodiverso. Na África, as savanas ocupam extensas regiões em um cin- turão quase contínuo, composto por um mosaico savânico, onde varia o predomínio de gramíneas, arbustos e árvores de- vido a diferenças climáticas e edáficas. Podem ser identifica- dos campos abertos xerofíticos (vegetação de regiões áridas) e uma savana florestada, denominada localmente miombo. As savanas asiáticas, em que predominam campos abertos, ricos em vegetação herbácea, recebem a denominação de patanas. Entretanto, savanas verdadeiras são raras na Ásia, sendo, em sua maioria, de origem antrópica. As savanas também podem ser encontradas nas ilhas da Ocea- nia, além da Austrália, onde estão sob influência de temperatu- ras menores e maior quantidade de chuvas. Todas elas, porém, permanecem sob influência de um gradiente de precipitação. As savanas neotropicais, além de serem observadas na América Central e em Cuba, estendem-se também em duas grandes áreas na América do Sul. Ao sul do equador são encontrados, além do cerrado, no Brasil, os llanos de mochos, na Bolívia, aos pés da cordilheira dos Andes, ocupando uma extensa área periodicamente inundada, caracterizada por uma vegetação que varia de campos graminosos a florestas perenifólias. Em regiões tropicais e subtropicais, as savanas são próprias de climas que apresentam precipitações pluviométricas re- gulares entre 750 e 1.500 mm. No Brasil, quando a preci- pitação se torna irregular e inferior a esse limite, a formação vegetal que passa a ocorrer é a caatinga, também deno- minada savana-estépica, vegetação exclusiva do semiárido brasileiro. Entretanto, a caatinga não é considerada uma formação vegetacional savânica. fotografia Do cerraDo presente no parque estaDual Do Jalapão. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 13 V O LU M E 3 fotografia Da savana tropical africana ExEmplos da fauna da savana africana. obsErvE quE, ao contrário do cErrado, a savana africana mantém animais dE grandE portE, como ElEfantEs E girafas. 3.6. Campos Os campos são biomas que se caracterizam por apresentar um único estrato de vegetação. Apesar de possuírem gran- de variação de espécies, verifica-se um pequeno número de indivíduos de cada espécie. A localização dos campos é muito variada: centro-oeste dos Estados Unidos, centro- -leste da Eurásia, parte da América do Sul (Brasil e Argenti- na) e Austrália. Durante o dia, a temperatura é alta; à noite, porém, é baixa. Há muita luz e vento e pouca umidade. Predominam as gramíneas. Os animais, dependendo da re- gião, podem ser: antílopes-americanos e bisões, roedores, muitos insetos, gaviões, corujas, etc. fotografias Da paisagem Do bioma campo, observe o estrato único De vegetação. 3.7. Desertos Os desertos apresentam localização muito variada e se ca- racterizam por uma vegetação muito esparsa. O solo é extre- mamente seco, podendo ser arenoso ou pedregoso. Possuem clima árido, com pluviosidade baixa e irregular, permanecendo abaixo de 250 mm anuais. Durante o dia, a temperatura é alta, mas, à noite, ocorre perda rápida de calor, que se irradia para a atmosfera, e a temperatura se torna excessivamente baixa. Nos desertos polares, a temperatura é baixa mesmo nos meses mais quentes (não ultrapassando os 10 ºC) e o clima seco se relaciona com a escassez de água no estado líquido. fotografia Da vegetação esparsafeminina ocorrem com algumas diferenças que resultarão em gametas com características bem distintas. Nos machos, há alta produção de pequenos gametas móveis (esper- matozoides), que precisam de muitas mitocôndrias para movimentação do flagelo; entretanto, essas or- ganelas não penetrarão no gameta feminino (óvulo). Esse, por sua vez, é uma célula que preserva seu citoplasma e as demais organelas, fornecendo-as para o zigoto que será formado com a fecundação. Desse modo, é possível concluir que o DNA mitocondrial é sempre de linhagem materna e, portanto, na situação apresentada deverá ser analisada a molécula referente a sua avó materna. RESPOSTA Alternativa D CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 139 V O LU M E 3 DIAGRAMA DE IDEIAS GAMETOGÊNESE LINHAGEM GERMINATIVA ESPERMATOGÊNESE (TESTÍCULOS) OVOGÊNESE (OVÁRIO) 2n 2n 2n 2n OVOGÔNIAS CORPÚSCULOS POLARES PE RÍ O D O D E D IF ER EN CI A Çà O NA OVULAÇÃO, É LIBERADO O OVÓCITO II, E A MEIOSE SÓ SE COMPLETA NA FECUNDAÇÃO PE RÍ O D O D E CR ES CI M EN TO PE RÍ O D O G ER M IN A TI V O PERÍO D O D E D IFEREN CIA Çà O (ESPERM IO G ÊN ESE) ESPERMATOGÔNIAS MITOSES MEIOSE ESPERMATOZOIDE ÓVULO OVÓCITO II OVÓCITO I ESPERMATÓCITO I ESPERMATÓCITO II ESPERMÁTIDES 2n 2nnn n n n n n n n 140 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 1. Histologia As células, como visto, são unidades de vida. Como elas interagem e que trabalho realizam em conjunto? É o que vamos estudar nesta unidade. A histologia é a ciência que estuda os tecidos biológicos: origem, característica, tipo de célula e funcionamento. 