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2021 BOTÂNICA AGRÍCOLA Prof.ª Roberta Andressa Pereira Copyright © UNIASSELVI 2021 Elaboração: Prof.ª Roberta Andressa Pereira Revisão, Diagramação e Produção: Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI Ficha catalográfica elaborada na fonte pela Biblioteca Dante Alighieri UNIASSELVI – Indaial. Impresso por: III apresentação Prezado(a) acadêmico(a)! A diversidade biológica variou ao longo do tempo geológico em nosso planeta. Diversas propostas já surgiram procurando estabelecer uma ordem que pudesse classificar os seres vivos de acordo com suas características. Em tempos passados, Linnaeus recomendou dividir a Natureza em apenas três grupos: Animal, Vegetal e Mineral. (RAVEN et al., 2001). Com o avançar da Ciência, o surgimento de microscópios acurados, o desenvolvimento de técnicas minuciosas e a descoberta das células e suas estruturas internas e características moleculares, muitos cientistas propuseram a divisão em outros grupos. Os sistemas de classificação vão sofrendo alterações com o tempo, porque agregam os novos conhecimentos adquiridos pela Ciência. Uma teoria que teve grande aceitabilidade agrupa os organismos em cinco reinos: Monera, Protista, Fungi, Plantae e Animalia. Daremos início agora ao estudo da Botânica, também conhecida por Biologia Vegetal. Botânica é o ramo da Biologia que estuda as plantas, indo desde formas de organização simples, como os musgos, até as que atingiram o máximo de complexidade, como é o caso das plantas com flores. Seu campo é muito diversificado e amplo. Por razões didáticas e tradicionais, dividiremos o estudo das plantas em dois grupos: as criptógamas, que abrangem as briófitas e as pteridófitas; e as fanerógamas, que compreendem as gimnospermas e as angiospermas. Por ser uma caminhada longa, iremos apresentá-la em dois momentos diferentes: Botânica I e Botânica II. No primeiro momento, trataremos dessas divisões, as relações filogenéticas e evolutivas desses grupos, a maneira correta de escrever o nome científico das plantas, a diferença entre células animais e vegetais, peculiaridades da célula vegetal e as características das criptógamas. Este Caderno de Estudos tratará também dos fungos, conhecidos popularmente por bolores, orelhas-de-pau, cogumelos. Apesar desses não serem considerados vegetais e terem uma área exclusiva para o seu estudo, a Micologia, muitas vezes são vistos como um ramo dentro da Botânica. Outro grupo que abordaremos é o das algas. Na sua maioria, as algas são unicelulares. Várias linhas no processo evolutivo acabaram se tornando pluricelulares. As algas compreendem um agrupamento artificial e apresentam características tão diversas que chegam a ser classificadas em reinos diferentes. Apesar de possuírem pouca coisa em comum com as plantas, comumente são estudadas pela Botânica. IV Você já me conhece das outras disciplinas? Não? É calouro? Enfim, tanto para você que está chegando agora à UNIASSELVI quanto para você que já é veterano, há novidades em nosso material. Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos os acadêmicos desde 2005, é o material base da disciplina. A partir de 2017, nossos livros estão de visual novo, com um formato mais prático, que cabe na bolsa e facilita a leitura. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura interna foi aperfeiçoada com nova diagramação no texto, aproveitando ao máximo o espaço da página, o que também contribui para diminuir a extração de árvores para produção de folhas de papel, por exemplo. Assim, a UNIASSELVI, preocupando-se com o impacto de nossas ações sobre o ambiente, apresenta também este livro no formato digital. Assim, você, acadêmico, tem a possibilidade de estudá-lo com versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador. Eu mesmo, UNI, ganhei um novo layout, você me verá frequentemente e surgirei para apresentar dicas de vídeos e outras fontes de conhecimento que complementam o assunto em questão. Todos esses ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos, para que você, nossa maior prioridade, possa continuar seus estudos com um material de qualidade. Aproveito o momento para convidá-lo para um bate-papo sobre o Exame Nacional de Desempenho de Estudantes – ENADE. Bons estudos! O objetivo deste caderno é servir como um guia para você, caro(a) acadêmico(a), em seus estudos. Desse modo, os conteúdos apresentados abordam tópicos principais que devem ser complementados com estudos mais aprofundados em bibliografia específica, sugeridas no final deste caderno, e em tópicos disponíveis no Ambiente Virtual de Aprendizagem. Vamos ao estudo do mundo das plantas, dos fungos e das algas? Bons estudos! Prof.ª Roberta Andressa Pereira NOTA V Olá acadêmico! Para melhorar a qualidade dos materiais ofertados a você e dinamizar ainda mais os seus estudos, a Uniasselvi disponibiliza materiais que possuem o código QR Code, que é um código que permite que você acesse um conteúdo interativo relacionado ao tema que você está estudando. Para utilizar essa ferramenta, acesse as lojas de aplicativos e baixe um leitor de QR Code. Depois, é só aproveitar mais essa facilidade para aprimorar seus estudos! UNI VI VII UNIDADE 1 – INTRODUÇÃO À BOTÂNICA ............................................................................. 1 TÓPICO 1 – INTRODUÇÃO À BOTÂNICA ................................................................................. 3 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 3 2 O CONCEITO DE BOTÂNICA ..................................................................................................... 3 3 PORÉM, O QUE É UM VEGETAL? UMA APRESENTAÇÃO NO REINO PLANTAE ....... 4 4 RELEMBRANDO A CÉLULA VEGETAL .................................................................................... 6 5 NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DOS ORGANISMOS ................................................................ 8 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................................... 9 RESUMO DO TÓPICO 1 .................................................................................................................... 11 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................. 12 TÓPICO 2 – SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO .............................................................................. 15 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 15 2 O QUE É SISTEMÁTICA VEGETAL? .......................................................................................... 15 3 OS SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO ......................................................................................... 16 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................................... 25 RESUMO DO TÓPICO 2 .................................................................................................................... 26 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................. 27 TÓPICO 3 – NOMENCLATURA BOTÂNICA .............................................................................. 29 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 29 2 O CÓDIGO INTERNACIONAL DE NOMENCLATURA BOTÂNICA (CINB) .................. 30 3 TIPOS NOMENCLATURAIS ........................................................................................................ 31 4 UNIDADES DE CLASSIFICAÇÃO ..............................................................................................32 5 REGRAS DE NOMENCLATURA VEGETAL ............................................................................. 32 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................................... 35 RESUMO DO TÓPICO 3 .................................................................................................................... 39 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................. 40 TÓPICO 4 – COLEÇÕES BOTÂNICAS .......................................................................................... 43 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 43 2 UMA COLEÇÃO BOTÂNICA ESPECIAL: OS HERBÁRIOS ................................................. 44 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................................... 50 RESUMO DO TÓPICO 4 .................................................................................................................... 57 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................. 58 PRÁTICA - OBSERVAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE PTERIDÓFITAS .................................. 59 UNIDADE 2 – INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS ............................................ 65 TÓPICO 1 – O REINO DOS FUNGOS ............................................................................................ 67 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 69 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................................... 70 2 REPRODUÇÃO DOS FUNGOS .................................................................................................... 72 sumário VIII 2.1 REPRODUÇÃO ASSEXUADA ................................................................................................. 73 2.2 REPRODUÇÃO SEXUADA ...................................................................................................... 74 3 IMPORTÂNCIA DOS FUNGOS ................................................................................................... 76 LEITURA COMPLEMENTAR 1 ........................................................................................................ 76 LEITURA COMPLEMENTAR 2 ........................................................................................................ 86 RESUMO DO TÓPICO 1 .................................................................................................................... 91 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................. 93 TÓPICO 2 – CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS ........................................................................... 97 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 97 2 DIVISÃO CHYTRIDIOMYCOTA ................................................................................................. 99 3 DIVISÃO ZYGOMYCOTA ............................................................................................................. 103 4 DIVISÃO ASCOMYCOTA ............................................................................................................. 107 5 DIVISÃO BASIDIOMYCOTA ....................................................................................................... 112 6 DIVISÃO GLOMEROMYCOTA ................................................................................................... 116 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................................... 119 RESUMO DO TÓPICO 2 .................................................................................................................... 124 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................. 125 TÓPICO 3 – AS ALGAS ...................................................................................................................... 127 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 127 2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS ALGAS ............................................................................. 128 3 IMPORTÂNCIA DAS ALGAS ....................................................................................................... 129 4 OS DIFERENTES GRUPOS DE ALGAS ....................................................................................... 131 4.1 FILO CHLOROPHYTA ............................................................................................................... 132 4.2 FILO PHAEOPHYTA .................................................................................................................. 134 4.3 FILO RHODOPHYTA ................................................................................................................. 134 4.4 FILO BACILLARIOPHYTA ......................................................................................................... 135 4.5 FILO CHRYSOPHYTA ................................................................................................................ 136 4.6 FILO EUGLENOPHYTA ............................................................................................................. 137 4.7 FILO DINOPHYTA ...................................................................................................................... 138 4.8 FILO CHAROPHYTA ................................................................................................................. 139 LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................................... 140 RESUMO DO TÓPICO 3 .................................................................................................................... 144 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................. 145 UNIDADE 3 – REINO PLANTAE ..................................................................................................... 147 TÓPICO 1 – PLANTAS AVASCULARES – AS BRIÓFITAS ....................................................... 149 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 149 LEITURA COMPLEMENTAR 1 ........................................................................................................ 149 2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS BRIÓFITAS ..................................................................... 153 3 REPRODUÇÃO E CICLO DE VIDA DAS BRIÓFITAS ........................................................... 157 LEITURA COMPLEMENTAR 2 ........................................................................................................ 161 RESUMO DO TÓPICO 1 .................................................................................................................... 163 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................. 165 TÓPICO 2 – PLANTAS VASCULARES SEM SEMENTES – AS PTERIDÓFITAS ................. 167 1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................................. 167 2 CARACTERÍSTICAS GERAIS ......................................................................................................169 3 REPRODUÇÃO E CICLO DE VIDA DAS PTERIDÓFITAS ................................................... 170 4 SELAGINELA E SEU CICLO DE VIDA ...................................................................................... 174 IX LEITURA COMPLEMENTAR ........................................................................................................... 178 RESUMO DO TÓPICO 2 .................................................................................................................... 181 AUTOATIVIDADE ............................................................................................................................. 183 REFERÊNCIAS ..................................................................................................................................... 184 X 1 UNIDADE 1 INTRODUÇÃO À BOTÂNICA OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir desta unidade você será capaz de: • conceituar Botânica e vegetal; • nomear as principais características das plantas e as estruturas peculiares à célula vegetal; • identificar as principais categorias taxonômicas dos vegetais; • explicar a origem do oxigênio e a fotossíntese bacteriana; • diferenciar sistemática e taxonomia; • conhecer os sistemas de classificação dos organismos e o Código Interna- cional de Nomenclatura Botânica; • reconhecer as coleções botânicas e as principais etapas da realização e ma- nutenção de um herbário. Esta primeira unidade está dividida em quatro tópicos. No final de cada um deles você encontrará atividades que contribuirão para a sua reflexão e análise dos conteúdos explorados. TÓPICO 1 – INTRODUÇÃO À BOTÂNICA TÓPICO 2 – SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO TÓPICO 3 – NOMENCLATURA BOTÂNICA TÓPICO 4 – COLEÇÕES BOTÂNICAS 2 3 TÓPICO 1 UNIDADE 1 INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 1 INTRODUÇÃO Há mais ou menos uns 550 milhões de anos os continentes eram apenas desertos. Naquela época, os seres vivos habitavam somente os mares. Foram as algas verdes primitivas, ancestrais das plantas atuais, os primeiros organismos a colonizar a terra firme. O ambiente era extremamente seco em comparação ao ambiente marinho, porém, era um imenso território a ser conquistado, sem que houvesse competidores para impedir o desenvolvimento. Graças à capacidade de realizar fotossíntese, com isso, autossuficientes em termos alimentares, as plantas não dependiam de outros seres vivos para se estabelecerem em terra firme. Com isso, puderam evoluir e diversificaram. Neste tópico vamos apresentar o Reino Plantae, bem como as suas principais características e a importância das plantas para o meio ao longo de sua evolução em nosso planeta. 2 O CONCEITO DE BOTÂNICA Segundo Raven, Evert e Eichhorn (2001, p. 1), podemos conceituar “Botânica como a parte da biologia que estuda os vegetais em todos os aspectos possíveis. É importante frisar que algas e fungos NÃO são plantas. Por possuírem forma de vida bem distinta, pertencem a reinos próprios, mas são estudados aqui por questão de tradição”. De acordo com os mesmos autores, a palavra “botânica” provém do grego botané, significando planta, e deriva do verbo boskein, “alimentar”. Entretanto, as plantas são importantes não apenas por servir como fonte de alimento. Você já parou para pensar como os vegetais são importantes nas nossas vidas? Eles nos fornecem o oxigênio que respiramos, fibras para a confecção de tecidos, especiarias para temperos, matéria-prima para a produção de papel (para livros como este que você tem em mãos), madeira para mobiliário, fonte de combustível, compostos químicos para fabricação de medicamentos e perfumaria. O estudo da biologia vegetal se deu devido à domesticação das plantas, através do desenvolvimento das comunidades humanas ao longo do tempo. UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 4 3 PORÉM, O QUE É UM VEGETAL? UMA APRESENTAÇÃO NO REINO PLANTAE Você seria capaz de definir vegetal? Se você fizer uma pesquisa, com certeza, em algum momento ouvirá como resposta que: planta é todo ser vivo verde e que não se movimenta. Observe a figura a seguir: FIGURA 1 - MATA ATLÂNTICA NO INTERIOR DO PARQUE NACIONAL DA SERRA DOS ÓRGÃOS (RJ) FONTE: Ab’Sáber (2008) Foto de Luiz Claudio Marigo (p. 186) Uma observação mais atenta de um jardim ou do interior de uma floresta, como a figura acima, tirada dentro da Mata Atlântica, provavelmente revelará uma grande diversidade de seres vivos. Esta característica é facilmente observada entre o grupo das plantas. Porém, será que todas as plantas são iguais? Todas produzem flores e frutos? Todas são verdes? Será que elas não se movimentam? O que podemos dizer sobre alguns organismos fotossintéticos aquáticos que compreendem uma grande diversidade de formas de vida, incluindo algas verdes e não verdes e grupos relacionados? Assim como Judd et al. (2008, p. 1), iremos considerar “as plantas verdes uma grande linhagem que inclui as assim chamadas algas verdes e as plantas terrestres”. (Figura 2). Além de serem organismos eucariontes, pluricelulares e autótrofos, compartilharem algumas características, como, por exemplo: TÓPICO 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 5 - presença dos pigmentos fotossintéticos (clorofila a e b) e pigmentos acessórios (como carotenoides e ficobilinas); - reserva energética, em geral, na forma de amido, substância oriunda do processo da fotossíntese; - celulose como o principal componente da parede celular; - possuem embriões multicelulares; - apresentam gametófito dependente nutricionalmente do esporófito. FIGURA 2 – FILOGENIA DAS PLANTAS VERDES (ILUSTRADA EM UMA ÁRVORE FILOGENÉTICA) Atributos estruturais que caracterizam grupos são indicados nos ramos onde se acredita que esses caracteres tenham evoluído. As relações filogenéticas entre hepáticas, antóceros e musgos não estão claras. FONTE: Judd et al. (2008, p. 2) Quanto ao tamanho, podemos observar plantas com dimensões muito variadas, como, por exemplo, os musgos e as sequoias, consideradas como os maiores seres vivos em altura e biomassa da Terra. UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 6 Há representantes vegetais em quase todos os ambientes de nosso planeta, tanto terrestres quanto aquáticos, onde encontramos espécies dulcícolas, marinhas e de água salobra. Muitos pesquisadores concentram suas pesquisas nas plantas terrestres, também chamadas de embriófitas. As plantas terrestres apresentam histórias de vida com duas gerações (um esporófito diploide e um gametófito haploide), esporos de paredes espessas, um estágio embrionário no ciclo de vida, estruturas especializadas que protegem os gametas (arquegônios para os óvulos e anterídios