1.1. Tecido O corpo de um organismo multicelular é composto por distintos tipos de células, especializadas em funções di- ferentes. Células especializadas podem se organizam em grupos, formando o que chamamos de tecidos. Existem te- cidos formados por células com a mesma forma e função, e outros constituídos por células com diferentes formas e funções, que juntas contribuem para a concretização de uma função maior. Os tecidos são compostos por células e matriz extracelular, o meio onde essas células estão inseridas, na qual há diversos tipos de moléculas. A matriz extracelular é responsável por nutrir e sustentar as células dos tecidos. Os tecidos diferem na quanti- dade de matriz extracelular que apresentam; há tecidos com uma grande quantidade de matriz em comparação com a quantidade de células, enquanto há tecidos com pouca matriz em comparação com a quantidade de células. A composição da matriz extra- celular também é variável entre diferentes tecidos. As células e a matriz extracelular dos tecidos atuam em conjunto para atender às necessidades do organismo. epitélio estrati�cado tecido ósseo tecido conjuntivo tecido nervoso tecido sanguíneo músculo cardíaco epitélio prismáticomúsculo liso músculo estriado tecido germinativo (testículo) A diferenciação dos tecidos e a conquista do ambiente terrestre Existem várias adaptações que auxiliaram na conquista do ambiente terrestre, entre elas está um adequado sistema esquelético de suporte, um eficiente revestimento corpo- ral impermeabilizado, e uma apta estrutura que permite a movimentação do organismo pelo meio ambiente. No ser humano, essas três tarefas são exercidas pelo tecido con- juntivo de ossos do sistema esquelético, pela pele e pelos numerosos músculos membros do sistema muscular. fonte: http://www.m3c.ufscar.br/pt-br/Difusao/matriz-extracelular matriz extracelular conferinDo suporte às células formaDoras Das fibras HISTOLOGIA I COMPETÊNCIA(s) 4 HABILIDADE(s) 15 e 16 CN AULAS 21 E 22 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 141 V O LU M E 3 1.2. Tipos de tecido Os animais vertebrados possuem 4 tipos básicos de tecidos: muscular, nervoso, conjuntivo (ósseo, cartilaginoso e sanguí- neo) e o epitelial. Esses tecidos se organizam em conjunto para formar os órgãos e os sistemas. Nos animais invertebra- dos, esses tipos de tecido são basicamente os mesmos, mas as organizações são menos complexas. Tecido epitelial que recobre a superfície do corpo Tecido muscular é feito de �bras que contraem Tecido nervoso consiste de células com projeção que transmitem sinais elétricos Fibras protéicas Matriz Extracelular Células Tecido conjuntivo frouxo serve como assoalho para o epitelio e outros tecidos Tecido Ósseo Tecido Carilaginoso Tecido saguíneo epitélio tipos De teciDo que compõem o corpo 1.3. Função dos tecidos básicos § Epitélio – é o revestimento superficial externo do corpo (compõe a pele), dos órgãos e das cavidades corporais internas. Também pode apresentar função de secreção. § Conjuntivo – composto por vários tipos células e por farta matriz extracelular, secretada pelas próprias célu- las desse tecido. A função do tecido é sustentar, preen- cher e transportar as substâncias. § Muscular – as células desse tecido são multinuclea- das, alongadas e com características contráteis. § Nervoso – as células desse tecido exibem longos pro- longamentos citoplasmáticos e realizam a função de receber, gerar, codificar e transmitir impulsos nervosos. 2. Tecido epitelial Reveste a superfície externa e as cavidades internas corpo- rais dos animais. Realiza distintas funções no organismo: li- bera substâncias úteis (glândulas), absorve íons e moléculas (epitélio intestinal), proteção e percepção de estímulos (pele). As células dos tecidos epiteliais ou epitélios são impecavel- mente justapostas e conectadas por pequena quantidade de substância extracelular. As células possuem uma grande aderência entre si, devido às junções intracelulares. Os epitélios não vascularizados, portanto, não sangram se feridos. A nutrição das células ocorre por difusão a partir dos capilares sanguíneos presentes no tecido conjuntivo frouxo, que se encontra logo abaixo da epiderme. Devido a esse fato, geralmente os epitélios estão apoiados sobre te- cido conjuntivo. A área da célula voltada para o tecido con- juntivo é nomeada polo basal ou porção basal; enquanto a área celular oposta, geralmente voltada para uma cavida- de, é nomeada polo apical ou porção apical. Entre o tecido conjuntivo e as células epiteliais há a lâmina basal, uma fina lâmina de moléculas que também está presente em outros tecidos, quando existe contato com o tecido conjun- tivo. Essas moléculas desempenham várias funções, como: filtrar moléculas, gerar a conexão entre células epiteliais e o tecido conjuntivo, organizar proteínas de membranas celulares de células próximas e auxiliar no suporte para movimen tação de células. 2.1. Especialização das células epiteliais O que mantém a união das células dos tecidos epiteliais são junções celulares, que são especializações de mem- 142 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 brana. Existem muitos tipos de junções, que realizam di- versas funções, como adesão celular, isolantes e canais de comunicação. Junções celulares típicas Do teciDo epitelial As junções podem ser classificadas de acordo com a fun- ção que realizam: § Junções impermeáveis ou zonas de oclusão: cinturão proteico situado junto à borda livre das células epite- liais que mantém as células vizinhas tão encostadas que impede a passagem de moléculas entre elas. Esse tipo de junção é muito importante nos epitélios, pois, devido a elas, substâncias e moléculas que estão presentes no meio externo ou no interior de alguma cavidade