para os gametas masculinos) e uma cutícula (uma camada cerosa protetora acima das células epidérmicas). Junto com estes caracteres morfológicos em comum, numerosos caracteres de DNA sustentam que este grupo é monofilético, isto é, as plantas representam um único ramo da árvore da vida. (JUDD et al., 2008, p. 2). Outra característica muito importante das plantas diz respeito à sua forma de nutrição. As plantas são classificadas como seres autótrofos (do grego autós, ‘si próprio’; trophé,‘alimento’), ou seja, são seres que sintetizam as substâncias nutritivas por eles requeridas a partir de substâncias inorgânicas obtidas do seu ambiente. As plantas são capazes de sintetizar (fabricar) seus próprios compostos orgânicos através da fotossíntese. Na fotossíntese, na presença da energia solar e da clorofila, gás carbônico e água são usados para a síntese de carboidratos, geralmente a glicose. Nesse processo há formação de gás oxigênio, que é liberado para o meio. QUADRO 1 – PROCESSO DA FOTOSSÍNTESE Gás carbônico + água água + gás oxigênio + carboidrato Luz e clorofila FONTE: A autora Além das plantas, alguns protistas, bactérias fotossintetizantes e cianobactérias também realizam a fotossíntese. Os animais e os fungos não possuem tal capacidade e, por esse motivo, sãoseres denominados de heterotróficos (do gr. hétero ‘outro’; ‘diferente’; trophé, ‘alimento’ + suf. ico, ‘natureza de’), isto é, são organismos que não podem produzir compostos orgânicos, obtendo-os prontos do meio. 4 RELEMBRANDO A CÉLULA VEGETAL O termo célula vem do latim cellula e quer dizer pequena cela. As células são consideradas as unidades estruturais e funcionais que constituem todos os organismos vivos (com exceção dos vírus). TÓPICO 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 7 Todas as células compartilham duas características essenciais: a presença da membrana plasmática, que separa os conteúdos celulares do meio externo, e a presença de material genético. O modo como esse material genético está organizado na célula distingue as células procarióticas das eucarióticas. Nas células eucarióticas, observamos uma membrana nuclear, a carioteca, delimitando o DNA, enquanto que. nas células procarióticas. esse envolto nuclear está ausente, embora o material genético esteja localizado numa região bem definida, conhecida como nucleoide. Os procariotos atuais estão representados por Archae e bactérias, incluindo as cianobactérias, um grupo de bactérias fotossintetizantes, que eram, antigamente, conhecidas como algas azuis. A célula vegetal (Figura 2) assemelha-se às células animais, pois apresenta estruturas comuns em ambas. Entretanto, há algumas estruturas que são peculiares à célula vegetal, como, por exemplo, a presença de: parede celular, que envolve a membrana plasmática; vacúolos, que participam de vários processos metabólicos; e plastídios, que podem conter pigmentos ou armazenar substâncias. Além dessas organelas, é considerada característica típica da célula vegetal as substâncias ergásticas, que são substâncias orgânicas ou inorgânicas resultantes do metabolismo celular que não fazem parte da estrutura da célula. Como exemplo, podemos citar o amido, que é um polissacarídeo encontrado nas plantas com função de reserva; substâncias lipídicas, como óleos e ceras; cristais de composição variada, entre outras substâncias. FIGURA 3 – REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DE UMA CÉLULA VEGETAL A parede celular envolve a membrana plasmática, a qual, por sua vez, envolve o citoplasma, o núcleo e as demais organelas. FONTE: Disponível em: <http://calazans.ccems.pt/cn/images/celvegetal1.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 8 5 NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO DOS ORGANISMOS O arranjo sistemático dos organismos varia conforme diferentes autores, uma vez que alguns reúnem os indivíduos mais abrangentes, outros os separam em um maior número de táxons. Para fins didáticos, consideremos a seguinte organização: QUADRO 2 – CLASSIFICAÇÃO DE ORGANISMOS VIVOS INCLUÍDOS NESTE LIVRO REINOS DIVISÕES FUNGI* Chytridiomycota Zygomycota Ascomycota Basidiomycota Glomeromycota PROTISTA** Chlorophyta Phaeophyta Rhodophyta Bacillariophyta Chrysophyta Euglenophyta Dinophyta Charophyta PLANTAE Avasculares Bryophyta Hepatophyta Anthocerophyta Vasculares Lycophyta Monilophyta Coniferophyta Cycadophyta Gnetophyta Ginkophyta Magnoliophyta FONTE: Adaptado de Raven et al.( 2001, p. 247) * Atualmente denominado Eumycota. **Atualmente denominado Protoctista. Note que no grupo dos fungos, apresentado no Quadro 1, não estão inclusos os filos Oomycota, Hyphochytridiomycota, Labyrinthulomycota, Myxomycota, Plasmodiophoromycota, Dictyosteliomycota e Acrasiomycota. Eles fazem parte de outros reinos. A discussão sobre taxonomia de fungos será abordada mais adiante. TÓPICO 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 9 Nos sistemas de classificação mais utilizados encontramos o Reino Plantae, grupo não monofilético, com dez divisões (Quadro 2). É interessante ressaltar que apenas as briófitas (como é chamado popularmente o grupo de plantas avasculares), as pteridófitas (Lycophyta e Monilophyta), as gimnospermas (Coniferophyta, Cycadophyta, Gnetophyta e Ginkophyta) e as angiospermas (Magnoliophyta) são consideradas PLANTAS. Erroneamente, muitas pessoas acreditam que fungos (organismos do Reino Fungi) e algas são plantas. Observe que estes organismos não fazem parte do Reino Plantae. Esses grupos vegetais podem ser inicialmente divididos em dois grupos: plantas avasculares e vasculares. As plantas avasculares, chamadas popularmente de briófitas, são desprovidas de tecidos vasculares, ou seja, vasos condutores de seiva (substâncias nutritivas). As vasculares, chamadas de traqueófitas, apresentam vasos condutores de seiva pelo organismo. Esses vasos agem como verdadeiros sistemas de tubos transportadores de seiva bruta (água e sais minerais) e seiva elaborada (água e açúcares produzidos durante a fotossíntese). NOTA A evolução de um sistema condutor nas plantas Dentre as plantas vasculares sem sementes encontramos as divisões Lycophyta, incluindo as famílias Selaginellaceae, Lycopodiaceae e Isoetaceae, e Monilophyta, com quatro classes: Psilotopsida, Equisetopsida, Marattiopsida e Pteridopsida. Dentre as plantas vasculares com sementes, podemos apontar dois grupos: plantas onde as sementes ficam desprotegidas, ou seja, expostas externamente no órgão reprodutor (chamadas de Gimnospermas, do grego gymnos, ‘nu’; sperma, ‘semente’); e as plantas que possuem suas sementes abrigadas no interior de frutos (conhecidas por Angiospermas, do grego aggeion, ‘recipiente’, ‘vaso’; sperma, ‘semente’). ORIGEM DO OXIGÊNIO E FOTOSSÍNTESE BACTERIANA Sônia Lopes Sérgio Rosso O oxigênio liberado pela fotossíntese realizada pelos eucariontes e pelas cianobactérias provém da água, e não do gás carbônico, como se pensava antigamente. LEITURA COMPLEMENTAR UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 10 O primeiro pesquisador a propor isso foi Cornelius van Niel, na década de 1930, quando estudava bactérias fotossintetizantes. Ele verificou que as bactérias vermelhas sulfurosas (ou tiobactérias púrpuras) realizavam uma forma particular de fotossíntese em que não havia necessidade de água nem formação de oxigênio. Essas bactérias usam gás carbônico e sulfeto de hidrogênio (H2S) e produzem carboidratos e enxofre. Van Niel escreveu, então, a fórmula geral da fotossíntese realizada por essas bactérias: Fotossíntese bacteriana luz C O2 + 2 H2 S C H2 O + H2 O + 2 S Foi a compreensão desse processo de fotossíntese que levou o pesquisador a propor a equação geral da fotossíntese: Equação geral da fotossíntese luz C O2 + 2 H2 A (C H2 O) + H2 O + 2 A Essa equação mostra que H2A pode ser a água (H2O) ou o sulfeto de hidrogênio (H2S) e evidencia que, se for água, ela é a fonte de oxigênio na fotossíntese. Essa interpretação foi confirmada posteriormente, na década de 1940, por experimentos em que pesquisadores forneciam às plantas água cujo oxigênio era de massa 18 (O18, isótopo pesado do oxigênio) em vez de 16 (O16), como o oxigênio da água comum. Eles verificaram que o oxigênio liberado pela fotossíntese era o O18, corroborando a interpretação de Van Niel. Ficou comprovado, então, que o oxigênio liberado durante a fotossíntese dos eucariontes e das cianobactérias provém da água e não do gás carbônico. FONTE: Disponível em: <http://www.sobiologia.com.br/conteudos/bioquimica/bioquimica9. php>. Acesso em: 11 ago. 2010. 11 Neste tópico você estudou que: ● Botânica é definida como a área da Biologia que estuda as plantas. ● O estudo da biologia vegetal se deu devido à domesticação das plantas através do desenvolvimento das comunidades humanas ao longo do tempo. ● As plantas são organismos eucariontes, pois vão apresentar células com núcleo compartimentalizado, tendo em seu citoplasma ultraestruturas membranosas, além de fibras e tubos proteicos. ● Encontramos também nas células vegetais estruturas peculiares, como, por exemplo, parede celular, vacúolos, plastos e substâncias ergásticas. ● Uma dascaracterísticas mais importantes das plantas é quanto à sua forma de nutrição, ou seja, elas são classificadas como seres autótrofos, através da fotossíntese. ● Dentre todas as divisões apresentadas do Reino Plantae, três referem-se a plantas avasculares (destituídas de tecidos vasculares), enquanto sete são plantas vasculares (traqueófitas). RESUMO DO TÓPICO 1 12 AUTOATIVIDADE 1 Procure na literatura ou faça uma busca na internet e defina, sucintamente, os seguintes termos: a) Monofilético: b) Polifilético: c) Parafilético: 2 As plantas compreendem um grupo monofilético. Cite algumas características comuns às plantas terrestres. 3 Comparando com células animais, assinale os componentes presentes apenas nas células vegetais: ( ) Parede celular primária. ( ) Parede celular secundária. ( ) Membrana plasmática. ( ) Retículos endoplasmáticos. ( ) Plastos. ( ) Mitocôndrias. ( ) Vacúolos. ( ) Ribossomos. ( ) Peroxissomos. ( ) Lisossomos. ( ) Substâncias ergásticas. ( ) Complexo golgiense. ( ) Nucléolo. 4 Em relação ao oxigênio liberado durante a fotossíntese, assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Provém somente das moléculas de água. b) ( ) Provém tanto das moléculas de água quanto das de gás carbônico. c) ( ) Provém somente das moléculas de gás carbônico. d) ( ) Provém somente das moléculas de glicose. 13 5 Podemos afirmar que os pinheiros, assim como todas as gimnospermas, apresentam como característica marcante. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) O grande porte das plantas. b) ( ) A produção de frutos como o pinhão. c) ( ) A produção de folhas reduzidas. d) ( ) A produção de sementes nuas. e) ( ) A produção de semente carnosa e atrativa para os animais, já que não há um fruto que desempenhe esta função. 6 Indique o grupo de organismos onde todos apresentam sementes. Assinale a alternativa CORRETA: a) ( ) Pinheiros, limoeiros e gramas. b) ( ) Samambaias, bromélias e castanheiras. c) ( ) Araucárias, musgos e orquídeas. d) ( ) Bambus, algas e cafezeiros. e) ( ) Cogumelos, cactáceas e figueiras. 14 15 TÓPICO 2 SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO Neste tópico estudaremos a sistemática vegetal, os sistemas de classificação e o grande pesquisador Carolus Linnaeus. 2 O QUE É SISTEMÁTICA VEGETAL? De acordo com Simpson (1971), a sistemática é o estudo científico da diversidade dos organismos e de todas as relações entre eles. Muitos pesquisadores consideram os termos sistemática e taxonomia sinônimos. Outros, entretanto, destinam a designação Taxonomia para a ciência que elabora as leis da classificação e Sistemática para a que cuida da classificação dos seres vivos (BARROSO, 1978). “Sistemática é a ciência da diversidade dos organismos. Envolve a descoberta, a descrição e a interpretação da diversidade biológica, bem como a síntese da informação sobre a diversidade, na forma de sistemas de classificação preditivos.” (JUDD et al., 2008, p. 2). NOTA A sistemática compreende a identificação, a nomenclatura e a classificação. ● Identificação: é a determinação de um táxon como idêntico ou semelhante a outro já conhecido. Pode ser feita com o auxílio de literatura ou pela própria comparação de um táxon com outro de identidade conhecida. Táxon é o termo estabelecido pelo Código Internacional de Nomenclatura Botânica para designar uma unidade taxonômica de qualquer hierarquia (família, gênero, espécie, subespécie etc.). ● Nomenclatura: está relacionada com o emprego correto dos nomes das plantas e compreende um conjunto de princípios, regras e recomendações aprovados em congressos internacionais de botânica e publicados num contexto oficial. ● Classificação: é a ordenação das plantas em um táxon. Cada espécie é classificada como membro de um gênero, cada gênero pertence a uma família. As famílias estão subordinadas a uma ordem, cada ordem a uma classe, cada classe a uma divisão. UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 16 Muitas vezes, usamos mal o termo classificação quando o emprega como sinônimo de identificação. Quase se dá nome a uma planta já conhecida, isto é, já descrita, identifica-se ou determina-se o táxon, ao passo que quando se procura localizar uma planta ainda não conhecida, dentro de um sistema de classificação, estamos classificando a planta. FONTE: BARROSO, G.M.; PEIXOTO, A.L.; ICHASO, C.L.F.; GUIMARÃES, E.F. & COSTA, C.G. Sistemática de Angiospermas do Brasil. 2. ed. V. 1. Viçosa: UFV, 2002. 3 OS SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO Desde a Antiguidade, busca-se uma classificação ideal para os organismos vivos. Aristóteles os separava em animais ou plantas. Depois disso, outros sistemas foram propostos. Nessas circunstâncias, podemos dizer que existem vários sistemas de classificação, que estão compreendidos em quatro períodos distintos: classificação baseada no hábito das plantas, sistema artificial, sistema natural e o filogenético. Podemos considerar que a classificação baseada no hábito das plantas foi proposta inicialmente por Theophrastus, em 370 a.C. Theophrastus separou as plantas de acordo com o seu hábito e diferenças florais. Outro observador importante deste período foi o bispo Albertus Magnus (1193-1280), que, analisando a quantidade de cotilédones e a estrutura do caule, arranjou as plantas em mono e dicotiledôneas. O sistema artificial foi assim denominado porque se baseava numa única característica da planta. Iniciou-se com Linnaeus (Lineu em português) em meados do século XVIII. Embora sua classificação seja dita artificial, tendo base nas semelhanças estruturais e anatômicas entre as espécies, foi considerada um grande marco na classificação dos organismos. Ele propôs um sistema de classificação dos seres vivos no qual a unidade básica da classificação é a espécie. Espécies semelhantes são agrupadas em um mesmo gênero. Gêneros semelhantes são agrupados em uma mesma família. Famílias semelhantes são agrupadas em ordens, que são agrupadas em classes, que são agrupadas em filos ou divisões, que são agrupadas em reinos. Lineu também foi o naturalista responsável por tornar popular o uso de um sistema binomial para nomear os organismos. Mais adiante, falaremos mais sobre nomenclatura botânica. No século XIX, o sistema artificial proposto por Lineu foi substituído pelo sistema natural, que está baseado na afinidade natural das plantas. Desta maneira, o sistema não dependia mais de uma única característica anatômica e estrutural, mas sim, de toda a organização vegetal. Considerava os aspectos evolutivos, reprodutivos, fisiológicos e celulares da espécie. As plantas eram então arranjadas em grupos afins, pela existência de particularidades comuns. TÓPICO 2 | SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO 17 Haeckel (1834-1919) sugeriu a criação de um terceiro reino (ver Figura 4). “Propôs a classificação natural de três reinos: animal, vegetal e protista. Tinha a intenção de separar os seres vivos mais primitivos das plantas e animais, e afirmava que os organismos maiores se desenvolveram a partir de ancestrais protistas”. (MARGULIS; SCHWARTZ, 2001, p. 6). Porém, ainda ficaram muitas dúvidas quanto à correta classificação das bactérias e dos fungos. FIGURA 4 - A ÁRVORE DA VIDA DE HAECKEL FONTE: Disponível em: <http://vsites.unb.br/ib/cel/microbiologia/intromicro/ intromicro.html>. Acesso em: 25 set. 2012. UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 18 Em 1939, Copeland (apud HORTA-JUNIOR et al., 2010, p. 22) sugeriu “o agrupamento dos organismos em quatro reinos: Monera (onde se incluíam as bactérias e algas azuis), Proctista (representado por algas, protozoários e fungos), Metaphyta (plantas de maneira geral) e Metazoa (agrupando os animais pluricelulares)”. (Figura 5). FIGURA 5 - ADAPTAÇÃO DA PROPOSTA DOS QUATRO REINOS DE COPELAND FONTE: Lopes; Rosso (2010, p. 20) Já no final do século XX, baseado nos avanços da bioquímica, da genética e da evolução, Whittaker (Figura 6) criou o sistema de classificaçãoem cinco reinos: Monera, Protista, Fungi, Plantae e Animalia. TÓPICO 2 | SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO 19 FIGURA 6 - ADAPTAÇÃO DA PROPOSTA DOS CINCO REINOS DE WHITTAKER FONTE: Disponível em: <http://www.netxplica.com/manual.virtual/exercicios/bio11/ classificacao.whittaker.htm>. Acesso em: 20 set. 2012. NOTA MAIS REINOS PARA A VIDA O ecologista Robert Whittaker notou que dividir os seres vivos em animais e vegetais não era suficiente. Como você organiza suas camisetas? Algumas pessoas as separam por cor, outras as classificam pelo tecido. Há quem prefira dividi-las somente em dois grupos: “mangas curtas” e “mangas longas” ou “para sair” e “para trabalhar”. Independentemente de critérios, estamos sempre procurando organizar os objetos à nossa volta, classificá-los em grupos, para facilitar o reconhecimento deles. Com a biologia não é diferente. Os milhões de seres da natureza estão divididos em grupos, para que possam ser mais bem estudados. Diversos sistemas já foram criados na tentativa de classificá-los. O mais conhecido, que ainda é bastante utilizado, foi elaborado em 1969 pelo UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 20 ecologista norte-americano Robert Whittaker (1920-1980). Ele dividiu os seres vivos em cinco grandes reinos, de acordo com características de sua célula e sua alimentação. São eles: ● PLANTAE OU METAPHYTA (PLANTAS) Este é o reino das plantas. Elas são todas pluricelulares, eucariontes e autotróficas, isto é, capazes de produzir o próprio alimento. Excetuando algumas algas flageladas, as plantas não dispõem de meios de locomoção e possuem parede celular de celulose. ● FUNGI Compreende os fungos, que são organismos um tanto particulares. São eucariontes, uni ou pluricelulares, possuem parede celular de quitina e são heterotróficos por absorção. Ou seja, alimentam-se absorvendo moléculas orgânicas do ambiente, sem destruir as células ativamente, como protistas e animais. A maioria vive da decomposição de matéria orgânica, mas alguns são parasitas, causando doenças. ● ANIMALIA OU METAZOA (ANIMAIS) É o reino dos animais. Todos os seus indivíduos são eucariontes, pluricelulares e heterotróficos, isto é, não podem sintetizar o próprio alimento. Não possuem parede celular e, em geral, ao menos em uma fase da vida possuem forma móvel, capaz de se locomover pelo ambiente. ● PROTISTA Os seres desse reino são eucariontes que não formam tecidos, podendo, no entanto, constituir colônias. Em geral, são maiores que as bactérias – algumas amebas do gênero Chaos atingem cinco milímetros. Pela classificação tradicional, a maioria das algas, por não apresentar tecidos verdadeiros, também é considerada protista, inclusive a exótica euglena, que se move com um flagelo e é capaz de consumir matéria orgânica – isto é, trata-se de uma alga “carnívora”. Protistas podem ser livres ou parasitas, causando males como leishmaniose e doença de Chagas. ● MONERA É o reino das bactérias. Todas as bactérias são unicelulares e procariontes, isto é, não têm membrana nuclear (o material genético fica no próprio citoplasma). Elas medem de 0,5 a 5 micrômetros, e algumas delas, como as cianobactérias, são autótrofas, ou seja, produzem o próprio alimento, por quimiossíntese ou fotossíntese. A maioria das bactérias é livre, mas várias são parasitas e causam doenças sérias, como cólera e antraz. FONTE: Ciências da natureza: Biologia I. Abril coleções: Curso preparatório Enem. São Paulo: Abril, 2011, p. 67. De acordo com Margulis; Schwartz (2001, p. 6), resumidamente os cinco reinos são: Bacteria, com dois sub-reinos Archaea e Eubacteria; Protoctista, onde encontramos algas, protozoários, mofos-de-lodo e outros organismos aquáticos menos conhecidos e parasíticos; Animalia, incluindo animais vertebrados e invertebrados; Fungi, abrangendo cogumelos, leveduras, orelhas-de-pau; e Plantae, que compreende plantas vasculares e avasculares. Esses cinco reinos estão agrupados em dois super-reinos, o Prokarya (contendo somente o reino dos protistas) e Eukarya (que inclui todos os quatro reinos restantes). Essa separação em dois super-reinos leva em consideração a presença ou não da membrana nuclear. TÓPICO 2 | SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO 21 No final da década de 1990, Cavalier-Smith propôs uma nova classificação. Separou os organismos também em cinco reinos, denominados: Protozoa, Plantae, Animalia, Fungi e Chromista (no lugar de Bacteria) (CAVALIER-SMITH, 1998). A taxonomia vegetal deu um grande salto quando Eichler surgiu e sugeriu uma primeira versão de um sistema baseado nas relações genéticas. É importante esclarecer que este sistema ainda não é considerado um sistema filogenético moderno, entretanto, ele já aceitou o conceito de evolução. De acordo com Barroso et al. (2002, p. 28), “Eichler dividiu o reino Plantae em dois grupos: plantas fanerógamas e criptógamas. Dentro das fanerógamas, distinguiu duas divisões: Angiospermae e Gimnospermae. No grupo das criptógamas, separou as briófitas em musgos e hepáticas e as pteridófitas em três grupos menores”. Em 1892, Engler complementou as pesquisas de Eichler. Ao observar caracteres como tipo e desenvolvimento da raiz e do caule, nervação das folhas, presença ou ausência de bainha foliar, números de peças florais e, principalmente, no número de cotilédones no embrião, subdividiu as angiospermas em mono e dicotiledôneas. Os trabalhos de Engler tiveram grande aceitação entre os pesquisadores. Por volta da década de 1960, Arthur Cronquist e colaboradores dividiram as plantas em oito divisões. As angiospermas passaram a ser denominadas Magnoliophyta. Posteriormente, em trabalho solo, apresentou uma classificação para as Magnoliophyta. Segundo Barroso et al. (2002, p. 31), “Cronquist procurou comparar e interpretar estruturas que considerou primitivas e, assim, segmentou as Magnoliophyta em Manoliatae (com seis subclasses) e Liliatae (com quatro subclasses). Esta classificação de Cronquist, por apresentar simplicidade e objetividade na organização, tornou-se amplamente difundida no setor acadêmico e ainda hoje é aceita entre alguns pesquisadores”. Atualmente, a classificação dos seres vivos é feita pela análise filogenética ou cladística (ver Figura 2), ou seja, um método baseado nas relações de parentesco dos organismos a partir dos registros de fósseis, que, ao mesmo tempo, os compara quanto às características genéticas e às semelhanças funcionais. Isso permite a construção de uma árvore evolutiva. Segundo Margulis; Schwartz (2001, p. 6), “diante desse contexto, um novo sistema foi elaborado. Após pesquisas moleculares, sobretudo no sequenciamento de nucleotídeos de RNAr, microbiólogos liderados por Carl Woese propuseram a adoção de três domínios: Archaea, Bacteria e Eukarya (contendo todos os organismos eucariontes)”. Observe a figura a seguir. UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 22 FIGURA 7 - OS TRÊS DOMÍNIOS, COM BASE NO SEQUENCIAMENTO DO GENE DE RNAR Obs.: Para simplificar a figura, somente alguns ramos estão legendados. FONTE: Campbell et al. (2010, p. 552) A análise cladística investiga a ramificação das linhagens a partir de outras, o que pode ser representado, graficamente, pelo cladograma ou árvore filogenética. A sequência evolutiva dos grupos taxonômicos sugere que os que partem do ponto de ramificação compartilham um ancestral comum. No que diz respeito à taxonomia dos vegetais, atualmente o sistema de classificação mais aceito é o proposto pelo APG (Angiosperm Philogeny Group). O primeiro foi elaborado em 1998, o segundo em 2003 e o mais recente (APG III) em 2009. Nesse sistema, as angiospermas são classificadas em três grandes grupos, e não em dois, como comumente eram separadas. São eles: angiospermas basais (as magnoliídeas), monocotiledôneas e eudicotiledôneas (Figura 8). A rapidez com que são lançados os resultados dos estudos atuais e suas propostas é tão grande que os pesquisadores precisam se esforçar para acompanhá-las de perto. Fungos Fungoslimosos celulares Algas verdes Animais Plantas terrestres Foraminífenos Amebas Eukarya Algas vermelhas Tripanossomas Ciliados Dinoflagelados Diatomáceas Euglena Leishmania Ancestral comum de toda a vida Halófilas Espiroguetas Bactéria Chlamydia Cianobactérias (Plastídeo, incluindo cloroplastos Bactérias Verdes Sulfirisas Sulfolobus Termófilas Mathanobacterium Archaea (Mitocôndria) Bactérias verdes não sulforosas TÓPICO 2 | SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO 23 FIGURA 8 - CLADOGRAMA AsterAles Bixaceae Malvaceae (incl. Bombacaceae, Sterculiaceae, Tiliaceae) Cistaceae Cytinaceae Muntingiaceae Sarcolaenaceae Dipterocarpaceae Neuradaceae Sphaerosepalaceae Thymelaeaceae bark fibrous; hairs often stellate flw K often valvate petals contorted, A often ∞; mucilage cyclopropenoid fatty acids, flavones flw often monosymmetric plunger pollination (long style) nodes trilacunar inulin, sesquiterpenes, secoiridoids Asteraceae Goodeniaceae Pentaphragmataceae Calyceraceae Menyanthaceae Rousseaceae Campanulaceae (incl. Lobeliaceae) Stylidiaceae endo- sperm scanty DipsAcAles Adoxaceae Diervillaceae Linnaeaceae Caprifoliaceae Dipsacaceae Morinaceae Valerianaceae AmborellAles ApiAles Apiaceae Griseliniaceae Pennantiaceae Araliaceae Myodocarpaceae Pittosporaceae AquifoliAles Aquifoliaceae Cardiopteridaceae Stemonuraceae GArryAles GentiAnAles lAmiAles solAnAles Convolvulaceae (incl. Cuscutaceae) Solanaceae (incl. Nolanaceae) Hydroleaceae Montiniaceae Sphenocleaceae Apocynaceae (incl. Asclepiadaceae) Loganiaceae Gentianaceae Gelsemiaceae Rubiaceae Acanthaceae Lamiaceae Orobanchaceae Plantaginaceae Bignoniaceae Lentibulariaceae Paulowniaceae Scrophulariaceae Byblidaceae Martyniaceae Pedaliaceae Stilbaceae Gesneriaceae Hydrostachyaceae Oleaceae Phrymaceae Verbenaceae Eucommiaceae Garryaceae (incl. Aucubaceae) ericAles cornAles Cornaceae Grubbiaceae Loasaceae Curtisiaceae Hydrangeaceae Nyssaceae Actinidiaceae Ericaceae Polemoniaceae Sarraceniaceae Balsaminaceae Fouquieriaceae Primulaceae Styracaceae Clethraceae Lecythidaceae Roridulaceae Theaceae Ebenaceae Myrsinaceae§ Sapotaceae Theophrastaceae§ Cistaceae Dipterocarpaceae Neuradaceae Dipterocarpaceae NeuradaceaemAlvAles brAssicAles cucurbitAles rosAles fAbAles oxAliDAles mAlpiGhiAles celAstrAles myrtAles GerAniAles crossosomAtAles cAryophyllAles cAnellAles piperAles lAurAles mAGnoliAles sAbiAles proteAles vitAles sAxifrAGAles sAntAlAles GunnerAles Bataceae Caricaceae Limnanthaceae Salvadoraceae Brassicaceae Cleomaceae Moringaceae Tovariaceae Capparaceae Koeberliniaceae Resedaceae Tropaeolaceae fAGAles Betulaceae Fagaceae Myricaceae Rhoipteleaceae Casuarinaceae Juglandaceae Nothofagaceae Ticodendraceae Anisophyllaceae Coriariaceae Cucurbitaceae Tetramelaceae Begoniaceae Corynocarpaceae Datiscaceae nymphAeAles AustrobAileyAles rAnunculAles trochoDenDrAles buxAles ZyGophyllAles DilleniAles berberiDopsiDAles Brunelliaceae Connaraceae Elaeocarpaceae Oxalidaceae Cephalotaceae Cunoniaceae Huaceae Fabaceae Polygalaceae Quillajaceae Surianaceae Barbeyaceae Elaeagnaceae Rosaceae Cannabaceae Moraceae Ulmaceae Dirachmaceae Rhamnaceae Urticaceae (incl. Cecropiaceae) Celastraceae (incl. Hippocrateaceae, Brexiaceae, Parnassiaceae) Lepidobotryaceae Achariaceae Euphorbiaceae Rafflesiaceae Ochnaceae Podostemaceae Chrysobalanaceae Hypericaceae Passifloraceae Rhizophoraceae Clusiaceae Linaceae Phyllanthaceae Salicaceae Erythroxylaceae Malpighiaceae Picrodendraceae Violaceae Krameriaceae Zygophyllaceae Combretaceae Myrtaceae Penaeaceae (incl. Oliniaceae) Lythraceae (incl. Punicaceae, Sonneratiaceae, Trapaceae) Melastomataceae (incl. Memecylaceae) Onagraceae Vochysiaceae Francoaceae Geraniaceae Ledocarpaceae Melianthaceae Crossosomataceae Stachyuraceae Strasburgeriaceae Geissolomataceae Staphyleaceae Vitaceae mAGnoliiDs woody; (semi-)parasites; without mycorrhiza; lvs margins entire flw A epipetalous; perianth often simple, valvate, persisting free-central pendulous placentation; fr one-seeded polyacetylenes, triterpene sapogenins, silicic acid Altingiaceae Daphniphyllaceae Hamamelidaceae Cercidiphyllaceae Grossulariaceae Paeoniaceae Crassulaceae Haloragaceae Saxifragaceae Balanophoraceae Misodendraceae Opiliaceae Schoepfiaceae Loranthaceae Olacaceae Santalaceae Viscaceae Aizoaceae Caryophyllaceae Molluginaceae Polygonaceae Amaranthaceae Didiereaceae Nepenthaceae Portulacaceae [incl. Chenopodiaceae] Droseraceae Nyctaginaceae Simmondsiaceae Basellaceae Drosophyllaceae Phytolaccaceae Talinaceae Cactaceae Frankeniaceae Plumbaginaceae Tamaricaceae Dilleniaceae Aextoxicaceae Berberidopsidaceae Gunneraceae Myrothamnaceae Buxaceae Didymelaceae Trochodendraceae Nelumbonaceae Platanaceae Proteaceae Berberidaceae Eupteleaceae Menispermaceae Ranunculaceae Circaeasteraceae Lardizabalaceae Papaveraceae Sabiaceae Amborellaceae Austrobaileyaceae Schisandraceae (incl. Illiciaceae) Trimeniaceae Cabombaceae Hydatellaceae Nymphaeaceae Canellaceae Winteraceae Annonaceae Eupomatiaceae Magnoliaceae Degeneriaceae Himantandraceae Myristicaceae Calycanthaceae Hernandiaceae Monimiaceae Gomortegaceae Lauraceae Siparunaceae Aristolochiaceae Piperaceae Hydnoraceae Saururaceae woody, vessels lacking; dioecious; flw T5–8, A∞, G5–8; 1 ovule/carpel; embryo sac 9-nucleate; 1 species (New Caledonia) aquatic, herbaceous; cambium absent; aerenchyma; flw T4–12, A3–∞; embryo sac 4-nucleate seeds operculate, perisperm; mucilage; alkaloids (no benzylisoquinolines) woody, vessels solitary; flw T>10, A∞, G ca.9; embryo sac 4-nucleate tiglic acid, aromatic terpenoids woody; pollen uniporate aromatic terpenoids ± herbaceous; lvs two-ranked, leaf base sheathing single adaxial prophyll; swollen nodes woody; pith septate; lvs two-ranked; ovules with obturator endosperm ruminate woody; lvs opposite; flw with hypanthium, staminodes frequent often valvate anthers; carpels with 1 ovule; embryo large lvs often divided; flw whorled, P single or multiple whorls G apocarpous/paracarpous, superior; berberines mostly woody; flw tepals often 4-merous A epitepalous, connectives sometimes with apical appendage mostly herbaceous; without mycorrhiza G often unilocular with central placentation, pollen colpate, surface spiny betalains or anthocyanins (latter, e.g., in Caryophyllaceae) lvs with glandular teeth; often hypanthium, apically unfused carpels, stigma decurrent fr mostly dry, dehiscent myricetin, flavonols flw pentacyclic parts alternating G connate K + C (free) (A polyandrous) pollen tricolporate trihydroxyl-flavonoids lvs with glandular teeth flw A obdiplostemonous, nectary on filament stems jointedat nodes; ethereal oils, ellagic acid lvs opposite, colleters (glandular hair on adaxial surface of petiole base) stipules small (if any); cork deep seated flw K valvate, persisting, A incurved in bud, ovary inferior; ovules many endosperm scanty; scaly bark; flavonols, myricetin flw small, G often 3-merous, nectary: intrastaminal disk seeds often with aril (red-orange) infl cymose lvs margins toothed flw G often tricarpellate lvs often compound, pulvini (sleep movement) flw A5 or multiple, branched style common mucilage cells; oxalates flw often “papilionaceous”: wing, standard, keel, mostly G1 mostly A10; fr a pod; symbiosis with root nodule bacteria diverse alkaloids, NP amino acids, lectins (in Fabaceae) lvs mostly simple with stipules flw K valvate (and hypanthium) persisting carpels with 1 ovule, stigma dry; dihydroflavonols lvs mostly alternate flw often unisexual, G mostly inferior parietal placentation; cucurbitacins lvs undivided; flw small, unisexual anemophilous, thus T reduced or lacking, G mostly inferior infl spikes or catkins; fr 1-seeded, mostly nuts ectomycorrhiza; tannins, dihydroflavonols lvs alternate; flw often 4-merous often clawed petals, A often many, 2×K hypogynous (often gynophore); infl racemose myrosin cells, glucosinolates mostly woody; lvs mostly undivided, hydathode teeth flw often 4-merous, K much smaller than C, persisting, intrastaminal disk, G inferior; fr drupaceous diverse iridoids mostly sympetalous nectary gynoecial ovules unitegmic endosperm cellular iridoids common lvs teeth, theoid; nodes unilacunar flw 5-merous, pentacyclic nonhydrolyzable tannins, ellagic acid, hydroquinones lvs opposite, colleters flw corolla convolute in bud indole alkaloids; iridoidslate sympetaly lvs opposite; nodes 1:1; flw mostly monosymmetric A often 2(+2); ethereal oils in gland-headed hairs 6-oxygenated flavones, rosmarinic acid, oligosaccharides: cornoside, verbascoside (acetoside) lvs spiral, simple; nodes unilacunar flw petals plicate; K persisting diverse alkaloids, no iridoids woody; lvs serrate; flw 1-2 ovules/carpel, C± free, K slightly connate fr drupe with broad stigma woody (except Apiaceae) lvs often divided; nodes usu. multilacunar infl mostly umbel; drupe or schizocarp (Apiaceae: mericarp/carpophore) lvs opposite, often basally connate nodes 3:3; buds with scales flw often monosymmetric K persistent in fruit; secoiridoids early sympetaly flw small embryo short G in fe ri or woody; flw 4–5-merous, nectary: disk, A epipetalous, G syncarpous pollen colporate; endosperm helobial; triterpenoids woody; vessels lacking; idioblasts in cortex; flw tepals missing, A∞ G>5 laterally connate with abaxial nectaries; fr aggregate of follicles mostly woody; unisexual, dioecious; lvs evergreen, stomata cyclocytic flw tepals ± uniform or missing; pregnan pseudoalkaloids unisexual, dioecious; lvs toothed, sec. veins palmate flw tepals small to lacking ellagic acid often tendrillar vines; lvs often divided and with glandular teeth A epipetalous, 2 ovules per carpel; raphides, pearl glands berries woody K + C, stylodia free hypanthium, nectary disk cork origin deep-seated endosperm lacking resinous, lignans/neolignans, harman alkaloids woody; dioecious flw small, C valvate, G unilocular; fruit indehiscent iridoids (aucubin), gutta mostly woody; lvs veins proceed to apex & teeth; flw K5–∞, persisting mostly A∞, G mostly slightly connate seeds often with aril; fr often both ventrally/dorsally dehiscent pollen tricolpate flw K/C/P opp A filaments rather narrow anthers basifixed nodes trilacunar stomata anomocytic ethereal oils absent features as in “Early Angiosperms” borAGinAles* Boraginaceae Codonaceae Wellstediaceae Hydrophyllaceae Ehretiaceae (+ Lennoaceae) Cordiaceae Heliotropiaceae (Namaceae) woody; lvs stomata cyclocytic, petiole bundles annular; fr fleshy calcium oxalate as crystals lvs roughly hairy; nodes unilacunar infl scorpioid; mostly 4 ovules isokestose, higher inulins, pyrrolizidine alkaloids A=C, epipetalous polyandry rare, G(2) AcorAles AlismAtAles petrosAviAles DioscoreAles pAnDAnAles liliAles ArecAles poAles commelinAles ZinGiberAles AspArAGAles monocots commeliniDs Alstroemeriaceae Corsiaceae Melanthiaceae Philesiaceae Colchicaceae Liliaceae Petermanniaceae Smilacaceae Bromeliaceae Eriocaulaceae Poaceae Restionaceae Xyridaceae Cyperaceae Juncaceae Rapateaceae Typhaceae (incl. Sparganiaceae) Arecaceae Commelinaceae Haemodoraceae Pontederiaceae Cannaceae Heliconiaceae Marantaceae Strelitziaceae Costaceae Lowiaceae Musaceae Zingiberaceae Amaryllidaceae (incl. Agapanthaceae, Alliaceae) Hypoxidaceae Iridaceae Asparagaceae (incl. Agavaceae, Hyacinthaceae, Ruscaceae) Lanariaceae Orchidaceae Tecophilaeaceae Xanthorrhoeaceae (incl. Asphodelaceae, Hemerocallidaceae) Cyclanthaceae Pandanaceae Velloziaceae Burmanniaceae Dioscoreaceae Nartheciaceae Taccaceae Alismataceae (incl. Limnocharitaceae) Juncaginaceae Ruppiaceae Aponogetonaceae Butomaceae Posidoniaceae Scheuchzeriaceae Araceae Hydrocharitaceae Potamogetonaceae Zosteraceae Petrosaviaceae Acoraceae atactostele (scattered bundles) no secondary thickening mostly herbaceous pollen monosulcate sieve tube plastids with protein crystals sympodial branching vascular bundles in stem scattered lvs parallel-veined, entire no glandular teeth flw pentacyclic, P 3-merous, A opp. P filaments narrow anthers broadly attached, septal nectary; single cotyledon adventitious roots infl spadix with spathe; lvs axils with mucilaginous intravaginal squamules ovules atropous, with epidermal perisperm and copious endosperm; idioblasts with ethereal oils mostly herbs and aquatics; rhizomatous; hydrophilous; intravaginal squamules flw G apocarpous; placentation often laminal; endosperm helobial; embryo large/green often geophytes; anomalous sec. growth capsule or berry seed coat obliterated or with phytomelan often geophytes (bulbs, tubers, rhizomes) flw tepals sometimes spotted, nectaries at tepals; many seeds, seeds coat (testa) cellular phytomelan lacking; fructans in stems, chelidonic acid, steroid saponins often twining vines; lvs often reticulate ovary often inferior, style short, branched; steroid sapogenins/alkaloids some woody (with terminally tufted leaves) flw spadix monopodial, woody; lvs pinnately pseudocompound, reduplicate-plicate intense primary growth, large apical meristem infl with spathe; alkaloids mostly herbaceous; epidermis siliceous; mostly mycorrhiza absent lvs grassy; flw often anemophilous, minute, chaffy, without nectaries flw often irregular; few fertile stamens infl thyrsus of scorpioid cymes phenylphenalenones rhizomatous, large-leafed herbs; pseudostem: central infl flw irregular/monosymmetric, septal nectaries G inferior, A often strongly modified/reduced seeds arillate; silicic acid stem with ring of bundles fr a follicle; East Asia UV-fluorescing cell walls (ferulic/coumaric acids) silicic acid in leaves cuticular waxes often in rodlets aggregated into scallops cerAtophyllAles Ceratophyllaceae aquatic, herbaceous; lvs whorled, no pellucid dots; vessels lacking; monoecious flw T9–10, A∞, G1, 1 apical ovule/carpel, pollen inaperturate, pollen tube branched; hydrophilous woody; vessels absent eustele; nodes sieve tube plastids with starch grains lvs simple, persistent, entire flw parts free, strobilar, perfect, P parts varying, often in threes, weakly differentiated, stamen with broad filaments pollen monosulcate G apocarpous (style short in most) nectariesabsent embryo very small aromatic terpenoids infl cymose ellagic acid lacking el la gi c ac id ta nn in s stipules; nodes 3:3 axial nectary common nodes trilacunar se sq ui te rp en es be nz yl is oq ui no lin e al ka lo id s; em br yo s ac 8 -n uc le at e et he re al o ils in s ph er ic al id io bl as ts (p el lu ci d do ts ) be nz yl is oq ui no lin es a bs en t N fix embryo large, endosperm scanty endosperm nuclear helobial, nectaries when present septal Ca oxalate raphides fr u su al ly 1– fe w -s ee de d Chloranthaceae lvs opposite, interpetiolar stipules; nodes swollen flw small T0–3, A1–5, G1, 1 apical ovule/carpel sApinDAles Anacardiaceae Meliaceae Rutaceae Simaroubaceae Burseraceae Nitrariaceae Sapindaceae mostly woody (silica/silicified) lvs alternate, odd-pinnately compound flw often imperfect, intrastaminal disk; ethereal oils huerteAles Dipentodontaceae Gerrardinaceae Petenaeaceae Tapisciaceae vessel elements: scalariform perforations; mucilage cells lvs margins toothed, stipules cauline flw small, A = and opposite K, ovules 1-2/carpel A n i t A G r A D e pArAcryphiAles Paracryphiaceae bruniAles Bruniaceae Columelliaceae (incl. Desfontainia) escAlloniAles Escalloniaceae mostly woody; infl racemose, C free anthers basifixed, nectary disc woody, evergreen; nodes 1:1 flw polysymmetric, anthers basifixed woody; infl racemose, flw 4-merous, filaments stout, capsule septicidal picrAmniAles Picramniaceae trees; lvs spiral; extrafloral nectaries staminate flw: A = and opposite C bark bitter, anthraquinones embryo large f A b i D s m A l v i D s r o s i D s mostly sympetalous A s t e r i D s l A m ii D s c A m p A n u l i D s e A r l y A n G i o s p e r m s e u D i c o t s e u D i c o t s c o r e Angiosperm Phylogeny Flowering Plant Systematics ________________________________________________________________________________________ - hypothetical tree based on molecular phylogenetic data (June 2015); branch lengths deliberate, not expressing actual time scale - position of many characters on tree unclear - if a character is marked as being a potential synapomorphy at a node/for a clade; this does not mean that all members of that clade possess that character - classification chiefly following APweb and APG III - this poster depicts only the largest and most important of the currently accepted approx. 450 families (according to APweb 2015); for family characteristics see: Kubitzki K, ed. (1990 ff) - References: Stevens PF (2015) APweb – www.mobot.org/MOBOT/research/APweb APG III (2009); Judd W et al. (2007); Simpson M (2010); Soltis DE et al. (2005/2011/2014); Watson/Dallwitz (2015) delta-intkey.com/ * families in Boraginales presented here according to The Boraginales Working Group 2015 § Myrsinaceae and Theophrastaceae again included in Primulaceae by APG III Thanks to Christoph Dobeš, Ray F. Evert, Marc Gottschling, Richard G. Olmstead, Peter H. Raven, Douglas E. Soltis, Peter F. Stevens, Maximilian Weigend, Michael Wink Prof. Dr. Hartmut H. Hilger Dahlem Centre of Plant Sciences (DCPS) Institute of Biology – Plant Morphology and Systematics Freie Universität Berlin Altensteinstr. 