do corpo (tubo digestivo, por exemplo) só pe- netram no corpo passando diretamente pelas células. § Junções de adesão ou zonas de adesão: ligações en- tre células vizinhas ou entre as células de epitélio e as células da matriz. Desmossomos e hemidesmos- somos são exemplos desses tipos de junções. Os des- mossomos são semelhantes a um botão adesivo, uma metade está ligada à membrana de uma célula e a outra metade está ligadapresente no bioma Deserto. Algumas plantas que se adaptam ao deserto, como gramíne- as e arbustos, apresentam um ciclo de vida curto. Durante o período favorável (chuvoso), observa-se uma vegetação sazo- nal, que cresce, floresce, frutifica, dispersa sementes e morre. Já as plantas xerófitas possuem características que per- mitem sua sobrevivência em regiões de clima árido (de- sértico) e semiárido, presente, por exemplo, em savanas. Suas adaptações, portanto, se relacionam a ambientes com escassez de água e altas temperaturas. Dentre as ca- racterísticas presentes, destacam-se: folhas pequenas ou modificadas em espinhos, para evitar a perda de água por transpiração; caule tipo cladódio para realizar fotossínte- se; estratégias para armazenar água, como parênquimas aquíferos; sistema radicular longo e extenso para uma captura mais eficiente de água das chuvas passageiras. o cactus cereus é uma típica xerófita 14 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 fonte: youtube Biomas Brasileiros multimídia: vídeo 4. Os biomas brasileiros Segunda o IBGE, o Brasil possui seis biomas: Amazônia, Mata Atlântica, Cerrado, Caatinga, Pampa e Pantanal. Além disso, apresenta também diversas áreas de transição com características intermediárias. O C E A N O A T L  N T I C O O C E A N O PA C Í F I C O AC AL AP AM BA CE DF ES GO MA MT MS MG PA PB PR PE PI RJ RN RS RO RR SC SP SE TO -40° -40° -50° -50° -60° -60° -70° -70° -30°-80° 10° 10° 0° 0° -10° -10° -20° -20° -30° -30° -40° -40° ¯ Estadual Fronteira Nacional Fronteira Internacional Linha C osta Mar Territorial (1 2 milhas ) Projeção Policônica Datum S IR GA S 2 0 0 0 Meridiano de R eferência: 5 4 ° W. Gr. Paralelo de R eferência: 0 ° 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 0 0 1 . 0 0 0 K m Esc. LIMIT ES 1:12 . 000 . 000 Biomas S istema A mazônia C aatinga C errado Mata Atlântica Pampa Pantanal C osteiro-M arinho Trinidad e Tobago Venezuela Guiana Suriname Guiana Francesa Colômbia Peru Bolívia Paraguai Argentina Uruguai Chile Distribuição geográfica Dos biomas brasileiros 4.1. Floresta Amazônica O ambiente da floresta Amazônica é quente e úmido, possuindo chuvas abundantes e um solo quimicamente pobre em nutrientes. O bioma vive do seu próprio material orgânico: as condições climáticas permitem que a maté- ria seja decomposta rapidamente por bactérias e fungos, criando uma camada superficial de húmus. A retirada de cobertura vegetal torna o solo desprotegido e vulnerável ao processo de lixiviação. fonte: youtube Antonio Donato Nobre - Rios Voadores (Pesquisa FAPESP) multimídia: vídeo Trata-se de um ecossistema frágil. A menor imprudência pode causar danos irreversíveis ao seu equilíbrio delicado. A taxa anual de desmatamento na Amazônia cresceu 34% depois da Rio-92. Esse bioma é um gigante tropical de 5,5 milhões de km2, dos quais 60% estão em território brasileiro. O restante se reparte entre as duas Guianas, Suriname, Venezuela, Colômbia, Equador, Peru e Bolívia. localização Da floresta amazônica A Amazônia também abriga muita água, sendo um quar- to do seu território ocupado por florestas alagadas ou de várzea, as quais são suscetíveis ao regime de chuvas que enriquecem o solo durante as enchentes. O rio Amazo- nas, a maior bacia hidrográfica do mundo, cobre uma extensão aproximada de 6 milhões de km2 e corta a região para desaguar no oceano Atlântico, lançando no mar, a cada segundo, cerca de 175 milhões de litros de água. Esse número corresponde a 20% da vazão conjun- ta de todos os rios da Terra. Nessas águas se encontra o maior peixe de água doce do mundo: o pirarucu, que atinge até 2,5 metros de comprimento. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 15 V O LU M E 3 https://www.blogs.unicamp.br/geofagos/2006/10/10/solo-po- bre-vegetacao-exuberante/ https://arvoresertecnologico.tumblr.com/post/148150122882/ os-rios-voadores-ligam-os-ventos-al%C3%ADsios multimídia: site Todos os números que envolvem indicadores desse bioma são expressivos, nele vivem e se reproduzem mais de um terço das espécies existentes no planeta. Uma boa ideia da exuberância da floresta está na fauna local. Das 100 mil es- pécies de plantas que ocorrem em toda a América Latina, 30 mil estão na Amazônia. A diversidade em espécies vegetais se repete na fauna da região, como os insetos, que estão presentes em todos os extratos da floresta. Os animais rastejadores, anfíbios e aqueles que tem a capacidade de subir em locais íngremes, como o esquilo, exploram os níveis baixos e médios. Os locais mais altos são explorados por beija-flores, araras, papagaios e periquitos à procura de brotos, frutas e castanhas. Os tuca- nos, voadores de curta distância, exploram as árvores altas. No nível intermediário, encontram-se jacus, gaviões, corujas e centenas de pequenas aves. No extrato terrestre, vivem jabu- tis, cutias, pacas, antas, etc. Os mamíferos aproveitam a pro- dutividade sazonal dos alimentos, como os frutos que caem das árvores. Esses animais, por sua vez, servem de alimentos para grandes felinos e cobras de grande porte. Mais de 12% da área original da floresta Amazônica já foi destruída por causa de políticas governamentais inadequa- das, modelos inapropriados de ocupação do solo e pressão econômica, que levou à ocupação desorganizada e ao uso não sustentável dos recursos naturais. Muitas pessoas foram estimuladas a invadir e se instalar na região, levando com elas métodos agrícolas impróprios. Além da perda ambiental, o desmatamento de florestas tropicais representa uma ameaça constante à integridade de centenas de culturas indígenas. 4.2. Mata Atlântica A Mata Atlântica possui temperaturas elevadas e mantém o nível de umidade devido à presença de uma cadeia cos- teira de montanhas que atua como barreira contra o vapor de água que vem do oceano, permitindo a condensação e precipitação. Atualmente, é uma das florestas tropicais mais ameaçadas do mundo. Cobria 1 milhão de km2, ou 12% do território nacional, estendendo-se do Rio Grande do Nor- te ao Rio Grande do Sul. Hoje, está reduzida a apenas 7% de sua área original. Apesar da devastação sofrida, é espantosa a riqueza das espécies animais e vegetais que ainda se abri- gam na Mata Atlântica. Em algumas regiões remanescentes de floresta, os níveis de biodiversidade são considerados os maiores do planeta. Em contraste com essa exuberância, as estatísticas indicam que mais de 70% da população brasileira vive na re- gião da Mata Atlântica. Além de abrigar a maioria das cidades e regiões metropolitanas do país, a área original da floresta sedia também os grandes polos industriais, petrolei- ros e portuários do Brasil, respondendo por nada menos de 80% do PIB nacional. localização Da mata atlântica A Mata Atlântica abrange as bacias dos rios Paraná, Uru- guai, Paraíba do Sul, Doce, Jequitinhonha e São Francisco. Espécies imponentes de árvores são encontradas na região, como o jequitibá-rosa, de 40 metros de altura e 4 metros de diâmetro. Diversas outras espécies também se destacam nesse cenário: o pinheiro-do-paraná, o cedro, as figueiras, os ipês, a braúna, o pau-brasil, etc. Na diversidade da Mata Atlântica, são encontradas matas de altitude, como as da serra do Mar (1.100 metros) e Itatiaia (1.600 metros), onde a neblina é constante. Paralelamente à riqueza vegetal, a fauna é exuberante. A maior parte das espécies de animais brasileiros ameaçados de extinção é originária da Mata Atlântica, como os micos-leões, a lontra, a onça-pintada, o tatu-canastra e a arara-azul-pequena. Fora dessa lista, também vivem na área gambás, tamanduás, preguiças, antas, veados, cotias, quatis, etc. Para risco de todas essas espécies, a Mata Atlântica continua sendo devastada. 16 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 percebe-se que a mata é estratificaDa: a) estrato superior: com árvores que poDem alcançar até30 metros De altura; b) estrato intermeDiário: com árvores e palmeiras que atingem até 20 metros; c) estrato inferior: com pequenas árvores, arbustos e samambaias que chegam até 5 metros; e D) estrato herbáceo: com granDe quantiDaDe De plântulas em crescimento. A Mata Atlântica propiciou lucro fácil ao ser humano du- rante 500 anos. Madeiras, orquídeas, corantes, papagaios, ouro, produtos agrícolas e muito mais serviram ao enrique- cimento de muita gente, além das próprias queimadas, que deram lugar a uma agricultura imprudente e insustentável. Durante muito tempo, nenhuma restrição foi imposta a essa ganância por dinheiro. A Mata Atlântica é o ecossiste- ma brasileiro que mais sofreu os impactos ambientais dos ciclos econômicos da história do país. Ainda no século XVI, houve a extração predatória do pau-brasil, utilizado para tintura e construção. A se- gunda grande investida foi o ciclo da cana-de-açú- car. Constatada a fertilidade do solo, extensos trechos de Mata Atlântica foram derrubados para dar lugar aos canaviais. No século XVIII, foram as jazidas de ouro que atraíram para o interior um grande número de por- tugueses. A imigração levou a novos desmatamentos, que se estenderam até os limites com o cerrado, para a implantação de agricultura e pecuária. No século seguinte, foi a vez do café, provocando a mar- cha ao sul do Brasil e, então, chegou a vez da extração da madeira. No Espírito Santo, as matas passaram a ser derrubadas para o fornecimento de matéria-prima para a indústria de papel e celulose. Em São Paulo, a implan- tação do Polo Petroquímico de Cubatão tornou-se conhecida internacionalmente como exemplo de poluição urbana. Esse processo desorientado de desenvolvimento ameaça inúmeras espécies, algumas quase extintas, como o mico-leão-dourado, a onça-pintada e a jaguatirica. 4.3. Cerrado O cerrado é uma savana tropical em que se intercalam pe- ríodos bem definidos de seca e de chuvas abundantes. O cerrado ocupa cerca de 24% do território nacional, sendo o segundo maior bioma brasileiro. São 2 milhões de km2 espa- lhados por dez estados. localização geográfica Do cerraDo A extensa região central do Brasil é constituída por um mosaico de tipos de vegetação, solo, clima e topografia bastante heterogêneos. Assim, o bioma é formado por diferentes fitofisionomias, apresentando áreas com gramí- neas (formação campestre), arbustos, pequenas árvores retorcidas (savânica) e árvores maiores que 20 metros (florestal). esquema Demonstrativo Dos tipos De vegetação Do bioma cerraDo. ilustração por José felipe ribeiro. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 17 V O LU M E 3 A vegetação é marcada e, até certo ponto, determinada pela presença de queimadas naturais. O fogo atua como fator de seleção natural: diversos organismos apresentam adap- tações que permitem sua sobrevivência nessas condições. Muitas árvores, por exemplo, possuem um caule com cas- ca bem desenvolvida, de modo a conferir proteção térmica. Além disso, o fogo pode estimular o brotamento de gemas, a floração, a abertura de frutos e a germinação de sementes. Entretanto, o alto número de incêndios antrópicos afeta o equilíbrio do sistema e ameaça a continuidade do bioma. O solo, antigo e profundo, ácido e de baixa fertilidade, tem altos níveis de ferro e alumínio. Segundo a hipótese do escleromorfismo oligotrófico, a tortuosidade e a baixa estatura da vegetação são devidas ao solo tóxico e pobre em nutrientes. Outra hipótese defende que a fisionomia retorcida e pequena ocorre em razão da presença do fogo. O cerrado tem a seu favor o fato de ser cortado por três das maiores bacias hidrográficas da América do Sul (Tocantins, São Francisco e Prata), o que favorece a manutenção de uma biodiversidade surpreendente. https://estudiomassa.com.br/campanha-nacional-em- -defesa-do-cerrado/ multimídia: site Estima-se que a flora da região possua dez mil espécies de plantas diferentes (muitas delas usadas na produção de cortiça, fibras, óleos, artesanato, além do uso medicinal e ali- mentício). Isso sem contar a grande variedade animal com, por exemplo, 400 espécies de aves, 67 gêneros de mamífe- ros e 30 tipos de morcegos catalogados na área. O número de insetos é surpreendente: apenas na área do Distrito Fe- deral, há 90 espécies de cupins, mil espécies de borboletas e 500 tipos diferentes de abelhas e vespas. Depois da Mata Atlântica, o cerrado é o ecossistema bra- sileiro que mais alterações sofreu com a ocupação huma- na. Um dos impactos ambientais mais graves na região foi causado pelos garimpos, que contaminaram os rios com mercúrio e provocaram o assoreamento (acúmu- lo de detritos e outros materiais nos leitos de rios e lago- as) dos cursos de água. A erosão causada pela atividade mineradora tem sido tão intensa que, em alguns casos, chegou até mesmo a impossibilitar a própria extração do ouro rio abaixo. Nos últimos anos, porém, é a expansão da agricultura e da pecuária que vem representando o maior fator de risco para o cerrado. A partir de 1950, tratores começaram a ocupar sem restrições os habitats dos animais. O uso de técnicas de aproveitamento intensivo dos solos tem pro- vocado, desde então, o esgotamento de seus recursos. A utilização indiscriminada de agrotóxicos e fertilizantes tem contaminado também os solos e as águas. A expansão agropecuária foi o fator fundamental para a ocupação do cerrado em larga escala. Em relação à conservação e à proteção, a fauna da região também recebe pouca atenção. O resultado é que o cerra- do está acabando: metade da sua área já foi desmatada, e, se esse ritmo continuar, o desmatamento vai chegar a 70%. Essa situação está causando a fragmentação de áre- as e comprometendo seriamente os processos mantenedo- res da biodiversidade do cerrado. 4.4. Caatinga O cenário árido é uma descrição da caatinga, que, du- rante o prolongado período de seca, correspondente ao in- verno. Quando chega o verão, as chuvas encharcam a terra, e o verde toma conta da região. A caatinga ocupa cerca de 10% do território brasileiro e se distribui pelos estados do Ceará, Rio Grande do Norte, Paraíba, Pernambuco, Sergipe, Alagoas, Bahia, sudeste do Piauí e norte de Minas Gerais. localização geográfica Da caatinga O sertão nordestino é uma das regiões semiáridas mais povoadas do mundo. Os cerca de 20 milhões de brasileiros que vivem nos 800 mil km2 de caatinga nem sempre po- dem contar com as chuvas de verão. Quando não chove, os habitantes do sertão sofrem muito. Precisam caminhar quilômetros em busca da água dos açudes. A irregularida- de climática é um dos fatores que mais interfere na vida do sertanejo, promovendo um rigoroso controle de natalidade. 18 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 Mesmo quando chove, o solo raso e pedregoso não con- segue armazenar a água que cai, e a temperatura elevada (médias entre 25 ºC e 29 ºC) provoca intensa evaporação. Por isso, somente em algumas áreas próximas às serras, onde a abundância de chuvas é maior, a agricultura se tor- na possível. Na caatinga, encontram-se três estratos: os arbóreos (8 a 12 metros), os arbustivos (2 a 5 metros) e os herbáceos (abaixo de 2 metros). A vegetação é adaptada ao clima e diversas vezes apresenta adaptações com características xereomórficas. As folhas, por exemplo, são finas ou ine- xistentes. Algumas plantas armazenam água, como os cac- tos, outras se caracterizam por terem raízes praticamente na superfície do solo para absorver rapidamente o máximo da chuva. Algumas das espécies mais comuns da região são a amburana, aroeira, umbu, baraúna, maniçoba, macambra, mandacaru e juazeiro. Por meio de caminhos diversos, os rios regionais saem das bordas das chapadas, percorrem extensas depressões entre os planaltos