6, D-14195 Berlin, Germany Theodor C. H. Cole, Dipl. Biol. Institute of Pharmacy and Molecular Biotechnology Heidelberg University Im Neuenheimer Feld 364 D-69120 Heidelberg, Germany Angiosperm Phylogeny Poster Tracheophte Phylogeny Poster Bryophte Phylogeny Poster pAlmferns GinkGo epheDrA WelWitschiA Gnetum conifers ferns (incl. horsetAils) seeD plAnts lycophytes AnitA GrADe AsteriDs mAGnoliiDs monocots Gymnosperms AnGiosperms fAbiDs mAlviDs lAmiiDs cAmpAnuliDs hornWorts mosses liverWorts rosiDs chlorAnthAles FONTE: Disponível em: <http://www2.biologie.fu-berlin.de/sysbot/poster/poster1.pdf.> Acesso em: 14 jul. 2012. UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 24 Quem foi Carolus Linnaeus? Carolus Linnaeus (1707-1778) foi um botânico, zoólogo e médico sueco, sendo considerado o pai da taxonomia moderna por criar a classificação científica e a nomenclatura binomial. Lineu é conhecido na Suécia pelo nome Carl von Linné, em inglês por Carl Linnaeus e em português Carlos Lineu. O seu nome totalmente latinizado, Carolus Linnaeus, foi-lhe atribuído após nobilitação em 1757. Na literatura científica, é utilizada a abreviatura “L.” para identificá-lo. A sua principal obra, a Systema Naturae, teve 12 edições durante a sua vida, com a primeira edição em 1735. Nesta obra, a natureza é dividida em três reinos: mineral, vegetal e animal. Para sistematizar a natureza, em cada um dos reinos Lineu usou um sistema hierárquico de cinco categorias: classe, ordem, gênero, espécie e variedade. Outra grande obra de Lineu, Species Plantarum, é considerada o ponto de partida do sistema de classificação binomial, e tornou-se um trabalho de suma importância na sistemática de plantas vasculares. FONTE: Disponível em: <www.wikipedia.org>. Acesso em: 11 ago. 2010. AUTOATIVIDADE FIGURA 9 – RETRATO DE CAROLUS LINNEAUS, FUNDADOR DA CLASSIFICAÇÃO BIOLÓGICA FONTE: Disponível em: <http://twixar.me/sc1m>. Acesso em: 11 ago. 2010. Agora é sua vez acadêmico(a)! Que tal você fazer uma pesquisa e conhecer mais sobre a vida desse grande pesquisador do século XVIII, cujas contribuições são importantes até hoje? Pesquise em livros ou faça uma busca na internet e veja o que você descobre sobre esse incrível naturalista! TÓPICO 2 | SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO 25 LEITURA COMPLEMENTAR SISTEMÁTICA MOLECULAR X PROCESSOS DE ESPECIAÇÃO Loreta Brandão de Freitas A especiação é o processo que leva ao aumento da diversidade de organismos. Entender os padrões gerais e o processo de especiação é fundamental para explicar a diversidade da vida. As questões principais neste tema incluem: quais são as causas gerais da especiação? Como as taxas de especiação variam ao longo do tempo, entre os diferentes grupos taxonômicos e nas diversas áreas geográficas? Tais questões são bastante difíceis de responder, porque a observação direta é muitas vezes impossível e os registros fósseis nem sempre estão disponíveis. A expansão dos estudos em filogenia molecular nos últimos anos tem permitido uma nova abordagem para este problema. As árvores filogenéticas, particularmente aquelas que incluem todas as espécies de um grupo taxonômico maior, fornecem um registro indireto dos processos de especiação. Aliadas às informações sobre características geográficas e ecológicas, permitem reconstituir os caminhos evolutivos dentro do grupo e as causas da especiação. Além disso, árvores baseadas em sequências de DNA contêm informações sobre o tempo dos eventos de especiação. Os estudos filogenéticos da especiação focalizam as relações evolutivas das espécies dentro de grupos taxonômicos maiores, como gêneros. Os nós internos das árvores refletem a especiação, permitindo inferir quem evoluiu de quem e quando. A reconstrução filogenética a partir de resultados moleculares tem se mostrado uma ferramenta bastante útil no entendimento do processo de especiação, mas dois pontos fundamentais devem ser considerados com especial cuidado: o tamanho amostral e a condição de espécie. O tamanho da amostra refere-se à possibilidade de inserir erros na filogenia devido a não inclusão de espécies raras, enquanto que a condição de espécie está relacionada com as divergências entre os diferentes taxonomistas. Diversas metodologias de análise e a inclusão de grande número de caracteres têm tentado contornar tais dificuldades. A descrição da história das espécies determinada por análises genealógicas associadas a estudos filogeográficos tem contribuído para aumentar a precisão no estabelecimento dos mecanismos de especiação.FONTE: FREITAS, L.B. Sistemática molecular x processos de especiação. In: 55º CONGRESSO NACIONAL DE BOTÂNICA, Anais... Viçosa, 2004. Mesa redonda Sistemática Molecular de plantas – aplicações e perspectivas no Brasil. 26 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico você estudou que: ● Sistemática é o estudo científico da diversidade dos organismos e de todas as relações entre eles. ● Taxonomia é a ciência que elabora as leis da classificação. ● Existem vários sistemas de classificação: artificial, natural e filogenética. ● O objetivo inicial da classificação era reunir as plantas em táxons. Somente anos depois passou-se a respeitar as relações evolutivas. ● A classificação artificial considerava as semelhanças estruturais e anatômicas entre as espécies. ● O sistema natural, além das semelhanças estruturais e anatômicas, avaliava os aspectos evolutivos, reprodutivos, fisiológicos e celulares da espécie. ● Atualmente, a classificação dos seres vivos é feita pela análise filogenética baseada nas relações de parentesco dos organismos a partir dos registros de fósseis que, ao mesmo tempo, os compara quanto às características genéticas e às semelhanças funcionais. 27 AUTOATIVIDADE QUADRO 3 – CARACTERES Caracteres Táxon Xilema e floema Lenho Sementes Flores Musgos Samambaias Pinheiros Carvalhos FONTE: A autora 1 Procure na literatura ou faça uma busca na internet e defina, sucintamente, os seguintes termos: a) Taxonomia: b) Sistemática: c) Identificação: d) Classificação: e) Homologia: f) Análogo: 2 Existe alguma diferença entre identificar e classificar? 3 Observe o cladograma a seguir. Ele mostra as relações filogenéticas entre musgos, samambaias, pinheiros e carvalhos, indicando as características compartilhadas que apoiam os padrões de relações. A partir dele, preencha o quadro a seguir, colocando + para o estado de caráter Presente (condição derivada) e – para o estado de caráter Ausente (condição ancestral). 28 29 TÓPICO 3 NOMENCLATURA BOTÂNICA UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO Apesar de sua cooperação para a taxonomia e sistemática, Lineu é mais bem conhecido pela introdução do método binomial (RAVEN et al., 2001) técnica ainda utilizada, embora com algumas modificações, para formular o nome científico das espécies. Os nomes científicos são empregados vastamente nas áreas biológicas, especialmente no campo da Sistemática. Antes de Lineu, estavam em uso nomes extensos, compostos por um nome genérico e por uma frase descritiva da própria espécie (a differentia specifica) muito dificultosa. Esses nomes não eram imóveis e estáveis, já que cada autor parafraseava o descritivo, acentuando os caracteres que considerava mais relevantes. O objetivo do nome científico é sua utilização como veículo de comunicação universal, ou seja, o nome deve permitir, por exemplo, que se pense imediata e inequivocamente nos conceitos esperados, caracteres morfológicos ou mesmo no posicionamento hierárquico, através da compreensão do sufixo que acompanha o nome da família ou das categorias superiores. Amigo(a) acadêmico(a), você já parou para pensar sobre uma possível interpretação equivocada que pode nos trazer o uso de nomes populares para a identificação dos vegetais? Muitas plantas recebem denominações regionais variadas, o que pode acarretar em erros de identificação. As confusões se devem ao fato de uma mesma planta possuir vários nomes, como, por exemplo, Manihot, conhecida no sul por aipim ou mandioca e mais ao norte por macaxeira ou, ainda, um nome popular pode ser utilizado para representar plantas distintas, como acontece com Cymbopogon citratus e Melissa officinalis, ambas denominadas de erva-cidreira. ATENCAO Há organizações internacionais que determinam as regras de nomenclatura por meio de códigos distintos para os diversos campos da Biologia Sistemática. Dessa maneira, para a Botânica (aqui incluindo ainda as algas procarióticas e fungos) existe o Código Internacional de Nomenclatura Botânica (CINB, 2010). UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 30 2 O CÓDIGO INTERNACIONAL DE NOMENCLATURA BOTÂNICA (CINB) O estudo da legislação nomenclatural e as propostas de modificações no Código Internacional de Nomenclatura Botânica são discutidos e aprovados durante congressos internacionais de Botânica. Essa revisão e atualização ocorrem periodicamente, em intervalos regulares. Existem, portanto, várias edições do Código de Botânica desde o estabelecimento das Regras de Nomenclatura. Cada nova edição do Código anula as precedentes [...]. O Código é, portanto, dinâmico e não constitui um conjunto estável e fixo de leis. O Código visa, fundamentalmente, estabelecer um método estável de denominação dos grupos taxonômicos, evitando e rejeitando nomes errôneos ou supérfluos e, ainda, nomes que possam causar confusão. (GUIMARÃES, 2010, p. 2) Mas será que apenas as plantas se beneficiam do Código Internacional de Nomenclatura Botânica? Pense nisso! A partir de primeiro de janeiro de 2012 esse importante documento passou a ser denominado de Código Internacional de Nomenclatura para Algas, Fungos e Plantas. DICAS Caro(a) acadêmico(a), para aprofundar seu conhecimento sobre a Nomenclatura Botânica, sugerimos a leitura do Código Internacional de Nomenclatura para Algas, Fungos e Plantas na íntegra, em sua última versão traduzida para língua portuguesa. Disponível em: https://www.researchgate.net/publication/332876477_Codigo_Internacional_ de_Nomenclatura_para_algas_fungos_e_plantas_Codigo_de_Shenzhen_-_Traducao_2018. Acesso em: 11 ago. 2021. De acordo com o Código, toda a Nomenclatura Botânica está baseada em seis princípios. Os princípios constituem o embasamento da nomenclatura e, portanto, se um nome fere qualquer dos princípios deve ser rejeitado. Vejamos esses seis princípios que o código traz: 1 - A Nomenclatura Botânica é independente da Zoológica e Bacteriológica. 2 - A aplicação de nomes de grupos taxonômicos é determinada por meio de tipos nomenclaturais. Para evitar ambiguidade e permitir resolver eventuais conflitos de identificação, cada nome botânico é ligado a um espécime tipo, quase sempre uma planta herborizada e arquivada num herbário de referência. TÓPICO 3 | NOMENCLATURA BOTÂNICA 31 3 - A nomenclatura de um grupo taxonômico está baseada na prioridade de publicação, ou seja, quando dois ou mais nomes se referem ao mesmo táxon deve, como regra, ser considerado legítimo o mais antigo, desde que este esteja de acordo com as regras. Os demais nomes são considerados sinônimos ou sinonímias. 4 - Cada grupo taxonômico tem apenas um nome correto, qual seja o nome mais antigo que esteja conforme as regras, exceto em casos específicos, assegurando que cada grupo taxonômico (“táxon”, plural “taxa”) de plantas, algas, cianobactérias e fungos tenham um único nome, garantindo certa estabilidade e universalidade. 5 - Os nomes científicos de grupos taxonômicos são tratados em latim, independentemente de sua origem. Ele é aceito em todas as línguas, o que facilita a comunicação entre pessoas de diferentes nacionalidades e idiomas. 6 - As Regras de Nomenclatura são retroativas, a menos que expressamente limitadas. FONTE: Adaptado de: Guimarães (2010, p. 2) Logo em seguida, o Código apresenta em detalhes esses princípios, o que corresponde aos artigos. Na última edição são apresentados 62 artigos: Os nomes que infringem algum artigo devem ser rejeitados por serem ilegítimos. Alguns artigos são complementados por recomendações, que tratam de pontos complementares [...]. As recomendações indicam o melhor procedimento a seguir [...]. O Código inclui também exemplos, inseridos nas partes correspondentes, que visam à ilustração dos artigos e as recomendações. (GUIMARÃES, 2010, p. 2). 3 TIPOS NOMENCLATURAIS Toda espécie deve possuir um espécime tipo ou holótipo depositado em um herbário. O holótipo é o exemplar de referência e a ele está “amarrado” o nome da espécie. É o exemplar que o autor escolhepara fazer a descrição original. Se esse holótipo possuir uma duplicata, essa duplicata receberá o nome de Isótipo (lembrando que, para ser considerada uma duplicata, deve possuir o mesmo número de coleta do holótipo). Em grande parte dos casos, o material tipo é composto por mais de um indivíduo da mesma espécie, coletados no mesmo local (localidade tipo) e na mesma data. Esses exemplares formam a chamada série sintípica. Quando isso ocorre, designa-se um dos exemplares para ser o holótipo, sendo os exemplares restantes designados de parátipos. UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 32 Se o holótipo da série sintípica não for indicado pelo autor ou se o mesmo for destruído, os exemplares passam a ser conhecidos por Síntipos e pode-se eleger algum exemplar para substituir o holótipo. Esse exemplar é nomeado de Lectótipo. Se todo material original estiver desaparecido ou for perdido, um espécime (Neótipo) é selecionado para servir como Tipo. 4 UNIDADES DE CLASSIFICAÇÃO Cada organismo pertence a uma espécie e é enquadrado em diferentes categorias taxonômicas. As principais são: QUADRO 4 – CATEGORIAS TAXONÔMICAS FONTE: A autora Reino → Divisão → Classe → Ordem → Família → Gênero → Espécie Vejamos como exemplo a classificação do milho: Reino: Plantae Divisão: Magnoliophyta Classe: Liliopsida Ordem: Poales Família: Poaceae Gênero: Zea Espécie: Zea mays FIGURA 10 – MILHO FONTE: Disponível em: <http://www. mulherbeleza.com. br/wp-content/ uploads/2009/06/ milho.jpg>. Acesso em: 11 ago. 2010. 5 REGRAS DE NOMENCLATURA VEGETAL Vejamos agora as regras mais utilizadas da nomenclatura, de acordo com o CINB. • “As categorias que vão de Reino até Gênero são designadas por apenas uma palavra, escrita com a inicial maiúscula” (GUIMARÃES, 2010, p. 5). Exemplo: Ordem Rosales (ordem onde está inserida a rosa), Família Arecaceae (família das palmeiras). • Recomenda-se o uso de sufixos para cada categoria taxonômica. O quadro a seguir apresenta as regras de construção de sufixos mais comumente aceitos. TÓPICO 3 | NOMENCLATURA BOTÂNICA 33 • Quando não se sabe ou não se quer escrever o nome do epíteto específico, mas apenas o do gênero, acrescenta-se “sp.” (singular) ou “spp.” (plural, quando você quiser se referir a todas as espécies daquele gênero). Atenção: sp não deve ser grifado e sempre seguido por ponto. Ex.: Aspidosperma sp. (peroba), Archontophoenix sp. (palmeira-real). • Quando aparecer um nome científico composto por três palavras (nomenclatura tríplice), a palavra excedente pode representar: Subgênero: quando está escrita entre parênteses e com inicial maiúscula, entre gênero e epíteto específico, em itálico. Ex.: Hemitelia (Nephelia) setosa ↑ ↑ ↑ Gênero Subgênero Epíteto Subespécie: quando está escrita com inicial minúscula, depois do epíteto específico, em itálico. Ex.: Pisum sativum subsp. sativum Clusia criuva subsp .parviflora ↑ ↑ ↑ Gênero Epíteto Subespécie Obs.: a mesma regra é válida para variedade. Veja: Pisum sativum var. macrocarpon ↓ ↓ ↓ Gênero ep. específico variedade Assim, um Trinomial pode representar:- Gênero + subgênero + epíteto específico Gênero + epíteto específico + ep. subespecífico QUADRO 5 – SUFIXOS PARA CATEGORIAS TAXONÔMICAS Táxon Plantas Algas Fungos Divisão -phyta -mycota Subdivisão -phytina -mycotina Classe -opsida -phyceae -mycetes Subclasse -idae -phycidae -mycetidae Superordem -anae Ordem -ales Subordem -ineae Infraordem -aria Superfamília -acea Família -aceae Subfamília -oideae Tribo -eae Subtribo -inae FONTE: Judd et al. (2008, p. 547) UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 34 • “Para gênero e táxons inferiores os nomes devem ser destacados, ou seja, escritos em itálico” (GUIMARÃES, 2010, p. 5), negrito ou sublinhado. Exemplo: Androtrichum trigynum (espécie cujo nome popular é junco-da-praia). • “As espécies são designadas por um binômio, formado pela união do nome genérico (prenome) a um epíteto específico, escrito com inicial minúscula. Epíteto é qualquer palavra subsequente (abaixo) ao nome genérico” (GUIMARÃES, 2010, p. 5). Isso quer dizer que o nome científico se refere à união do gênero com o epíteto específico. Exemplo: Euterpe edulis ↑ ↑ Nome genérico epíteto específico • Quando o epíteto for composto por duas ou mais palavras essas devem ser conectadas por hífen. Exemplos: Atropa bella-dona, Coix lacrima-jobi. • O nome do autor não faz parte do nome científico da planta, sendo citado para fim de maior precisão. Essa citação não é destacada. Exemplos: Euterpe oleracea Martius, Zea mays Linnaeus. • O nome do autor pode aparecer de forma abreviada, porém longa o suficiente para que não haja equívocos. “O nome do autor é quase sempre abreviado pela seguinte fórmula: primeira sílaba + primeira letra da segunda sílaba, acrescentando-se uma segunda letra se esta última não for uma consoante” (GUIMARÃES, 2010, p. 6). Alguns pesquisadores, devido à sua importância e popularidade, tiveram seus nomes abreviados fora dessa regra, como: Lineu (cuja abreviação é L.) Exemplos: Lamarck - Lam.; Jussieu - Juss.; Richard – Rich; Martius – Mart. DICAS Caro(a) acadêmico(a), quer saber mais sobre formas abreviadas de nomes de autores botânicos? Acesse o site <http://pt.wikipedia.org/wiki/Lista_de_abreviaturas_do_nome_de_bot%C3%A2nicos_e_ micologistas> e veja a lista de abreviações. ● “Na primeira vez em que for mencionado no texto em uma publicação taxonômica, o nome das categorias de família, gênero e espécie, assim como para as divisões destas, deve incluir o autor(es) correspondente(s)”.(GUIMARÃES, 2010, p. 6). Quando forem dois autores, suas abreviações devem ser unidas por “et”. É comum colocarem também o símbolo & entre os autores. Exemplo: Archontophoenix cunninghamiana Wendl. et Drude, Sambucus australis Cham. & Schltdl. TÓPICO 3 | NOMENCLATURA BOTÂNICA 35 ● No caso de uma espécie ser descrita originalmente dentro de um determinado gênero e após uma revisão ser mudada de gênero, o nome do primeiro autor deve ser mantido dentro de parênteses, seguido do nome do autor que efetuou a mudança. Por exemplo: Lineu descreveu o pinheiro-canadense como Pinus canadensis. Ao pesquisar essa planta, Carrière percebeu que, na verdade, tratava-se de uma espécie do gênero Tsuga. Por esse motivo, a espécie passou a ser denominada de Tsuga canadensis (L.) Carrière. ● Espécies que receberam o nome sem ter sido descrita, aparecem, primeiramente, o autor, a palavra ex seguida pelo responsável pela descrição. Exemplo: Maytenus ilicifolia Martius ex Reissek. ● “A origem híbrida é indicada pelo uso do sinal de multiplicação X [...]. Exemplo: Agrostis stolonifera L. x Polypogon monspeliensis (L.)” (GUIMARÃES, 2010, p. 6). DICAS Caro(a) acadêmico(a), para saber um pouco mais sobre gêneros e espécies brasileiras, entre no site do jardim Botânico do Rio de Janeiro e veja a lista das espécies de plantas conhecidas do nosso país. Disponível em: <http://floradobrasil.jbrj.gov.br/search>. Acesso em: 11 ago. 2010. LEITURA COMPLEMENTAR BOTÂNICA: ALTERAÇÕES NO PRÓXIMO CÓDIGO INTERNACIONAL DE NOMENCLATURA BOTÂNICA (CÓDIGO DE VIENA, 2006) Jefferson Prado Durante a semana que antecede o Congresso Internacional de Botânica, a cada seis anos, é realizada a Sessão de Nomenclatura, organizada pela Internacional Association for Plant Taxonomy (IAPT), onde são decididas as modificações do Código Internacional de Nomenclatura Botânica, ou seja, as regras que governam os nomes das plantas. A última Sessão de Nomenclatura foi realizada em Viena, Áustria, em julho de 2005, em celebração aos 100 anos da reunião do primeiro Congresso Internacional de Botânica nesta mesma cidade. As mais de 310 propostas de modificações do Código foram publicadas na Taxon duranteos anos de 2003 e 2004, e uma sinopse encontra-se no primeiro fascículo do volume 54 (2005) da mesma revista (pp. 215-250), onde seus editores, J. McNeill e N. Turland, as comentam e mencionam suas possíveis consequências, dando sua opinião favorável, desfavorável ou neutra. Tais comentários exercem 36 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA uma grande influência na opinião daqueles que votam as propostas em primeira instância, via correio. Outras dez ou mais propostas foram apresentadas durante a Sessão de Nomenclatura com a anuência de pelo menos cinco participantes. Essas propostas foram apresentadas à Assembleia e julgadas ao final da Sessão. Estão capacitados para votar, de forma preliminar, pelo correio, os autores das propostas, os sócios da IAPT (cerca de 1.500) e os membros dos comitês permanentes de nomenclatura. A votação prévia é muito importante porque, se uma determinada proposta for aceita ou rejeitada por 75% ou mais dos votos, sua aceitação ou rejeição é automática; caso contrário, sua aprovação dependerá de uma segunda votação durante a Sessão de Nomenclatura, que inclusive pode modificar a proposta original. Representantes de instituições credenciadas (aquelas registradas no Índex Herbariorum) também votam durante a realização da Sessão de Nomenclatura, e o valor do voto institucional varia de 1 a 7, sendo que não é permitido o acúmulo de mais de 14 votos institucionais por representante. Todos aqueles inscritos para participar da sessão de Nomenclatura têm direito a voto, e este vale 1. Dentre as mais de 310 propostas em julgamento, muitas foram aprovadas outras rejeitadas e várias foram delegadas ao Comitê Editorial do Código de Viena. Esse comitê deve estudar os efeitos dessas propostas sobre o Código como um todo e elaborar a redação final dos artigos. Boa parte das propostas para modificação do Código referia-se aos artigos 60 e 62, ou seja, aqueles que tratam de ortografia e gêneros gramaticais dos nomes. A maioria dessas propostas foi repassada para a decisão do Comitê Editorial. As demais propostas que se referiam ao restante do Código e que não atingiram 75% de rejeição foram exaustivamente discutidas na sessão de Nomenclatura. Cabe destacar que muitas propostas tratavam de casos especiais de fungos com ciclo de vida complexo, fósseis e microfósseis e outras de nomes supragenéricos e a necessidade de um maior número de níveis hierárquicos. Algumas propostas foram apenas para simplificar a redação sem alterar o sentido da regra. Outras foram para adicionar exemplos para melhor explicitar a aplicação dos artigos. Dentre as principais modificações, a primeira refere-se à introdução de um glossário no código. O objetivo principal desse glossário é ajudar no entendimento e não apresentar definições de termos, uma vez que os mesmos encontram-se definidos ao longo do corpo do Código. Duas outras novidades foram: a) a modificação da definição do termo morfotáxon (Artigo 1.2 + Nota 1), que excluiu as diatomáceas; b) a introdução da Recomendação 5ª, que sugere a padronização das abreviaturas dos diferentes níveis hierárquicos (p.e., cl. = classe; ord. = ordem; tr. = tribo; fam. = família, etc.). Esta última novidade não modifica em nada o Código, porém facilita seu uso. TÓPICO 3 | NOMENCLATURA BOTÂNICA 37 Em relação às datas dos pontos de partidas para os estudos nomenclaturais (artigo 13), houve uma pequena, mas importante modificação: foi aceito que a data do ponto de partida para os nomes supragenéricos de Spermatophyta, Pteridophyta e Bryophyta (excluindo-se os musgos) seja 4 de agosto de 1789, a data de publicação do Genera plantarum de Jussieu. A publicação de novidades nomenclaturais somente em meio eletrônico ainda não é considerada como efetiva, segundo o código de Viena (art. 29.1). Entretanto, uma nova recomendação (recomendação 29A) foi introduzida, e esta se refere aqueles periódicos que possuem versões eletrônicas distribuídas na Web. Observa-se que a introdução dessa recomendação já é um primeiro passo para a aceitação de publicações eletrônicas no futuro, porém a publicação também em matéria impressa deverá persistir como um requisito básico para publicação efetiva. O novo artigo 30.5, retroativo a 1º de janeiro de 1953, estabelece que a publicação de um trabalho independente e não seriado, tal como uma tese submetida à universidade ou instituto para obtenção de uma titulação acadêmica, não se constitui em publicação efetiva, a menos que haja uma declaração explícita sobre isso no trabalho (referindo-se aos requisitos do Código para publicação efetiva) ou uma outra evidência interna de que o seu autor ou editor considere o mesmo como uma publicação efetiva. Uma nova nota (Nota 2) e vários exemplos novos (Exemplos 6-10) foram adicionados ao Código para explicitar a aplicação dessa nova regra. O único conceito totalmente novo introduzido no Código encontra-se no artigo 32.4, que prevê que quando for duvidoso se uma “declaração descritiva” satisfaz ou não os requisitos do art. 32.1 (d) para uma descrição ou diagnose (essa situação é chamada de nomina subnuda), uma consulta para decisão posterior deve ser submetida ao comitê do grupo taxonômico apropriado. Essa decisão seguirá os mesmo trâmites de nomes rejeitados, conservados ou sancionados e só passará a ser definitiva após a aprovação do Congresso Internacional de Botânica. Autores e editores deverão estar atentos aos novos requisitos para publicação válida de combinações novas, de acordo com os novos requisitos do artigo 33. O artigo 37 sofreu algumas alterações, e um aspecto novo e importante é que, segundo o art. 37.4, o tipo de um nome de uma espécie nova ou de um táxon infraespecífico (excetuando-se os fósseis) pode ser uma ilustração, antes de 1º de janeiro de 2007, e, a partir dessa data, o tipo deve ser um espécime (exceto como previsto no art. 37.4). Nesse último artigo, está previsto que o tipo do nome de uma espécie nova ou táxon infraespecífico de algas ou fungos microscópicos (excetuando- se os fósseis) pode ser uma ilustração efetivamente publicada, se houver dificuldades técnicas de preservação ou se for impossível preservar um espécime que deveria mostrar as características atribuídas ao táxon pelo autor do nome. 38 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA A nova redação do Artigo 59 prevê a epitificação de fungos com ciclo de vida pleomórfico. O epítipo deve ser sempre um representante da fase sexuada meiótica (teleomorfa). A prioridade de nomes competidores de teleomórficos tipificados ou epitificados segue o Princípio III, exceto aqueles nomes de teleomórficos tipificados publicados antes de 1º de janeiro de 2007 que têm prioridades sobre os nomes de anamórficos tipificados e, subsequentemente, epitipificados após 1º de janeiro de 2007 pelos telomórficos. A Divisão III do Código também sofreu modificações após muitos anos sem alteração. Os Comitês Permanentes de Nomenclatura de Spermatophyta e Pteridophyta foram unidos e passou a ser denominados de Comitê para Plantas Vasculares (Committee for Vascular Plants). A função desses comitês é julgar as propostas de conservação e rejeição de nomes dos respectivos grupos taxonômicos. Ao final da Sessão de Nomenclatura surgiu uma proposta, encabeçada pelo Dr. Jorge Fontella, do Museu Nacional do Rio de Janeiro, que visava à possibilidade da participação de algumas instituições não credenciadas na IAPT, através dos votos institucionais, nas decisões da Sessão de Nomenclatura. A proposta foi aceita e inclui-se uma nota de rodapé, na Div. III 4(b(2)) que esclarece que qualquer instituição não credenciada e para votar na sessão de Nomenclatura pode requerer antecipadamente seu voto(que poderá valer 1 ou mais) junto o escritório de Nomenclatura da IAPT. No momento de solicitar o voto, a instituição solicitante deverá também informar as suas atividades em taxonomia, tais como número de exemplares no seu herbário e número de doutores envolvidos diretamentenas atividades dessa coleção. Essas informações definirão o número de votos que a instituição terá direito. Por fim, todos os apêndices do Código sofreram modificações, tendo em vista os vários nomes de famílias, gêneros e espécies que foram conservados e rejeitados nos últimos seis anos, após a publicação do Código de St. Louis, em 2000. O Código de Viena possui 94 páginas a mais que o anterior e isso é o reflexo basicamente do aumento dos apêndices. Os apêndices também foram renumerados da seguinte forma: Apêndice I e Apêndice IIA e IIB continuaram iguais; Apêndice IIIA passou a ser Apêndice III; o Apêndice IIIB passou a ser o Apêndice IV; o Apêndice IV passou a Apêndice V; o Apêndice V agora é o Apêndice VI. Um novo Apêndice foi introduzido (Apêndice VII – Glossário). Os índices de nomes científicos e de assuntos do novo Código também trazem inúmeras modificações. Essas alterações foram correções e adições. FONTE: PRADO, J. Botânica: alterações no próximo Código Internacional de Nomenclatura Botânica (Código de Viena, 2006). In: MARIATH, J.E.A.; Santos, R.P. (Orgs.). Os avanços da Botânica no início do século XXI: morfologia, fisiologia, taxonomia, ecologia e genética. Conferências Plenárias e Simpósios do 57º Congresso Nacional de Botânica, Porto Alegre, 2006. p. 292. 39 RESUMO DO TÓPICO 3 Neste tópico você estudou que: ● Um nome científico é como um rótulo, sendo utilizado somente para identificar uma espécie e não para descrevê-la, podendo, por si só, nem ser descritivo. ● Os nomes científicos de grupos taxonômicos são tratados em latim. ● As plantas são identificadas cientificamente por um binômio, baseado na prioridade de publicação, no qual a primeira palavra é o gênero e a segunda o epíteto específico, apresentados de maneira destacada no texto. ● As normas e recomendações que governam a atribuição formal da nomenclatura binomial às espécies na área da Botânica e Micologia se encontram no Código Internacional de Nomenclatura Botânica (CINB ou em inglês ICBN), que é autônomo, ou seja, é independente de códigos apresentados a outras áreas. ● O Código tem como objetivo garantir que cada grupo taxonômico (“táxon”, plural “taxa”) tenha um único nome, reconhecível e aceito em todo o mundo. ● As espécies agrupam-se em gêneros, esses em famílias, as famílias em ordens, as ordens em classes, as classes em divisões e as divisões agrupam-se em reino. ● Recomenda-se o uso de sufixos para cada categoria taxonômica. ● O nome do autor ou sua forma abreviada deverá aparecer não destacado, seguido do nome científico. 40 AUTOATIVIDADE 1 Quais são as “taxa” fundamentais? 2 Qual táxon é o mais amplo? E o mais específico? 3 De acordo com a terminação, diga qual é o táxon indicado a seguir: a) Arecaceae: b) Magnoliopsida: c) Rosales: d) Magnoliophyta: e) Mimosoideae: f) Basidiomycota: 4 O nome científico de uma planta é um binômio. O que isso significa? 5 Como deve ser escrito o gênero? E o epíteto específico? 6 Considerando o princípio da prioridade, assinale os nomes válidos para as espécies a seguir, que possuem as seguintes sinonímias: a) ( ) Aristolochia gardens Lineu (1856). ( ) Aristolochia glabra Benton (1873). b) ( ) Gaudinia hispanica Stace & Tutin (1967). ( ) Gaudinia holosica Moore (1952). c) ( ) Omphalobium ovatifolius Martius (1817). ( ) Omphalobium glabratum A. DC. (1978). 41 7 Em que língua se escreve o nome científico? Por quê? 8 Qual o inconveniente do uso do nome vulgar das plantas? 9 Corrija os nomes das espécies (a ordem dos nomes está escrita corretamente, mais de dois nomes é subespécies): a) Araucária angustifpolia (Pinheiro-do-Paraná): b) Clúsia Criuva Parviflora (Mangue-de-Formiga): c) Cedrela Físsilis (Cedro): d) Allium cepa (Cebola): e) Virola Bicuhyba (Bicuíba): f) Ílex Paraguariensis (Erva-Mate): 10 Considerando as regras de nomenclatura que regem a escrita dos nomes científicos, corrija as informações que estiverem erradas e escreva corretamente o nome da espécie e sua autoria. a) A espécie Heliconia chartacea foi descrita por Lane, no entanto, o autor publicou o nome da espécie de maneira incorreta e Barreiros a corrigiu. b) O lírio-da-paz, pertencente à família Araceae, foi descrito por Dryand como pothus cannifolia, contudo Schott transferiu esse táxon para o gênero spathiphyllum. c) Planch e Triana, em suas pesquisas, descreveram clúsia, uma Angiosperma, como clúsia fluminensis, pertencente à família Clusiaceae. d) Mureré é o nome popular da espécie Alsima flava descrita por Linné, uma Angiosperma da família Limnocharitaceae. Buchenau transferiu seu gênero para Limnocharis. e) A espécie herbácea maranta eximia, nativa do Brasil, conhecida do caetê- metálico, foi descrita por Mathieu em 1962. Esta espécie, mais tarde, foi transferida por Körn para o gênero Calathea. f) Coco-de-praia ou buriri, uma palmeira da família Arecaceae, foi denominada de Cocos Arenaria por Gomes, e Kuntze, posteriormente, através de pesquisas taxonômicas, transferiu esse táxon para o gênero allagoptera. g) Bertol descreveu pela primeira vez o nosso pinheiro-brasileiro como columbea Angustifolia, passando para o gênero Araucaria, efetuado por Kuntze. 42 h) Cordia glabrata é uma espécie conhecida popularmente por louro- preto que foi designada por Martius pelo nome gerascanthus glabrata. Porém, De Candolle, posteriormente, através de pesquisas taxonômicas, acomodou G. glabrata no gênero Cordia. i) Outra espécie de louro, conhecido como louro-pardo, foi descrita por Vell. como Cordiada trichotoma. Arráb. foi o autor que mudou o gênero do louro-pardo para cordia, sendo que Steud. percebeu que Arráb. havia descrito o nome da espécie de maneira incorreta e a corrigiu. j) Piptadenia columbrina, conhecida como angico-branco, foi descrita por Vell. Brenan mudou para o novo gênero anadenanthera. k) Ruiz e Pav., companheiros de pesquisa, descreveram a espécie caballeria Ferruginea, a capororoca, pertencente à família Myrsinaceae. Mais tarde, a espécie C. Ferruginea foi transferida pelo pequisador Mez para o gênero rapanea. l) Saggio Molina em 1782 descreveu a araucária-do-chile, assim conhecida popularmente. Koch transferiu o gênero desta araucária, ficando então conhecida cientificamente como Araucária araucana. m) Hassler descreveu Marica cândida, conhecida popularmente como íris- da-praia. Sprague considerou essa espécie como pertencente ao gênero neomarica. n) Nossa bicuíba foi denominada Myristica bicuhyba por Schott, 1927, passando para o gênero Virola em 1997, efetuado por Warburg. o) Cyphomandra divaricata é uma espécie que foi designada por Martius em 1829 pelo nome Witheringia divaricata. Porém, Sendtner, posteriormente, através de pesquisas taxonômicas, acomodou W. divaricata no gênero Cyphomandra. p) Selaginela umbrosa pertencente à família Selaginellaceae foi descrita por Lem. Contudo, este autor publicou o nome da espécie de maneira incorreta e o erro foi corrigido por Heiron. q) O brinco-de-princesa-da-mata foi descrita por Vell. como quelusia regia. Munz transferiu esse táxon para o gênero Fuchsia. r) Standl. e seu amigo Steyerm. descreveram a espécie chamaedorea brachypoda, cujo nome popular designaram como bambuzinho, pertencente à família Arecaceae. s) Nees descreveu Oredaphne spixiane, conhecida como canela ou louro, que foi transferida para o gênero ocotea por Mez. 43 TÓPICO 4 COLEÇÕES BOTÂNICAS UNIDADE 1 1 INTRODUÇÃO Você já colecionou ou coleciona alguma coisa? Moedas, figurinhas, selos, bonecas, carrinhos etc. Que tal colecionar plantas herborizadas? Os taxonomistas do século XXI, além de descobrir, descrever e inventariar a diversidade de espécies do mundo, concentram seus esforços nas análises e sínteses dessas informações. Descrever e classificar todas as espécies vivas do planeta ainda são grandes desafios científicos. De acordo com Peixoto e Morim (2010, p. 22), “estima-se em 264 mil a 279 milo número de espécies de plantas conhecidas no mundo, ou seja, de espécies formalmente descritas e documentadas em coleções biológicas [...]”. Para o Brasil, são descritas 45,3 mil a 49,5 mil, o que equivale a 14% da diversidade vegetal do mundo. “Os documentos que certificam a diversidade e a riqueza da flora de uma determinada região ou país encontram-se depositados em coleções botânicas. Essas coleções são bancos de materiais (espécimes ou exemplares) vivos ou preservados e os dados a eles associados” (PEIXTO, 2003, p. 22). Dessa maneira, podemos classificar as coleções botânicas em: ● Coleções vivas – como jardins botânicos, arboretos, bancos de germoplasma. ● Coleções preservadas – como herbários, que incluem as carpotecas, xilotecas, palinotecas. As coleções “[...] são ferramentas imprescindíveis para o trabalho dos taxonomistas e apoio indispensável para muitas outras áreas do conhecimento”. (PEIXOTO; MORIM, 2010, p. 22) 44 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 2 UMA COLEÇÃO BOTÂNICA ESPECIAL: OS HERBÁRIOS A palavra herbário vem do latim, herbarium (plural herbaria) (MONTEIRO; SIANI, 2009). Significado original refere-se a um livro sobre plantas medicinais. “Acredita-se que Lucas Ghini, no século XVI, um médico e professor de Botânica italiano, tenha sido o primeiro a secar as plantas em prensas e montá-las sobre papel, para servirem como registro documentado”. (MONTEIRO; SIMAS, 2009, p. 25). No século XVII, o termo herbário começou a ser usado para designar coleções de plantas secas. Essa terminologia foi adotada e amplamente difundida por Lineu. No princípio, os herbários eram, na grande maioria, propriedades particulares. Apenas no século XVIII tornou-se comum a prática de depositar coleções de espécimes em instituições científicas estabelecidas e de intercambiá- las ou vendê-las. A adoção dessa prática permitiu a multiplicação dos acervos. Atualmente, o termo herbário define uma coleção de plantas desidratadas, ou parte dessas, técnica e cientificamente preparadas para estudos comparativos posteriores, históricos e documentários da Flora de uma região ou país (MONTEIRO; SIANI, 2009). Desse modo, Mori et al. (1985, p.1 - 45) e Forman & Bridson (1989, apud MONTEIRO; SIMAS, 2009, p. 26) sumarizaram as principais funções de um herbário, entre elas, podemos destacar: ● armazenar exemplares, identificando, se possível, todas as espécies da região mapeada; ● fornecer identificação de plantas aos pesquisadores, podendo funcionar como centro educacional (fonte de dados para a pesquisa botânica e outras áreas (Ecologia, Biogeografia etc.); ● servir como centro de treinamento botânico; ● dar suporte aos pesquisadores em estudos taxonômicos; ● contribuir para a conservação da natureza (base para estudos da biodiversidade). Os herbários estão oficialmente registrados no Index Herbariorum, que traz uma lista dos herbários, endereços e informações sobre os especialistas vinculados e as principais coleções sob sua guarda. Segundo Monteiro e Siani (2009), existem 2.639 herbários distribuídos em 147 países, sendo que 78 desses herbários se encontram no Brasil. Metade dos herbários brasileiros reúne menos de 20 mil exemplares. As regiões sudeste e sul concentram os maiores quantitativos de herbários e densidades de coleta. A região norte, com a maior área territorial do país, é aquela que concentra o maior contingente de terras cobertas por ecossistemas naturais, e a que apresenta os menores índices de coleta e a menor quantidade de herbários. (PEIXOTO; MORIM, 2010, p. 22). TÓPICO 4 | COLEÇÕES BOTÂNICAS 45 Apesar do número de exemplares reunidos nas coleções virem crescendo nas últimas décadas, sobretudo devido à implementação de programas de pós- graduação e de floras estaduais e regionais, ainda é pouco, excepcionalmente quando se considera que o país apresenta cerca de 14% da diversidade vegetal do planeta. (PEIXOTO; MORIM, 2010). NOTA Você sabia que a Sociedade de Botânica do Brasil mantém uma web na UFRGS contendo os principais dados sobre os herbários brasileiros, os taxonomistas e os táxons nos quais trabalham? Visite o site: <http://www8.ufrgs.br/taxonomia> e conheça a Rede Brasileira de Herbários. Segundo Amaral e Silva-Filho (2010, p. 49), a organização de um herbário consta de quatro fases fundamentais: 1. Formação e enriquecimento da coleção (coletas, doações e permutas). 2. Processamento (etiquetagem, identificação e montagem das exsicatas). 3. Manutenção (cuidados que incluem a parte física, como instalações e fumigações, e a parte científica, como a atualização nas identificações). 4. Administração (feita por um curador geral e pessoal de apoio administrativo). A partir de informações examinadas na literatura e de hábitos estabelecidos em um herbário, Monteiro e Siani (2009) elaboraram o fluxograma a seguir (Figura 10), que resume as etapas envolvidas nos processos de coleta até a incorporação na coleção. 46 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA FIGURA 10 – SEQUÊNCIA DE PROCEDIMENTOS ENVOLVIDOS NA COLETA E MANEJO DE EXSICATAS CGEN = Conselho de Gestão do Patrimônio Genético (Ministério do Meio Ambiente). SISBIO = Sistema de Autorização e Informação em Biodiversidade (IBAMA). IEF = Instituto Estadual de Florestas. FONTE: Monteiro e Siani (2009, p. 32) TÓPICO 4 | COLEÇÕES BOTÂNICAS 47 É importante ressaltar que o coletor deve registrar alguns dados ainda em campo, como, por exemplo, nome dos coletores, a data da coleta, localidade, ambiente, hábitat da planta, qualquer informação relativa à planta e que não será evidente quando o espécime estiver seco (coloração de flores, frutos e folhas, textura da casca, odor presente em flores ou folhas, presença de polinizadores, dispersores, herbívoros etc.). Evita-se coletar somente uma folha ou flor, pois pode ser muito difícil a identificação com pouco material. Dá-se prioridade a plantas sadias, bem desenvolvidas e que estejam férteis. UNI Vamos imaginar que você está indo para uma excursão botânica onde irá coletar plantas. O que levaria para tal tarefa? Vamos listar materiais que você poderia utilizar? Em primeiro lugar, não se esqueça de vestir roupas e calçados adequados para essa prática. É sempre interessante que você tenha junto de si um caderno de campo e lápis, para registrar todos os dados importantes da coleta. Evite usar caneta, pois se acidentalmente você molhar o caderno (ou fichas de coleta e identificação), o que está escrito não irá borrar ou ficar ilegível. Para coleta de dados, utilize: mapas, altímetro, bússola ou mesmo GPS. Um binóculo e uma lupa também podem ser muito úteis. Para a coleta das plantas faz-se necessário o uso de tesoura de poda, facão e/ou podão e sacos plásticos grandes, para armazenar as plantas. Leve uma pá ou instrumento semelhante caso precise coletar porções subterrâneas, como raízes e caules. Caso fique muito tempo em campo, leve prensa de campo (treliça), jornais (ou outro papel absorvente) e cordões para prensagem do material. Frascos e álcool (ou qualquer líquido conservante) também são importantes para coleta de frutos grandes. E, muito importante, não se esqueça de levar uma caixa de primeiros socorros! Após a planta ter sido coletada e seus dados de campo registrados, ela precisa ser prensada e secada. Para prensagem, o espécime é colocado entre papel secante (como jornal) de modo que as duas faces foliares, flores e frutos pequenos estejam bem aparentes. Posteriormente, é colocado entre peças de madeira e a prensa é apertada com auxílio de uma corda. Uma vez prensadas, as plantas poderão ser secas de diversas maneiras. Entretanto, indica-se o uso de estufas, onde é possível regular a temperatura. Em seguida, as plantas são retiradas do papel secante e alocadas em cartolina. Podem ser fixadas com auxílio de fita adesiva, cola ou até mesmo costuradas. O tamanho da cartolina e a maneira como a planta é fixada pode ser diferente de herbário para herbário. Partes pequenas e soltas,geralmente, são guardadas dentro de envelopes e fixadas junto ao espécime na cartolina. São atribuídos também, a esse material, um número (para manter um registro acurado) e uma ficha com a identificação correta e todas as informações observadas em campo. 