quentes e secos e acabam chegando no mar ou engrossando as águas do São Francisco e do Parnaíba (rios que cruzam a caatinga). Das cabeceiras até as proximidades do mar,os rios com nascente na região permanecem secos por cinco a sete meses no ano. Ape- nas o canal principal do São Francisco mantém seu fluxo através dos sertões, com águas trazidas de outras regiões climáticas e hídricas. Contudo, no meio de tanta aridez, a caatinga surpreende com solos relativamente férteis e “ilhas de umidade”, bre- jos que se localizam em áreas próximas às serras e com maior quantidade de chuvas. O índice pluviométrico desse bioma varia entre 300 e 800 milímetros anualmente. Quando chove, no início do ano, a paisagem muda muito rapidamente. As árvores se cobrem de folhas, o solo fica forrado de pequenas plantas e a fauna volta a engordar. Contraditoriamente, a flora presente nos sertões, que é constituída por espécies com longa história de adaptação ao calor e ao ambiente extremamente seco, não é capaz de se reestruturar naturalmente. Na caatinga, quando máquinas são usadas para alterar o solo, a degra- dação é irreversível. Na caatinga, vive a ararinha-azul, ameaçada de extinção. Outros animais da região são o sapo-cururu, a asa-branca, a cutia, o gambá, o preá, o veado-catingueiro, o tatu-peba e o sagui-do-nordeste. A ação humana tornou ainda mais difícil a vida no sertão. Para combater a seca foram construídos açudes, barra- gens que visam a armazenar e abastecer água para os humanos, seus animais e suas lavouras. Essas grandes re- servas hídricas atraíram fazendas de criação de gado. A pe- cuária combinada ao desmatamento e ao manejo agrícola inadequado, o qual estimula, por exemplo, a irrigação sem o uso de técnicas apropriadas, tem apresentado resultados desastrosos. A salinização do solo é, hoje, uma realidade. Outro problema é a contaminação das águas por agrotóxi- cos. Depois de aplicado nas lavouras, o agrotóxico escorre das folhas para o solo, levado pela irrigação, e daí para as repre- sas, matando os peixes. Nos últimos 15 anos, 40 mil km2 de caatinga se transformaram em deserto devido à interferência antrópica sobre o meio ambiente da região. As siderúrgicas e olarias também são responsáveis por esse processo devido ao corte da vegetação nativa para produção de lenha e carvão vegetal. 4.5. Pantanal Apesar de ser o bioma brasileiro com menor extensão, o Pantanal é um dos mais valiosos patrimônios naturais do Brasil. Maior área úmida continental do planeta, com 140 mil km2 em território brasileiro, destaca-se pela riqueza da fauna, em que dividem espaço 650 espécies de aves, 80 de mamíferos, 260 de peixes e 50 de répteis. No Pan- tanal, são comuns as chuvas fortes. Os terrenos, quase sempre planos, são alagados periodicamente por inúmeros córregos e vazantes entremeados de lagoas e leques aluviais. localização geográfica Do pantanal Basicamente, o equilíbrio desse ecossistema depende do fluxo de entrada e saída de enchentes que, por sua vez, está diretamente ligado à pluviosidade regional. As chuvas ocorrem com maior frequência nas cabeceiras dos rios, que deságuam na planície. Com o início do trimestre chuvoso nas regiões altas (a partir de novembro), sobe o nível de água do rio Paraguai, provocando, assim, as enchentes. O CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 19 V O LU M E 3 mesmo ocorre paralelamente com os afluentes do Para- guai, que atravessam o território brasileiro, cortando uma extensão de 700 km. As águas vão se espalhando e cobrindo continuamente vastas extensões em busca de uma saída natural, que só é encontrada centenas de quilômetros adiante, no encontro do rio com o oceano Atlântico, fora do território brasileiro. As cheias chegam a cobrir até dois terços da área panta- neira. A partir de maio, inicia-se a “vazante”, e as águas começam a baixar lentamente. Quando o terreno volta a secar, sobre a superfície permanece uma fina camada de lama humífera (mistura de areia, restos de animais e vege- tais, sementes e húmus), propiciando grande fertilidade ao solo. A natureza faz repetir anualmente o espetáculo das cheias, proporcionando ao Pantanal a renovação da fauna e flora locais. Esse enorme volume de água, que praticamente cobre a região pantaneira, cria um verdadeiro mar de água doce, em que milhares de peixes proliferam. Peixes pequenos servem de alimento a espécies maiores ou a aves e ani- mais, promovendo uma intrincada teia alimentar. Quando o período da vazante começa, uma grande quantidade de peixes fica retida em lagoas ou baías, não conseguindo retornar aos rios. Durante meses, aves e animais carnívoros, como jacarés, ariranhas e onças, têm um farto banquete à sua disposição. As águas continu- am baixando mais e mais, e, nas lagoas, então bem ra- sas, peixes como o dourado, o pacú e a traíra podem ser apanhados com as mãos pelos homens. Aves grandes e pequenas são vistas planando sobre as águas, formando um espetáculo de grande beleza. O Pantanal tem passado por transformações lentas, mas significativas nas últimas décadas. O avanço das popu- lações e o crescimento das cidades são uma ameaça constante. A ocupação desordenada das regiões mais altas, onde nasce a maioria dos rios, é o risco mais grave. A agricul- tura indiscriminada está provocando a erosão do solo, além de contaminá-lo com o uso excessivo