48 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA O material deve ser guardado em armários de metal e em ambiente climatizado para evitar o ataque de insetos e fungos. É importante que a manutenção desse material seja feita com regularidade. As imagens a seguir ilustram o processo posterior à coleta. A Figura 11 elucida os métodos de preparação e secagem de exsicatas. Na Figura 12, estão representados os processos de identificação e incorporação do material numa coleção botânica. FIGURA 11 – ETAPAS PARA PREPARAÇÃO DE UMA EXSICATA I A: Material para coleta e preparação da exsicata. B: Coleta. B1: Material herbáceo. B2: Material arbóreo. C: Organização do material na prensa. C1: Material herbáceo. C2: Material arbóreo. D: Amarração do material prensado. E: Secagem em estufa. E1: Aspecto geral de uma estufa. E2: Diversas prensas secando. FONTE: Amaral e Silva-Filho (2010, p. 52) TÓPICO 4 | COLEÇÕES BOTÂNICAS 49 FIGURA 12 – ETAPAS PARA PREPARAÇÃO DE UMA EXSICATA II F: Análise e identificação do material em laboratório. G: Exsicata pronta (as anotações de campo foram transferidas para a ficha que acompanha a exsicata). H: Fitoteca: H1: Armários. H2: Caixas onde as exsicatas são depositadas. I: Organização das exsicatas nos armários. J: Aspecto geral da Fitoteca. FONTE: Amaral e Silva-Filho (2010, p. 53) 50 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA LEITURA COMPLEMENTAR COLEÇÕES BOTÂNICAS: DOCUMENTAÇÃO DA BIODIVERSIDADE BRASILEIRA Ariane Luna Peixoto Marli Pires Morim A demanda por conhecimento acerca da biodiversidade, em escalas global, regional e nacional, cresceu muito após a Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, realizada em 1992. Os documentos preparatórios para o evento e os compromissos de governo assumidos e agendados, durante e após o evento, trouxeram para os mais diferentes setores da sociedade temas até então considerados apenas do rol dos cientistas. O conhecimento, a conservação e o uso sustentável da fauna, da flora e do ambiente onde vivem animais e plantas fazem parte, com destaque, desses temas. A discussão deles, hoje, perpassa diferentes meios de comunicação e segmentos da sociedade. Isso, embora desejado pelos cientistas, era impensado até antes da Convenção da Diversidade Biológica (CDB), um dos documentos mais importantes da Conferência de 1992. A taxonomia biológica é a ciência que mais diretamente lida com a biodiversidade, especialmente nos níveis de espécies, e também com a diversidade genética. Até recentemente, taxonomistas tinham sua notoriedade apenas entre os seus pares, embora o seu trabalho, desde Lineu, na segunda metade do século XVIII, tenha sido considerado de grande importância e suporte indispensável para uma grande variedade de propósitos. Além do labor de colecionamento, identificação, descrição, estudos da biologia e inter-relacionamento entre os táxons, esses cientistas são, de modo geral, chamados para opinarem e emitirem laudos sobre a biodiversidade. Taxonomistas de várias partes do mundo, organizados em sociedades científicas, após consultas e discussões amplas, elaboraram a Systematics Agenda 2000: Charting the Biosphere. Neste documento (1) foram traçados objetivos e estratégias visando, predominantemente, a responder questões como: Quais são as espécies do planeta e como elas se relacionam filogeneticamente? Onde elas ocorrem? Quais são as suas características? A missão da taxonomia, para o século XXI, aí estabelecida é descobrir, descrever e inventariar a diversidade de espécies do mundo; analisar e sintetizar as informações oriundas desse esforço em prol da ciência e da sociedade. Wilson (2) afirmou que descrever e classificar todas as espécies vivas do planeta era um dos grandes desafios científicos do século XXI. Ele também fez cálculos do custo econômico dessa tarefa – US$ 500 por espécie, um total de US$ 5 bilhões distribuídos por 10 ou 20 anos. TÓPICO 4 | COLEÇÕES BOTÂNICAS 51 Cientistas, em vários lugares do mundo, manifestaram-se, mostrando que este não era um valor tão alto, quando comparado com outras demandas de governos. Entretanto, a busca desse montante de recursos parece impossível quando os governos e fundos privados ainda não têm em alta prioridade o inventário da biodiversidade (3). Estima-se em 264 mil a 279 mil o número de espécies de plantas conhecidas no mundo, ou seja, de espécies formalmente descritas e documentadas em coleções biológicas (por espécimes, mas também, algumas vezes, por uma iconografia). O Brasil é considerado o país de maior diversidade biológica, destacando-se no ranking mundial de países megadiversos. Abriga cerca de 14% da diversidade de plantas do mundo! (4). Para o território brasileiro estima-se em 45,3 mil a 49,5 mil o número de espécies de plantas descritas (5). Em relação a fungos, estima-se que o planeta abrigue entre 70,5 mil a 72 mil espécies, das quais o Brasil detém 12,5 mil a 13,5 mil espécies descritas. Este alto padrão de diversidade dá ao Brasil extraordinária competitividade diante de demandas ambientais e biotecnológicas, nas quais o capital natural gera grandes benefícios econômicos, convertendo-se, mesmo, em poder. Os documentos que certificam a diversidade e a riqueza da flora de uma determinada região ou país encontram-se depositados em coleções botânicas. Essas coleções são bancos de materiais (espécimes ou exemplares) vivos ou preservados e os dados a eles associados. Os jardins botânicos, os arboretos e os bancos de germoplasma são exemplos de coleções vivas. Os herbários, as palinotecas são exemplos de coleções preservadas. Os herbários e outras coleções a eles associadas (carpotecas, xilotecas) são ferramentas imprescindíveis para o trabalho dos taxonomistas e apoio indispensável para muitas outras áreas do conhecimento. O herbário provê o voucher para um grupo de organismos vivos; fornece a base de dados acerca da distribuição geográfica e da diversidade de plantas; guarda a memória de conceitos morfológicos e taxonômicos e a maneira como esses conceitos foram sendo modificados. Os cinco maiores herbários do mundo, cadastrados no Index Herbariorum encontram-se listados na Tabela 1. O Index Herbariorum lista 3.210 herbários do mundo, fornecendo seus endereços, especialistas vinculados, principais coleções sob sua guarda e outras informações, e entre eles estão 73 brasileiros (6). A Sociedade Botânica do Brasil mantém uma web na UFRGS contendo os principais dados sobre os herbários brasileiros, os taxonomistas e os táxons nos quais trabalham (7). TABELA 1 - OS CINCOS MAIORES HERBÁRIOS DO MUNDO EM NÚMEROS DE EXEMPLARES Herbário Sigla designativa Ano de fundação Número de exemplares Muséum National d’ Histoire Naturelle, Paris P 1635 8.000.000 New York Botanical Garden, New York NY 1891 6.500.000 Royal Botanic Gardens, Kew K 1841 6.000.000 Komarov Botanical Institute, Leningrado LE 1823 5.770.000 The Natural History Museum, Londres BM 1753 5.200.000 52 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA TABELA 2 - OS SEIS MAIORES HERBÁRIOS DO BRASIL Herbário Sigla designativa Ano de fundação Número de exemplares Museu Nacional do Rio de Janeiro R 1808 500.000 Jardim Botânico do Rio de Janeiro RB 1890 350.000 Instituto de Botânica de São Paulo SP 1917 320.000 EMBRAPA, Amazônia Oriental IAN 1945 295.000 Museu Botânico de Curitiba MBM 1965 255.000 Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia INPA 1954 239.500 No Brasil há 114 herbários ativos, dos quais cerca da metade detêm menos de 20 mil exemplares; 23 herbários têm mais de 50 mil exemplares. Os seis maiores herbários do Brasil encontram-se listados na Tabela 2. Em conjunto, os herbários brasileiros guardam um acervo de pouco mais de 5 milhões de espécimes. ATabela 3 apresenta o quantitativo de espécimes por região geográfica. A densidade de coleta média para o Brasil é de 0,62 espécime por km2. Este valor é muito baixo quando comparado a valores estimados para alguns países de alta diversidade na América Latina, como México e Colômbia. As regiões sudeste e sul concentram os maiores quantitativos de herbários e densidades de coleta. A região norte, com a maior área territorial do país, é aquela que concentra o maior contingente de terras cobertas por ecossistemas naturais, e a que apresenta os menores índices de coleta e a menor quantidade de herbários. TABELA 3 - ACERVO DOS HERBÁRIOS BRASILEIROS NAS DIFERENTES REGIÕES GEOGRÁFICAS DO PAÍS Região geográfica Área total (km2) Herbários Espécimes Espécimes/ km2 Norte 3.851.560,4 10 715.500 0,18 Nordeste 1.556.001,1 27 620.200 0,39 Sudeste 924.266,3 39 2.400.000 2,59 Sul 575.316,2 27 980.500 1,7 Centro-Oeste 1.604.852,3 11 420.700 0,26 BRASIL 8.511.996,3 114 5.316.900 0,62 Embora o número de exemplares reunidos nas coleções brasileiras seja significativo e tenha crescido notadamente nas últimas décadas, especialmente devido à implantação de cursos de pós-graduação e de programas de floras estaduais e regionais, representa ainda muito pouco no contingente de acervos dos herbários do mundo. Este fato é contraditório, quando se considera que o país detém cerca de 14% da diversidade vegetal do planeta. TÓPICO 4 | COLEÇÕES BOTÂNICAS 53 Prance (11) mostrou o crescimento de alguns herbários no período compreendido entre 1974 e 1990. Na América Latina, os herbários de Bogotá (COL) e México (Mexu) foram os que mais se destacaram. Em 1990, o COL detinha 330 mil exemplares e o Mexu 550 mil, o crescimento correspondendo a 153% e 197%, respectivamente. O herbário do Jardim Botânico do Rio de Janeiro (RB) é apontado como tendo um crescimento de 81%. É salutar perceber também o quanto se avançou no conhecimento da flora brasileira. A Flora Brasiliensis, editada por Martius, Eichler & Urban entre 1840 e 1906, descreve 22.767 espécies, das quais 5.689 eram novas para a ciência. Esta obra foi elaborada predominantemente com base em exemplares coletados por naturalistas europeus e enviados para herbários do exterior. Os tipos das espécies aí descritas, bem como outras coleções históricas, encontram-se, portanto, fora do país. O número de espécies conhecido hoje para angiospermas no Brasil representa mais que o dobro daquele citado na obra de Martius e colaboradores. Para os demais grupos de plantas e fungos este número é, então, muito maior. A maioria dos exemplares, especialmente os tipos de espécies descritas após a Flora Brasiliensis, está em herbários brasileiros (9). Alguns dados obtidos por grupos de cientistas podem demonstrar os avanços obtidos nos últimos anos, mas, principalmente, sinalizam o quanto ainda precisa se conhecer sobre a flora do Brasil, mesmo em regiões consideradas bem estudadas. Demonstram que novas espécies ou novas citações de ocorrências de táxons independem da área geográfica abrangida ou do grupo vegetal em estudo. A Flora Fanerogâmica do estado de São Paulo tem dados publicados sobre 56 famílias, abrangendo 895 espécies. A obra completa compreenderá 7,5 mil espécies distribuídas em 180 famílias. Na análise de 49 famílias, algumas com dados ainda parciais, 43 táxons foram descritos como novos para a ciência e 121 novas ocorrências foram registradas para São Paulo, incluindo uma família botânica, Ceratophyllaceae (11). Foram assinaladas, também, espécies não reencontradas em campo, sugerindo que as mesmas estejam extintas no estado pela destruição de seus ambientes naturais, ou que sejam espécies raras ou com áreas de distribuição muito restrita. A documentação destes táxons não recoletados em São Paulo restringem-se hoje, apenas, aos exemplares guardados nas coleções de herbário. Na reserva ecológica de Macaé de Cima, no estado do Rio de Janeiro, onde foram identificadas 883 espécies de angiospermas, 17 eram novas para a ciência (12). No município do Brejo da Madre de Deus, um inventário da bioflora dos musgos pleurocárpicos em uma propriedade de 700 hectares revelou que das 23 espécies inventariadas para o local, seis eram novas ocorrências não apenas para aquela área, mas para o nordeste brasileiro (13). 54 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA Conhecer as espécies de plantas e fungos que ocorrem no território brasileiro, organizar as informações e os dados a elas relacionadas e disponibilizar este conhecimento visando o progresso da ciência e o bem-estar da sociedade são questões que necessariamente precisam perpassar pelo planejamento estratégico do país. O desconhecimento da biota brasileira torna o país vulnerável em muitos campos entre os quais cabe destacar a descoberta de novos fármacos, o patenteamento de processos biológicos e a impossibilidade de fazer parcerias verdadeiras com instituições científicas de diferentes países, de modo que ambos os lados possam obter dividendos do conhecimento gerado. Como vencer este desafio com um contingente criticamente pequeno de taxonomistas e com a maioria das coleções ainda não estruturadas para atender a crescente demanda de serviços? Qualquer modificação no status atual do conhecimento sobre a biodiversidade de modo a se alcançar patamares muito mais altos passa, essencialmente, pelo estabelecimento de um programa consistente e continuado de estímulo à formação de recursos humanos na área de taxonomia. Sem taxonomistas bem formados o país fica frágil diante dos compromissos assumidos na CDB e da impossibilidade de diagnósticos seguros de diferentes componentes da biodiversidade. Os herbários hoje informatizados vêm respondendo com muito mais agilidade às perguntas dos cientistas, dos gestores da área ambiental e também de outros segmentos da sociedade. Os herbários da Universidade Estadual de Feira de Santana (Huefs), com 65 mil espécimes, e o da Embrapa Amazônia Oriental (IAN) com 295 mil, totalmente informatizados, quando consultados, respondem de forma ágil com informações diversas sobre o acervo. Muitas vezes as respostas recebidas satisfazem às dúvidas e questões levantadas pelos estudantes e cientistas, evitando assim deslocamentos até as coleções e o manuseio do material. Este fato diminui os custos de pesquisa e agiliza o processo de geração do conhecimento. Entretanto, a informatização dos herbários brasileiros ainda é incipiente. Apenas 52% deles estão com mais da metade ou com o acervo totalmente informatizado (8). Neste contingente estão, principalmente, os herbários com acervos de menos de 20 mil exemplares. Por outro lado, 11% dos herbários sequer iniciaram o processo de informatização, estando entre eles alguns dos grandes herbários do país (8). A automação dos serviços de gerenciamento dos acervos vem modificando o labor curatorial. Entretanto é possível prever alterações muito maiores que poderão interferir em procedimentos desde a coleta de espécimes até a disponibilização de suas imagens na internet. O georeferenciamento de amostras constitui-se em informação essencial para correlacionar dados de diferentes origens, tanto bióticos como abióticos. A sua inclusão no protocolo de campo das amostras vem sendo cada vez mais requerida. A valorização de imagens de campo e de herbário facilitará o acesso a muitos caracteres e informações. O conceito de herbário virtual ainda está por ser definido. Os herbários virtuais hoje disponíveis compreendem predominantemente webs interativas com base de dados de nomes científicos que possibilitam consulta remota. Alguns já dispõem de imagens associadas aos nomes. O herbário do futuro certamente será muito TÓPICO 4 | COLEÇÕES BOTÂNICAS 55 diferente do atual, embora o espécime colecionado em campo e convenientemente armazenado certamente continuará sendo a sua pedra de toque. Entretanto, o que parece prioritário e não muito distante da realidade brasileira é a integração, dentrode cada herbário, de todas as suas coleções. Partes diferentes de uma mesma planta, como madeira, flores fixadas, folhas em gel de sílica para estudos de DNA e a exsicata, propriamente dita, com o mesmo código de acesso, ou seja, interoperabilidade de diferentes bases de dados. As incongruências e conflitos nas estratégias adotadas por diferentes setores de governo visando inventários de biodiversidade em áreas naturais, especialmente em Unidades de Conservação (UC), vêm dificultando ou até inviabilizando o desenvolvimento de pesquisas básicas e essenciais para o avanço do conhecimento sobre a biota e os ecossistemas do país. Isto é contraditório, tendo em vista que entre as prioridades das UCs, e dos órgãos que as administram, estão expressos os inventários. Também são pouquíssimas as fontes de fomentos específicas e desburocratizadas, que priorizam projetos de inventários; que reconhecem que o enriquecimento de coleções científicas com exemplares colecionados dentro de padrões preestabelecidos é prioritário para a conservação. A globalização dos esforços necessários para a implementação da Convenção da Diversidade Biológica vem promovendo, através de vários mecanismos, a ampliação de canais de diálogos entre cientistas, sociedade e governos. A discussão de problemas como a mensuração, avaliação, conservação e sustentatibilidade da diversidade biológica e de seus componentes é feita não apenas nos museus e herbários, mas em diferentes fóruns de governo e de sociedade. A internet facilitou a divulgação das informações e dados, numa escala que era impensável há alguns anos. A guarda da coleção, como patrimônio no qual cada exemplar é único e insubstituível, é a principal tarefa das instituições que detêm esses acervos e dos órgãos que as mantêm. Entretanto, o futuro dos herbários depende, em grande parte, da sua habilidade de absorver e adaptar novas metodologias e tecnologias, e de compreender demandas já manifestas pela sociedade. A mudança de paradigma das coleções depende também de uma política governamental voltada aos acervos biológicos com investimentos apropriados e permanentes. 56 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA REFERÊNCIAS 1. SA2000. “Systematics Agenda 2000: Charting the Biosphere”. Technical Report. New York. p. 34, 1994. 2. Wilson, H. D. A global map of biodiversity. Science 298:2279. 2000. 3. Heywood, V. Floristics and monography – an uncertain future? Taxon 50:361- 330. 2001. 4. Shepherd, G.Conhecimento de diversidade de plantas terrestres do Brasil. In: Lewinsohn, T.M. & P.I. Prado. Biodiversidade brasileira. Síntese do estado atual do conhecimento. São Paulo. Contexto. 2002 5. Lewinsohn,T. M.; P. I. Prado. Biodiversidade brasileira. Síntese do estado atual do conhecimento. São Paulo.Contexto. 2002 6. Holmgren, P. K.; Holmgren, N. H. Index Herbariorum, ed. 8. 2003. Disponível em: <http:// www.nybg. org/bsci/ih/ih.html>. 7. <http://www8.ufrgs.Br/taxonomia>. 8. Peixoto, A. L.; Barbosa, M. R. V. 2002. “The currente situation in Brazil: general strategies, regional differences, local floras, state-level floras and herbarium databasing”. Disponível em: <http://www.cria.org/html>. 9. Silva, M. M. F.; Carvalho, L. F.; Baungratz, J. F. A. O Herbário do Jardim Botânico do Rio de Janeiro – um expoente na história da flora brasileira. Rio de Janeiro: JBRJ. 2001. 10. Prance, G. T. 2001. Discovering the plant world. Taxon 50:295-359. 11. Mamede, M. C. ined. “A experiência do projeto Flora Fanerogâmica do estado de São Paulo”. In: Peixoto, A. L. (org.). Coleções biológicas de apoio ao inventário, uso sustentável e conservação da biodiversidade. No prelo. 12. Guedes-Bruni, R. R.; Lima, M. P. M. “Abordagem geográfica, fitofisionômica, florística e taxonômica da reserva ecológica de Macaé de Cima”. In: M. P. M. Lima; R. R. Guedes-Bruni, (org.). Reserva ecológica de Macaé de Cima, Nova Friburgo, RJ: Aspectos florísticos das espécies vasculares. Rio de Janeiro: JBRJ.1994. v. 1. 13. Valdevino, J. A.; Sá, P. S. A.; Porto, K. C. Musgos pleurocárpicos da Mata Serrana de Pernambuco, Brasil. Acta Bot.Bras. 16(2):161-174. 2002. FONTE: Peixoto; Morim (2010) 57 RESUMO DO TÓPICO 4 Neste tópico você estudou que: ● Os taxonomistas trabalham descobrindo, descrevendo e inventariando, analisando e sintetizando as informações sobre a diversidade de espécies do mundo. ● Os documentos que certificam a diversidade e a riqueza da vegetação de um determinado local ou país se encontram depositados em coleções botânicas. ● Coleções biológicas são bancos de materiais vivos ou preservados e os dados a eles associados. ● As coleções podem ser vivas ou preservadas. ● No início, herbário referia-se a um livro sobre plantas medicinais e eram, na maioria, propriedades particulares. ● Atualmente, o termo herbário define uma coleção de plantas, ou partes, desidratadas, técnica e cientificamente preparadas para estudos comparativos posteriores, históricos e documentários da flora de uma região ou país. ● Os herbários estão oficialmente registrados no Index Herbariorum. ● Apesar de o Brasil possuir cerca de 14% da diversidade de plantas no mundo, muitos herbários armazenam menos de 20 mil exemplares. ● As etapas envolvidas nos processos de incorporação de material numa coleção começam com a coleta, herborização, registro de dados, preparação e montagem de exsicatas, tombamento e manejo do material. 58 AUTOATIVIDADE Agora você desenvolverá uma atividade laboratorial da disciplina de Botânica I, retirada do Manual de Atividades Laboratoriais e didático-pedagógicas de Ciências Biológicas. ATENCAO 1 Comente as seguintes frases sobre as funções das coleções biológicas: a) As coleções biológicas são testemunhos da biodiversidade e, quando bem conservadas, servem de base para estudos atuais e futuros. b) As coleções botânicas são testemunhos da flora que existiu em diversos locais que já sofreram alterações antropomórficas, sendo a base para diversos estudos de caracterização ambiental. 2 Procure na literatura ou faça uma busca na internet e defina, sucintamente, os seguintes termos: a) Herbário: b) Xiloteca: c) Carpoteca: d) Palinoteca: TÓPICO 4 | COLEÇÕES BOTÂNICAS 59 PRÁTICA – OBSERVAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO DE PTERIDÓFITAS 1 INTRODUÇÃO A palavra pteridófita vem do grego pteridon, que significa 'feto'; e phyton, que significa 'planta'. O termo se deve ao fato das folhas jovens configurarem-se em uma forma que lembra a posição de um feto no útero. Ao longo da história evolutiva, as pteridófitas foram as primeiras plantas que apresentaram um sistema de vasos condutores diferenciados. Estes vasos são chamados de xilema (conduz a seiva bruta) e floema (conduz a seiva elaborada). Além disso, caracterizam-se por não formarem sementes. (RAVEN; EVERT; EICHORN, 2007). Apresentam acentuada alternância de gerações, sendo o esporófito o mais desenvolvido, com maior diferenciação anatômica e morfológica. O gametófito (ou prótalo), bastante reduzido, apresenta um rizoide que serve de fixação para a planta. (IFSC/SP, 2001, p. 71). Os esporófitos formam estruturas denominadas de esporângios, onde os esporos são formados. As samambaias, avencas, xaxins e cavalinhas são os exemplos mais conhecidos de pteridófitas. Você lembra como elas se parecem? Pode descrevê-las? Observe as figuras 1 e 2 e tente identificar as partes representadas nas figuras. Nesta aula você vai saber identificar as principais características das pteridófitas, classificando-as em suas diferentes fases e partes. Para isto faz-se necessária acurada observação e desenho do material estudado. É importante destacar que esta atividade prática envolve as áreas de Botânica, Ecologia, Biologia Celular e Microscopia, além de desenvolver o trabalho em equipe. Desejamos bons estudos ao longo desta disciplina. Que você perceba, a cada leitura e/ou atividade realizada, a satisfação de consolidar a formação do seu conhecimento, tanto profissional como pessoal. Lembre-sede que, além do seu Professor-Tutor Externo, Coordenador, Articulador do Polo de Apoio Presencial, você também pode contar com o apoio dos Supervisores de Disciplina e dos Professores-Tutores Internos. Boa prática! 60 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA IMPORTANTE Todas as práticas são realizadas em grupos, portanto gerencie seu tempo para práticas que irão ocupar mais que um encontro presencial! 2 OBJETIVOS Os objetivos desta prática são: - observar e identificar as principais características das pteridófitas; - descrever o ciclo de vida das pteridófitas, reconhecendo as fases de haploidia (gametófito) e de diploidia (esporófito); - diferenciar gametófito e esporófito; - relacionar o estudo com a importância biológica das pteridófitas. 3 MATERIAIS - bisturi ou lâmina de barbear; - exemplares de samambaias ou avencas; - lâminas e lamínulas de microscopia; - microscópio estereoscópio (lupa); - microscópio óptico composto; - pinças; - placas de Petri descartáveis. TÓPICO 4 | COLEÇÕES BOTÂNICAS 61 FIGURA 1 – FOLHA DE SAMAMBAIA COM SOROS MADUROS FONTE: Portal do Professor (MEC, 2010) FIGURA 2 – FOLHA DE AVENCA COM SOROS MADUROS FONTE: Peixoto (2012) 4 PROCEDIMENTOS 1 – Examine um esporófito de samambaia ou de avenca, identificando as principais partes: folhas, rizomas e raízes. Desenhe na área indicada (Prancha A), identificando as estruturas observadas com setas ou outras marcações. 2 – Observe as nervuras dos folíolos, correspondendo aos feixes condutores de seiva nestas plantas vasculares. Desenhe na área indicada (Prancha A), identificando as estruturas observadas com setas ou outras marcações. 3 – Com o uso de uma lupa, localize na face inferior de folhas os soros – as estruturas escuras em que se localizam os esporângios produtores de esporos. Desenhe na área indicada (Prancha B), identificando as estruturas observadas com setas ou outras marcações. 62 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA 4 – Prepare uma lâmina com esporos para visualização ao microscópio. Coloque uma gota de água sobre uma lâmina e com o auxílio de um bisturi (ou lâmina de barbear), raspe um soro sobre a mesma. Coloque cuidadosamente uma lamínula por cima e leve ao microscópio para a observação de esporângios e de esporos. Desenhe na área indicada (Prancha C), identificando as estruturas observadas com setas ou outras marcações. Não esqueça de indicar o aumento utilizado para visualizar ao microscópio. 5 – Represente o ciclo de vida de uma pteridófita na Prancha D. Para isto, observe o esquema do Caderno de Estudos. 5 RESULTADOS DA PRÁTICA: OBSERVAÇÃO DE PTERIDÓFITAS PRANCHA B PRANCHA A PRANCHA C Aumento:________ TÓPICO 4 | COLEÇÕES BOTÂNICAS 63 PRANCHA D As representantes samambaias contêm pequenos círculos escuros de cor marrom (denominado soro), os quais se apresentam em filas na superfície inferior das folhas. ATENCAO 6 INTERPRETAÇÃO DOS RESULTADOS Após a realização da prática, descreva os resultados obtidos e discuta-os a partir dos questionamentos a seguir: 1 – Após as observações necessárias, o que você entende por soro? 2 – Relacione a estrutura corporal dos exemplares observados com a colonização do ambiente terrestre. Compare com a prática anteriormente realizada, relacionada às briófitas. 3 – Como é caracterizado o sistema vascular das pteridófitas? 4 – Qual a importância da presença das pteridófitas nos ecossistemas? 5 – O que acontece quando o esporo (do esporângio de um soro) germina? 64 UNIDADE 1 | INTRODUÇÃO À BOTÂNICA REFERÊNCIAS INSTITUTO DE FÍSICA DE SÃO CARLOS – IFSC/SP. Introdução à Biologia Vegetal. Disciplina Biologia II. Universidade de São Paulo. São Carlos. 2001. PORTAL DO PROFESSOR – MEC. Como as samambaias se reproduzem? Disponível em: <http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/discovirtual/ galerias/imagem/0000000091/0000003450.jpg/> Acesso em: 2 mar. 2012. PRISCILA BARBOSA PEIXOTO. Soros de avencas. Disponível em: <http:// farm3.static.flickr.com/2101/1571721163_ce55cac06f.jpg?v=0> Acesso em: 2 mar. 2012. RAVEN, P. H.; EVERT, R. F.; EICHORN, S. E. Biologia Vegetal. 7. ed. Ed. Guanabara-Koogan, Rio de Janeiro. 2007. Esta prática foi retirada da obra: WALTER, J. M. Prática - Observação e Identificação de Pteridófitas. IN: GIRARDI, Carla Giovana et al. Manual de atividades laboratoriais e didático-pedagógicas de ciências biológicas. Indaial: Grupo UNIASSELVI, 2012, p. 227 - 231. ATENCAO 65 UNIDADE 2 INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM PLANO DE ESTUDOS A partir desta unidade você será capaz de: • conhecer a diversidade morfológica dos organismos conhecidos como fungos; • desenvolver uma apreciação e compreensão da diversidade de organismos do Reino Fungi; • caracterizar morfologicamente os diferentes grupos de fungos; • nomear as principais estruturas presentes nos organismos dentro de cada grupo; • reconhecer como os fungos são estruturados, como eles diferem um dos outros e como eles impactam o ambiente; • conhecer a diversidade morfológica dos organismos conhecidos como algas; • caracterizar morfologicamente os diferentes grupos de algas; • diferenciar as estruturas dos organismos dentro de cada divisão das algas; • identificar os modos de reprodução existentes dentro de cada divisão de algas. Esta segunda unidade está dividida em três tópicos. No final de cada um de- les, você encontrará atividades que contribuirão para a sua reflexão e análise dos conteúdos explorados. TÓPICO 1 – O REINO DOS FUNGOS TÓPICO 2 – CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS TÓPICO 3 – AS ALGAS 66 67 TÓPICO 1 O REINO DOS FUNGOS UNIDADE 2 1 INTRODUÇÃO IMPORTANTE Antes de iniciarmos esta unidade, é muito importante que fique claro que os fungos não são vegetais. Eles não pertencem ao reino das plantas! Como estudamos na unidade anterior, tradicionalmente os fungos são tratados em disciplinas botânicas, ainda que sejam reconhecidamente distintos de organismos fotossintetizantes. O Reino Fungi (hoje chamado Eumycota) inclui organismos muito diversificados e, em muitos casos, pouco relacionados. O grupo dos fungos compreende os seguintes filos ou divisões: Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota, Basidiomycota e Glomeromycota. Outros organismos, também conhecidos popularmente por fungos, como os representados pelos filos Oomycota, Hyphochytridiomycota, Labyrinthulomycota, Myxomycota, Plasmodiophoromycota, Dictyosteliomycota e Acrasiomycota, não serão tratados neste caderno. Eles estão incluídos no Reino Protoctista (antes chamado Protista) e Chromista (atualmente denominado Stramenopila). Já a divisão Chytridiomycota (quitrídios ou quitridiomicetos) foi incluída no Reino Fungi recentemente. Antes, estes organismos eram agrupados no reino Protista, em virtude de evidências obtidas, por exemplo, da comparação de proteínas e do sequenciamento de ácidos nucleicos. De maneira geral, os fungos apresentam algumas características comuns às plantas e outras aos animais, o que gerou muitas discussões e tornou sua posição polêmica entre os seres vivos durante um longo período. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 68 Os fungos são organismos eucariontes; aclorofilados; não possuem tecidos verdadeiros; geralmente, são terrestres, mas podemos encontrar algumas poucas espécies aquáticas; incluem organismos unicelulares (popularmente tratados como leveduras) ou pluricelulares (filamentos) e são heterotróficos por absorção de nutrientes do meio onde vivem. Eles produzem e liberam enzimas. Estas enzimas digerem a matéria orgânica e conseguem, assim, absorver os resultados dessa degradação. O principal produto de estocagem de carboidratos dos fungos é o glicogênio, assim como nos animais (enquanto nas plantas é o amido). A definição de Fungo apresentada está sujeita a ser incompleta, mas engloba de maneira aceitável grande parte da diversidade desses seres. Vejamos, agora, como alguns autores definem Fungo: Fungos são tipicamente filamentosos[...] os filamentos individuais são delimitados por uma parede celular contendo, na maioria dos casos, mas nem sempre, quitina como o seu principal componente; crescem apicalmente; se ramificam periodicamente [...]. Todos os fungos são heterotróficos [...]. Fungos são eucariontes [...]. Fungos se reproduzem por reprodução sexual e assexual através de esporos (que não contêm um embrião pré-formado) como seu produto final. (DEACON, 1984, p. 38). Organismos eucarióticos, que produzem esporos, aclorofilados, que geralmente se reproduzem sexuadamente e assexuadamente, e cujas estruturas somáticas, filamentosas e ramificadas, são delimitadas por uma parede celular contendo quitina e/ou celulose, juntamente com muitas outras moléculas orgânicas complexas. (ALEXOPOULOS; MIMS, 1996, p.12). Os fungos pluricelulares, comumente, são constituídos por filamentos microscópicos, tubulares e ramificados. Estes filamentos são designados hifas (do grego hypha, rede), cujo crescimento ocorre apenas nas extremidades (crescimento apical). O conjunto das hifas que constituem o corpo de um fungo é denominado micélio. As hifas, assim como as células das plantas, apresentam parede celular. Entretanto, a parede celular das hifas é constituída basicamente por um polissacarídeo chamado de quitina. Enquanto que a parede celular primária das plantas é formada, principalmente, por celulose, e a parede celular secundária, por lignina. FONTE: Adaptado de: <www.biologia.blogger.com.br/>. Acesso em: 30 out. 2012. Cada célula da hifa pode apresentar mais de um núcleo e podem estar ou não separadas por septos (Figura 15). Hifas sem septos são denominadas de cenocíticas. A função desses septos está relacionada ao suporte, compartimentalização e controle do tráfego de organelas. TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 69 FIGURA 13 – TIPOS DE HIFAS: CENOCÍTICAS (NÃO SEPTADAS) E SEPTADAS COM UM NÚCLEO (MONOCARIÓTICA) E DOIS NÚCLEOS (DICARIÓTICA) POR CÉLULA FONTE: Disponível em: <http://passeivestibular.blogspot.com. br/2011/10/reino-fungi.html>. Acesso em: 15 set. 2012. Os septos podem possuir poros simples, como se observa na Divisão Ascomycota; ou poros doliporos (poro com espessamento nas bordas), como os que são encontrados na Divisão Basidiomycota (ambos serão vistos com mais detalhes posteriormente). A rede de hifas que forma o micélio pode crescer indefinidamente, enquanto as condições forem favoráveis e os nutrientes estiverem disponíveis. O micélio distribui-se dentro do substrato, de onde emerge e forma o corpo de frutificação (micélio reprodutivo), que produz os elementos de reprodução (esporos). Em certas espécies de fungos, o micélio pode atingir muitos metros de diâmetro sob a superfície do substrato. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 70 LEITURA COMPLEMENTAR O MAIOR SER VIVO Bia Barbosa Cientistas descobrem em floresta dos Estados Unidos um fungo gigantesco que ocupa área equivalente a 47 estádios do Maracanã Quando se pensa num ser vivo imenso, daqueles que podem ser comparados a ônibus ou prédios, a primeira imagem que vem à cabeça é a dos extintos dinossauros, com até 50 metros de comprimento. Pesquisadores do Departamento de Agricultura dos Estados Unidos mostraram que a natureza consegue ser bem mais bizarra e produzir um organismo de dimensões ciclópicas, daquelas que escapam a nosso senso de escalas. Eles encontraram um fungo gigante, uma enorme rede de filamentos enraizada a cerca de 1 metro da superfície, abrangendo uma área superior a 890 hectares. O megafungo da espécie Armillaria ostoyae, típico de regiões temperadas da América do Norte e da Europa, enterrado sob a Floresta Nacional de Malheur, é tão grande que só pode ser dimensionado quando confrontado com cidades inteiras ou construções multiplicadas às dezenas. Nessa escala equivaleria a toda a enseada da Praia de Botafogo, seus arredores e o morro do Pão de Açúcar, ou a 47 estádios do Maracanã colocados lado a lado. Os cientistas ainda não calcularam quanto pesa toda essa estrutura viva. O fungo é um parasita bastante longevo, que busca alimento alojando-se nas raízes das plantas. Às vezes, dá sorte e encontra repasto suficiente para continuar a crescer por milhares de anos, como ocorreu na floresta americana. Os fungos constituem um reino à parte entre os seres vivos. Podem ser microscópicos, dotados de uma única célula, como as leveduras, usadas na fabricação de fermento e cerveja, ou complexos, como o exemplar Armillaria recém-descoberto. Antes dele, em 1992, uma estrutura semelhante com 600 hectares havia sido localizada no Estado de Washington. Julgava-se ser uma raridade que se desenvolveu em condições muito especiais, por um período estimado entre 400 e 1.000 anos. Desde a semana passada, passou-se a considerar que esses gigantes são muito mais comuns do que se imaginava. O ser da Floresta de Malheur esteve pelo menos 2.400 anos parasitando sucessivamente milhares de árvores de forma simultânea. “Fungos como esse são extremamente versáteis”, diz Marina Capelari, pesquisadora da Seção de Micologia do Instituto de Botânica, em São Paulo. “Eles exploram o meio ambiente e crescem indefinidamente.” Mesmo que alguns pedaços do organismo morram, isso não compromete o resto da estrutura, que continua viva e em expansão. TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 71 Acima da superfície o Armillaria ostoyae tem um aspecto bastante diferente. No outono, ele brota em forma de grupos de grandes cogumelos dourados, que podem atingir até 30 centímetros de diâmetro. A cor amarelada deu à espécie o apelido de cogumelo-mel. Por enquanto, os cientistas ainda não sabem se a espécie é comestível, porque, numa das poucas tentativas feitas, o pesquisador que experimentou o cogumelo sofreu uma violenta reação gástrica, mas sobreviveu. Ainda se está por determinar se isso ocorreu devido a algum tipo de veneno ou por erro na preparação do prato. Segundo a pesquisadora Catherine Parks, da equipe que localizou o megafungo, os cogumelos são apenas a ponta de um iceberg, insuficientes para dimensionar o que existe por baixo da terra e o impacto que o organismo causa na floresta. Para descobrir que estavam lidando com um único ser, os técnicos mapearam toda a região na qual suspeitavam haver trechos do fungo e analisaram amostras de vários pontos. Pelos resultados, viram que os filamentos possuíam a mesma composição molecular e só podiam ter uma mesma origem. O processo alimentar do Armillaria é igualmente peculiar. O fungo secreta enzimas capazes de quebrar os componentes químicos da madeira em moléculas menores e, depois, absorve o que lhe interessa. Todo o alimento é extraído das árvores, primeiro das raízes e depois do caule. O roubo de nutrientes é tão intenso que a árvore morre. Ao atingir o caule, o megafungo se manifesta sob nova forma, agora como uma cobertura esbranquiçada e viscosa, parecida com uma camada de cola. Árvores de grande porte podem sobreviver por muitos anos ao ataque do fungo, mas perdem vigor e têm o crescimento bastante afetado. Um observador atento consegue identificar uma árvore atacada por esse pesadelo subterrâneo: as raízes enfraquecem, as folhas descolorem e caem. A madeira está sempre umedecida. Mas nem por isso o megafungo é um vilão. Os cientistas o consideram um elo essencial no ecossistema das florestas. A ele cabe o papel de lixeiro, limpando áreas para que novas árvores possam nascer. Mesmo assim, é um consolo saber que um ser desses jamais conseguiria sobreviver numa cidade. FONTE: Texto disponível em <http://veja.abril.com.br/160800/p_080.html>. Acesso em: 15 set. 2012. Como exemplo de fungos, podemos citar os bolores (Figura 14A), as orelhas- de-pau (Figura 14B), os cogumelos (Figura 14C) e as leveduras (Figura 14D). UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 72 FIGURA 14 – DIVERSIDADE DE FUNGOS A B C D A,D: organismos microscópicos. B-C: corpos de frutificação representantes de diferentes táxons.A: Bolores em uma laranja. B: Orelhas-de-pau em um tronco. C: Cogumelo. D: Leveduras vistas em microscópio eletrônico. FONTE:Disponíveis em: A <http://nicosia.no.sapo.pt/imagens/bolor.jpg>. B <http://farm4.static.flickr. com/3054/2634161488_6398d79e52.jpg>. C <http://4.bp.blogspot.com/_HwxB51wkeTE/S_p04TwZe0I/ AAAAAAAAEMQ/npgcKmdbzvM/s400/cogumelo.jpg>. D <http://2.bp.blogspot.com/_7rwPAoZA7DM/ Rh6lCGEtrPI/AAAAAAAAAGg/0_S3nfp93IA/s320/leveduras.gif>. Acesso em: 11 ago. 2010. 2 REPRODUÇÃO DOS FUNGOS Neste item, estudaremos como se reproduzem os fungos. Acompanhem! TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 73 2.1 REPRODUÇÃO ASSEXUADA Envolve apenas mitose – tipo de reprodução importante para a multiplicação e dispersão. a) Fragmentação ou segmentação: tipo de reprodução vegetativa. Nesse processo, pedaços do micélio de um fungo separam-se e cada um deles origina novos indivíduos. b) Brotamento ou gemação: as células formam brotos ou gemas que crescem e se separam do genitor. É uma forma de multiplicação vegetativa comum nas leveduras (Figura 14D). c) Esporulação: processo em que os fungos se reproduzem por meio de esporos mitóticos. Os esporos são células dotadas de paredes resistentes que, ao germinar, produzem hifas. Atenção: esses esporos podem ser mitóticos (também chamados esporos assexuados, originados através de mitose) ou meióticos (também chamados esporos sexuados, pois são originados através de uma divisão meiótica). Os esporos podem ser móveis ou imóveis, sendo denominados de zoósporos (Figura 15A) ou aplanósporos (Figura 15B-C), respectivamente. Os fungos com zoósporos dependem de líquidos e são encontrados em ambiente aquático ou são parasitas de plantas, são exclusivos da divisão Chytridiomycota. Já os fungos com aplanósporos são observados em ambiente terrestre e podem ser produzidos no interior de esporângios (denominados endósporos) ou não (exósporos). FIGURA 15 - ESPOROS. A. ZOÓSPOROS. B-C. APLANÓSPOROS. B. ENDÓSPOROS. C. EXÓSPOROS. FONTE: Disponível em: A. <http://www.bsu.edu/classes/ruch/msa/porteretal/3-35.jpg>. B. <http://www.reviberoammicol.com/photo_gallery/Mucor/circinelloides/.