de agrotóxicos. O resultado da destruição do solo é o assoreamento dos rios, fenômeno que tem mudado a vida no Panta- nal. Regiões que antes ficavam alagadas nas cheias e completamente secas quando as chuvas paravam agora ficam permanentemente sob as águas. Também impac- taram o Pantanal nos últimos anos o garimpo, a cons- trução de hidrelétricas, o turismo desorganizado e a caça, empreendida principalmente por ex-peões que, sem trabalho, passaram a integrar verdadeiras qua- drilhas de caçadores de couro. Foi a partir de 1989 que o risco de um desequilíbrio total do ecossistema pantaneiro ficou mais próximo de se tornar uma triste realidade. A razão dessa ameaça é o megaprojeto de construção de uma hidrovia de mais de 3.400 km nos rios Paraguai (o principal curso de água do Pantanal) e Paraná, li- gando Cáceres, no Mato Grosso, à Nova Palmira, no Uruguai. Com a construção de diques e trabalhos de dragagem, a ideia é alterar o percurso do rio Paraguai, facilitando o mo- vimento de grandes barcos e, consequentemente, o esco- amento da produção de soja brasileira até o país vizinho. O problema é que isso afetará também todo o escoamento de águas da bacia. O resultado desse projeto pode ser a destruição do refúgio onde vivem hoje milhares de espé- cies de animais e plantas. 4.6. Campos O campo é um tipo de vegetação distribuída de forma des- contínua pelo território brasileiro, apresentando diferentes formações campestres. Em especial, ocorre em dois lugares distintos: os campos de terra firme (savanas de gramí- neas baixas) são característicos do norte da Amazônia, Ro- raima, Pará e ilhas do Bananal e de Marajó, enquanto os campos limpos (estepes úmidas) são típicos da região Sul. localização geográfica Do bioma campos De modo geral, o campo limpo é destituído de árvores, bas- tante uniforme e com arbustos espalhados e dispersos. Já nos campos de terra firme, as árvores, baixas e espalhadas, inte- gram-se totalmente à paisagem. Em ambos os casos, o solo é revestido de gramíneas, subarbustos e herbáceas. 4.6.1. Pampas O Pampa, campos do Sul ou campo sulino, foi conside- rado bioma brasileiro apenas a partir de 2004. Apresenta uma região plana de vegetação aberta e de pequeno porte, que se estende do Rio Grande do Sul para além das frontei- ras com a Argentina e o Uruguai. De clima temperado do tipo subtropical frio, possui as quatro estações definidas. 20 CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias V O LU M E 3 No litoral do Rio Grande do Sul, a paisagem é marcada pelos banhados, ou seja, ecossistemas alagados com densa vegetação de juncos, gravatás e aguapés que criam um ha- bitat ideal para uma grande variedade de animais, como gar- ças, marrecos, veados, onças-pintadas, lontras e capivaras.O banhado do Taim é o mais importante devido à riqueza do solo. Tentativas desastradas de drená-Io para uso agrícola fo- ram definitivamente abandonadas a partir de 1979, quando a área se transformou em estação ecológica. Não obstante, a ação de caçadores e o bombeamento das águas pelos fa- zendeiros das redondezes continuam a ameaçar o local. Devido à riqueza do solo, as áreas cultivadas do Sul se expandiram rapidamente sem um sistema adequado de preparo, resultando em erosão e outros problemas que se agravam progressivamente. Os campos são amplamente utilizados para a produção de arroz, milho, trigo e soja, às vezes em associação com a criação de gado. Contudo, a desatenção com o solo leva à desertificação, registrada em diferentes áreas do Rio Grande do Sul. Para expandir a área plantada, colonos alemães e italianos iniciaram, na primeira metade do século XX, a exploração in- discriminada de madeira. Árvores gigantescas e centenárias foram derrubadas e queimadas para dar lugar ao cultivo de milho, trigo e, principalmente, videira. A mata das araucárias de porte alto e copa em forma de prato se estendia do sul de Minas Gerais e São Paulo até o Rio Grande do Sul, formando cerca de 100 mil km2 de matas de pinhais. Na sua sombra cresciam espécies como a imbuia, o cedro, a canela, entre outras. Atualmente, mais da metade desse bioma foi destruí- da, assim como diversas espécies de roedores que se alimen- tavam de pinhão, aves e insetos. O que resta está confinado a áreas de conservação do estado. Por mais de 100 anos, a mata dos pinhais alimentou a indústria madeireira do Sul. O pinho, madeira bastante popular na região, foi bastante utilizado na construção de casas e móveis. A criação de gado e ovelhas também faz parte da cultura local. Entretanto, repetindo o mesmo erro dos agriculto- res, o pastoreio está provocando a degradação do solo. Na época de estiagem, quando as pastagens secam, o mesmo número de animais continua a disputar áreas menores. Com o pasto quase desnudo, cresce a pressão sobre o solo que se abre em veios. Quando as chuvas recomeçam, as águas correm por essas depressões, dando início ao pro- cesso de erosão. O fogo utilizado para eliminar restos de pastagem secas torna o solo ainda mais frágil. 4.7. Zona costeira O Brasil possui uma linha contínua de costa Atlântica de 8 mil km de extensão, uma das maiores do mundo. Ao longo dessa faixa litorânea, é possível identificar uma grande diversidade de paisagens, como dunas, ilhas, re- cifes, costões rochosos, baías, estuários, brejos e falésias. Mesmo os ecossistemas que se repetem ao longo do lito- ral, como praias, restingas, lagunas e manguezais, apre- sentam diferentes espécies de animais e vegetais. Isso se deve, basicamente, às diferenças climáticas e geológicas. localização geográfica Da zona costeira Grande parte da zona costeira, entretanto, está ameaçada pela superpopulação e por atividades agrícolas e industriais. Mais da metade da população brasileira vive seguindo essa imensa faixa litorânea. Há muito ainda para se conhecer so- bre a dinâmica ecológica do litoral brasileiro. Complexos sis- temas costeiros se distribuem ao longo do litoral, fornecendo áreas para a criação, crescimento e reprodução de inúmeras espécies de flora e fauna. Somente na costa do Rio Grande do Sul − conhecida como um centro de aves migratórias − foram registradas cerca de 570 espécies. Muitos desses pássaros utilizam a costa brasileira para ali- mentação, abrigo ou como rota migratória entre a América do Norte e as partes mais ao sul do continente americano. A faixa litorânea brasileira também tem sido considerada essencial para a conservação de espécies ameaçadas em escala global, como as tartarugas-marinhas, as baleias e o peixe-boi-marinho. É importante ressaltar que a destruição dos ecossistemas litorâneos é uma ameaça para o próprio ser humano, uma vez que põe em risco a produção pes- queira − uma rica fonte de alimento. O crescimento dos grandes centros urbanos, a especulação imobiliária sem planejamento, a poluição e o enorme flu- xo de turistas ameaçam a integridade ecológica da costa brasileira. A ocupação predatória vem ocasionando a de- vastação das vegetações nativas, o que leva, entre outras coisas, à movimentação de dunas e até ao desabamento de morros. O aterro dos manguezais, por exemplo, coloca em perigo espécies animais e vegetais, além de destruir um importante “filtro” das impurezas lançadas na água. CIÊNCIAS DA NATUREZA e suas tecnologias 21 V O LU M E 3 Além disso, a expulsão das populações caiçaras (pescado- res ou caipiras do litoral) está acabando com uma das cul- turas mais tradicionais e ricas do Brasil. Outra ação danosa é o lançamento de esgoto no mar, sem qualquer tratamen- to. Operações de terminais marítimos têm provocado o derramamento de petróleo, entre outros problemas graves. 4.7.1. Manguezais Os manguezais de todo o mundo ocupam uma área de cerca de 20 milhões de hectares, distribuídos principal- mente nas latitudes intertropicais: calcula-se que 75% das linhas de costas tropicais do mundo são dominadas por esse tipo de vegetação. No Brasil, os manguezais se espalham por toda a faixa litorânea, desde o Amapá até Santa Catarina. O bioma está em áreas de temperaturas tropicais e cons- tantemente sob o controle e o fluxo das marés, apresen- tando um substrato formado por depósitos volumosos de silte, areia fina, argila e de grandes quantidades de matéria orgânica. Como o solo é pobre em oxigênio, bactérias decompositoras anaeróbias utilizam o enxofre para degra- dar os resíduos e liberam compostos químicos com cheiro característico de ovo podre. Os manguezais fixam todos os materiais vindos do con- tinente, sejam produtos de erosão, resíduos e esgotos de cidades que são trazidos pelos rios, evitando, muitas vezes, a poluição dos mares. Assim, apresentam grande capacida- de autodepuradora e uma intensa decomposição de todo material orgânico proveniente dos rios e dos próprios organismos do ecossistema. A flora predominante é o mangue, uma vegetação haló- fita que apresenta plantas terrestres tolerantes à salinida- de e adaptadas a viver no mar ou perto dele. Além disso, possui raízes pneumatóforas, estruturas especializadas para troca de gases e que despontam acima da superfície, e raízes-escora ou aéreas, as quais auxiliam na susten- tação da planta em solo instável e protegem o litoral do impacto das ondas. No Brasil, predominam três espécies de árvores: o man- gue-vermelho (Rhizophora mangle), o mangue-siriuba ou mangue-preto (Avicennia schaueriana) e o mangue-branco (Laguncularia racemosa). Além dessas, encontra-se o florido algodoeiro-da-praia (Hibiscus pernambucensis), embora não seja uma árvore exclusiva dos manguezais. Comodamente, sobre as árvores, crescem bromélias, samambaias e orquídeas. Essas condições permitem também que o manguezal sirva como berçário natural e como abrigo para vários animais. Devido ao alto volume de compostos orgânicos, também atua como uma fonte rica de alimentos para milhares de organismos. Diversos peixes e invertebrados marinhos deso- vam nos mangues. Uma das razões dessa escolha é a tem- peratura quente, ideal para o desenvolvimento dos embriões. O solo, escuro por causa da grande quantidade de material orgânico em sua composição, absorve praticamente toda a luz solar, liberando essa energia na forma de calor. Além dis- so, os manguezais podem oferecer mais segurança à prole. As florestas de mangues não servem de maternidade apenas para espécies marinhas: fêmeas de aves, como o pelicano e o guará, passam a viver nos manguezais durante a época de reprodução. Outros animais fixam sua residência nesses bos- ques litorâneos para o resto de sua vida. É o caso do aratu, uma espécie de caranguejo que raramente desce das árvores, alimentando-se das algas agarradas nos troncos. As ostras também formam imensas populações sobre as raízes aéreas, na companhia