>. C. <http://www.simbiotica.org/tiposfungos.htm>. Acesso em: 15 set. 2012. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 74 2.2 REPRODUÇÃO SEXUADA Resultado da plasmogamia, cariogamia e meiose – tipo de reprodução importante para a variabilidade genética e que resulta na formação de esporos derivados de meiose. A reprodução sexuada envolve condições baseadas na morfologia e dimensões dos gametas. UNI Ei psiu!!! Quero lembrá-lo(a) de que este assunto foi estudado na disciplina de Microbiologia. FIGURA 16 – DIAGRAMA DO CICLO DE VIDA Nele a fase diploide ocorre abaixo da barra larga e a fase haploide ocorre acima dela. As quatro setas juntas indicam o produto da meiose; a seta única representa a fecundação e a formação do zigoto. O zigoto divide-se por meiose para formar quatro células haploides. Cada uma dessas células divide-se por mitose para produzir mais células haploides ou então um organismo multicelular haploide que eventualmente produz gametas por diferenciação. FONTE: Raven et al. (2001, p. 167) Os gametângios femininos e masculinos (estruturas que produzem gametas) podem estar presentes no mesmo indivíduo ou em indivíduos diferentes. Quando ambos os sexos estão presentes no mesmo indivíduo, os gametas femininos e masculinos podem ou não ser compatíveis. Assim, denominados TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 75 de heterotálicos os indivíduos que possuem os sexos separados ou se possuírem ambos os sexos, esses sejam autoincompatíveis. Os indivíduos que apresentam os dois sexos e esses são autocompatíveis são nomeados de homotálicos. A reprodução sexuada resulta na formação de esporos especializados, tais como: zigósporo (presente apenas na divisão Zigomycota), ascósporo (presente apenas na divisão Ascomycota) e basiodiósporo (presente apenas na divisão Basidiomycota). De maneira bem básica, podemos dizer que, nos ascomicetos, cada uma das quatro células haploides originadas da meiose sofre outra divisão mitótica, dando origem a oito células (haploides). Essas oito células correspondem a esporos sexuados, conhecidos por ascósporos, por ser a estrutura onde se desenvolve denominado asco. Na maioria dos ascomicetos, os ascos reúnem-se em corpos de frutificação chamados ascoma. Já nos basidiomicetos, os esporos são conhecidos por basidiósporos, uma vez que a estrutura na qual se desenvolvem é conhecida por basídio e está reunida na parte inferior do chapéu dos corpos de frutificação chamados basidiomas. Na extremidade do basídio os quatro basidiósporos são liberados e podem germinar, originando novos micélios se caírem em local adequado. Os zigomicetos, embora produzam esporos assexuados, não desenvolvem corpos de frutificação. NOTA RELEMBRANDO ALGUNS TERMOS Meiose – divisão reducional dos núcleos diploides. Nesse processo ocorrem duas divisões sucessivas, sendo a primeira divisão redutora e a segunda equacional. Como resultado da meiose são produzidos quatro núcleos haploides. Mitose – processo de divisão equacional dos núcleos eucarióticos, produzindo dois núcleos com patrimônio genético igual. Ocorre tanto nas células haploides quanto nas células diploides. Células diploides – são células nas quais os cromossomos ocorrem aos pares. São representadas por 2n. Células haploides – são células onde os cromossomos não ocorrem aos pares. São representadas por n. Plasmogamia – fusão de dois protoplastos. Evento obrigatório que precede a cariogamia na reprodução sexuada. Cariogamia – fusão de dois núcleos. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 76 3 IMPORTÂNCIA DOS FUNGOS Você já parou para pensar em como os fungos são importantes? Eles são organismos muito importantes para o equilíbrio do meio ambiente. Grande parte das espécies de fungos atua na natureza como agentes decompositores (Figura 19). LEITURA COMPLEMENTAR 1 O INCRÍVEL REINO DOS FUNGOS Vandré Fonseca Uma ameaça paira sobre o reino Fungi. Eles estarão entre os seres mais afetados, caso as previsões de redução de chuvas na Amazônia decorrentes do aquecimento global se concretizem. “Os fungos dependem da umidade para decompor folhas e galhos. Sem a chuva, eles não conseguem reciclar a matéria orgânica, reduzindo a disponibilidade de nutrientes para as plantas”, afirma o biólogo Ricardo Braga-Neto, um dos raros especialistas em ecologia de fungos na Amazônia. Com a redução da atividade dos fungos, a capacidade da floresta em absorver carbono também pode ser diminuída, contribuindo negativamente para o balanço entre a fotossíntese e a respiração na floresta. O biólogo lamenta que mesmo com toda esta importância, os fungos ainda são negligenciados quando se discute conservação da biodiversidade. Para Ricardo Braga-Neto, é importante criar uma “lista vermelha” voltada para fungos do Brasil. Segundo ele, esta iniciativa poderia ajudar a priorizar investimentos na pesquisa neste reino. Cerca de 85% das plantas e árvores dependem de uma simbiose com fungos para crescer. Esta relação ocorre nas raízes, onde os fungos formam as micorrizos. Eles consomem açúcares produzidos pelos vegetais, em contrapartida são responsáveis por transformar restos da floresta em fosfatos e nitrogênio, alimento para as árvores e plantas que crescem ali. A necessidade de proteger os fungos é discutida também entre os maiores especialistas do mundo. Em um artigo publicado em outubro do ano passado, às vésperas de um encontro internacional de especialistas em fungos na Inglaterra, o presidente da Associação Europeia de Micologia, Dave Minter, destacou a importância da preservação deste reino. De acordo com ele, há mais de cem anos cientistas sabem que fungos também são afetados pelas atividades humanas. Há evidências, segundo o cientista, de que a população de muitos fungos é afetada pela poluição do ar. E mesmo sem informações sobreo estado de conservação das espécies deste reino, há razões para supor que ele é tão vulnerável à perda de habitat, poluição e as mudanças climáticas quanto animais e plantas, conforme escreveu Minter. O encontro do ano passado serviu para lançamento da Sociedade Internacional para a Proteção de Fungos. TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 77 Braga-Neto prepara, com a colaboração de outros especialistas, um guia de identificação, no mesmo formato que outras publicações do Programa de Pesquisa em Biodiversidade (PPBio), que deve trazer entre 100 e 150 espécies descritas na região. Atualmente, ele faz levantamentos e imagens (muitas e belas fotografias) na Reserva Ducke, Zona Norte de Manaus, e se esforça para chamar a atenção para a importância deste reino para a região amazônica. “Têm fungos que decompõem serrapilheira, têm fungos que decompõem madeira, têm fungos que vão decompor no solo, têm fungos que são responsáveis pela absorção de nutrientes pelas plantas”, conta o biólogo Ricardo Braga-Neto. Preservar os fungos é importante não só porque muitos podem ser comestíveis ou usados para a produção de remédios, mas também pela importância ecológica que possuem, destacadamente nas florestas tropicais da América do Sul. “A Amazônia está sob um solo muito pobre, então particularmente aqui o papel dos fungos é maior e bem exacerbado. Eles acabam decompondo a matéria orgânica e devolvendo-a para as plantas, na forma de nutrientes assimiláveis”, afirma o biólogo. Embora seja também uma opção para o cardápio entre os índios Yanomami, o consumo de fungos em refeições não é um costume muito difundido entre outras populações da Amazônia. E isto é até surpreendente, porque na região já são conhecidas algumas espécies comestíveis, como o Lentinus strigosus, cujo cultivo é estudado na Coordenação de Pesquisas em Tecnologia de Alimentos do Inpa (CPTA/Inpa). Segundo pesquisadores do Inpa, cogumelos são uma ótima fonte de proteína, livre de gorduras. No Brasil, estima-se que existam cerca de 200 mil espécies, mas apenas 14 mil foram descritas pela ciência. No mundo todo existem possivelmente 1,5 milhão de espécies, mas só 5% delas são conhecidas. E mesmo aqueles que já estão sendo estudados trazem surpresas, como a Mycena lacrimans, conhecida já há algum tempo, mas que só recentemente se descobriu ser um fungo bioluminescente, ou seja, capaz de produzir luz. Esta descoberta foi feita por Ricardo Braga-Neto durante aulas de pós- graduação do Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia (Inpa) ao longo da BR-319. Como havia sido coletada durante o dia, esta característica não havia sido notada por pesquisadores. “É uma espécie que decompõe folhiço, que é superimportante para o ciclo do carbono”, destaca o biólogo, que vai incluir a espécie no guia de fungos da Reserva Ducke. E justamente a área onde o fungo foi encontrado já está desmatada. A bioluminescência não é tão incomum na natureza, mas este é o único fungo conhecido até agora na Amazônia capaz de tal proeza. Braga-Neto explica que a capacidade de produzir luz está possivelmente relacionada à decomposição da lignina, molécula associada à celulose responsável pela rigidez de células vegetais. Provavelmente seja uma estratégia para liberar radicais livres UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 78 produzidos devido ao alto metabolismo, conforme explica o estudioso de fungos. Mas há estudos indicando que a produção de luz é também uma forma de atrair artrópodes, que poderiam ajudar na dispersão dos fungos. FONTE: Texto disponível em: <http://www.oecoamazonia.com/br/reportagens/brasil/204-o- incrivel-reino-dos-fungos>. Acesso em: 15 set. 2012. Como já vimos, de acordo com sua nutrição, os fungos são considerados heterotróficos. Os sapróbios degradam matéria orgânica morta, os necrotróficos produzem enzimas abundantes para degradar e matar seu hospedeiro e os biotróficos (parasitas) absorvem os nutrientes de um hospedeiro vivo. Juntamente com as bactérias decompositoras, as espécies de fungos sapróbios são responsáveis pela degradação de matéria orgânica, garantindo a reciclagem de nutrientes. Por exemplo, os fungos são componentes essenciais para o ciclo do carbono. Embora esse aspecto seja positivo, essa atividade decompositora pode ter aspectos negativos, pois os fungos são responsáveis pelo apodrecimento de alimentos, madeiras, objetos de couro, provocando sérios prejuízos econômicos. É interessante ressaltar que os fungos estão entre os poucos organismos que podem quebrar a lignina. FIGURA 17 – FUNGOS DECOMPOSITORES FONTE: Disponíveis em: 1 <http://educar.sc.usp.br/ciencias/ecologia/fig15.JPG>. 2 <http://ipt. olhares.com/data/big/100/1003995.jpg>. 3 <http://4.bp.blogspot.com/_aG_ymhUlYt8/SncWlJy- UlI/AAAAAAAAAVE/Sncqi8Ktx1o/s320/fungos+decompositores.jpg>. 4 <http://www.klickeducacao. com.br/Klick_Portal/Enciclopedia/images/Fu/1217/534.jpg>. Acesso em: 11 ago. 2010. As espécies de fungos biotróficos atuam parasitando plantas e animais, inclusive o homem, podendo causar infecções graves, como lesões profundas na pele e em órgãos internos. Como exemplos de fungos que parasitam plantas economicamente importantes temos a ferrugem (Figura 18A), que afeta principalmente cafeeiros. NOTA Você sabia? Cerca de 70% de todas as doenças vegetais são causadas por fungos. TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 79 Cerca de 150 espécies são parasitas humanos, causando doenças conhecidas como micose. A frieira ou pé-de-atleta (Figura 18B e Figura 20C) é uma micose que forma lesões descamativas e avermelhadas entre os dedos e unhas. Alguns fungos causam uma doença conhecida popularmente por tínea ou tinha (Figura 18D) e causam lesões circulares, principalmente na cabeça ou na pele. Outra doença comum, especialmente em crianças, causada por fungos, é o sapinho (Figura 18E). Ele é causado por fungos do gênero Candida, que provocam lesões esbranquiçadas e aderentes na mucosa oral. Espécies desse mesmo gênero causam as candidíases vaginais. Há espécies de fungos que podem atuar parasitando plantas e animais, inclusive o homem, podendo causar infecções graves, como lesões profundas na pele e em órgãos internos. Como exemplos de fungos que parasitam plantas economicamente importantes temos a ferrugem (Figura 18A), que afeta principalmente cafeeiros. Cerca de 150 espécies são parasitas humanos, causando doenças conhecidas como micose. A frieira ou pé-de-atleta (Figura 18B e Figura 18C) é uma micose que forma lesões descamativas e avermelhadas entre os dedos e unhas. Alguns fungos causam uma doença conhecida popularmente por tínea ou tinha (Figura 18D) e causam lesões circulares principalmente na cabeça ou na pele. Outra doença comum, especialmente em crianças, causada por fungos, é o sapinho (Figura 18E). Ele é causado por fungos do gênero Candida, que provocam lesões esbranquiçadas e aderentes na mucosa oral. Espécies desse mesmo gênero causam as candidíases vaginais. A histoplasmose é uma doença causada pelo fungo Histoplasma capsulatum, que parasita os pulmões. Ela ocorre quando se inala esporos presentes na poeira levantada de solos contaminados. Esse fungo se desenvolve principalmente sobre fezes acumuladas de aves e de morcegos. Existem fungos oportunistas que aproveitam a imunidade comprometida, como as de indivíduos portadores de AIDS, para provocar infecções secundárias. Como exemplo, podemos citar um ascomiceto que provoca pneumonias, denominado Pneumocystis carinii. Cerca de 80% das mortes de portadores do vírus HIV são causadas por pneumonia. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 80 FIGURA 18 – DOENÇAS CAUSADAS POR FUNGOS A D CB E A. Doença em plantas. B-E: Doenças no homem. A: Ferrugem em cafeeiro. B-C: Micose conhecida popularmente por pé-de-atleta. D: Criança com lesões no couro cabeludo causada por tínea. E: Criança com sapinho, causado por um fungo do gênero Candida. FONTE: Disponíveis em: A <wwww.revistacafeicultura.com.br>.B <http://www.podologiabr.com/ upload/frieira.jpg>. C: <http://www.medicinageriatrica.com.br/wp-content/uploads/2007/06/ micose.jpg>. D: <http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/fungos/reino-fungi-8.php>. E: <http:// nurseskare.blogspot.com/2010/04/candidiase-oral-ou-sapinhos.html>. Acesso em: 11 ago. 2010. A histoplasmose é uma doença causada pelo fungo Histoplasma capsulatum, que parasita os pulmões. Ela ocorre quando se inala esporos presentes na poeira levantada de solos contaminados. Esse fungo se desenvolve principalmente sobre fezes acumuladas de aves e de morcegos. Existem fungos oportunistas que aproveitam a imunidade comprometida, como as de indivíduos portadores de AIDS, para provocar infecções secundárias. Como exemplo, podemos citar um ascomiceto que provoca pneumonias, denominado Pneumocystis carinii. Cerca de 80% das mortes de portadores do vírus HIV são causadas por pneumonia. Além de causarem doenças, os esporos de alguns fungos podem causar alergias. TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 81 NOTA VOCÊ SABIA? Descoberta e isolamento da penicilina Sídio Machado O cientista inglês Alexander Fleming (1881-1955) (Figura 21A) ganhou o prêmio Nobel de medicina de 1945. Em setembro de 1928, ao fazer experiências com bactérias Staphilococcus aureus, observou que um fungo havia contaminado uma das placas de vidro em que as bactérias se desenvolviam. Ao analisar a placa contaminada, percebeu que as bactérias estavam mortas na área transparente em torno do fungo. Fleming levantou a seguinte hipótese: “o fungo deve produzir uma substância que, infiltrando-se na área circundante, mata as bactérias”. Ele decidiu testar essa hipótese. Cultivou o fungo e contaminou propositalmente diferentes placas que continham bactérias causadoras de doenças. Houve formação da área transparente em diversas culturas, mas em outras não. Fleming interpretou esse resultado do seguinte modo: “quando se forma a área transparente em torno do fungo, a substância que ele libera é ativa contra aquele tipo de bactéria, por isso ela é destruída”. O passo seguinte foi isolar essa substância e fazer o teste final para confirmar se ela impediria a multiplicação das bactérias no corpo de um animal. Para isso, ele cultivou o fungo em caldo de carne. Filtrou o caldo e pingou algumas gotas do extrato, que continha a substância, em cultura de bactérias. O extrato foi tão eficiente quanto o próprio fungo! Finalmente, em 1929, após incansáveis pesquisas, ele isolou a substância produzida pelo Penicillium notatum (Figura 21B), requerendo sua patente com o nome de “penicilina”. Esse trabalho foi um dos mais significativos do século XX, pois permitiu à indústria farmacêutica produzir os antibióticos atuais que salvam muitas vidas. FONTE: MACHADO, S. Biologia. Col. De olho no mundo do trabalho. São Paulo: Scipione, 2003, p. 204. FIGURA 19 – A: ALEXANDER FLEMING. B: O FUNGO PENICILLIUM NOTATUM FONTE: Disponíveis em: A <http://herbarium.usu.edu/fungi/funfacts/Fleming.jpg>. B <http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/fungos/imagens/fungos-1.jpg>. Acesso em: 11 ago. 2010. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 82 Há fungos especializados em capturar pequenos organismos, especialmente nematódeos, se alimentando deles. Um mecanismo relativamente simples de captura desses animais é observado no fungo Pleurotus ostreatus, que cresce em madeira em decomposição. Esse basidiomiceto produz hifas que liberam uma substância que age anestesiando esses vermes. Em seguida, suas hifas envolvem e penetram o corpo do nematódeo, absorvendo nutrientes. Outros fungos, como os do gênero Arthrobothrys, produzem hifas circulares, dispostas como uma rede de pequenos anéis, que secretam uma substância viscosa. Ao tentarem passar por esses anéis, os nematódeos ficam presos neles e na secreção viscosa. O estímulo na parede celular aumenta a quantidade de material osmoticamente ativo na célula, causando entrada de água nessa e aumento da pressão de turgescência. A parede externa se fende e a interna se expande, envolvendo o animal. Em seguida, o fungo emite hifas que penetram o corpo do verme e absorvem seus tecidos (Figura 19). FIGURA 20 – FUNGOS NEMATÓFAGOS A-G: Tipos de armadilhas utilizadas por fungos nematófagos. A-B: nódulos adesivos. A: Pedunculares. B: Sésseis. C: hifas adesivas não modificadas. D-G: Hifas modificadas. D: Em anéis não constritores. E: Em anéis constritores (abertos e fechados). F: Em redes bidimensionais. G: Em redes tridimensionais. H-I: Verme capturado pelo fungo Arthrobothrys. FONTE: A-H: Padilha (1996, p. 336. apud RAVEN et al, 2001, p. 322) TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 83 Algumas espécies de fungo vivem em associações simbióticas com outros organismos. Dentre os fungos mutualísticos existem os que vivem associados a raízes de plantas ou a outros órgãos subterrâneos, formando micorrizas (do grego mykes, fungo e rhiza, raiz). FIGURA 21 – ASSOCIAÇÃO MICORRÍZICA EM PLÂNTULA DE PINUS FONTE: Raven et al. (2001, p. 309) NOTA Simbiose – uma associação íntima e frequentemente obrigatória de duas espécies, normalmente envolvendo coevolução. As relações simbióticas podem ser parasíticas ou mutualistas. O termo micorriza foi utilizado pela primeira vez em 1885 pelo fitopatologista alemão Albert Bernard Frank, que reconheceu a presença de um fungo em volta das raízes de plantas da família Fagaceae e Betulaceae. Frank foi também o primeiro autor a considerar as micorrizas como estruturas com caráter simbiótico (SOUZA et al., 2006). UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 84 Atualmente, são reconhecidos os benefícios da associação micorrízica para a planta hospedeira e para o micossimbionte. Essa relação garante um aumento na capacidade reprodutiva da planta, estabelecendo um elo entre o sistema geoquímico (solo) e biológico (plantas). De modo geral, podemos dizer que os fungos absorvem água do solo, degradam matéria orgânica e absorvem os nutrientes liberados, transferindo-os em parte para a planta. A planta, por usa vez, cede ao fungo certos açúcares produzidos na fotossíntese e aminoácidos de que ele necessita como alimento. As micorrizas são extremamente importantes nos ecossistemas e na natureza. Cerca de 95% das espécies vegetais formam micorrizas. Os fungos envolvidos vivem permanentemente associados às raízes das plantas. Podem-se distinguir alguns diferentes tipos de micorrizas com base na estrutura da associação, características do fungo e planta hospedeira. De modo geral elas são classificadas em endo ou ectomicorrizas. ● Endomicorriza – tipo de relação micorrízica, em que as hifas penetram no interior da célula da planta hospedeiro. Essa associação é muito comum, ocorrendo em cerca de 80% das plantas vasculares. Assim, não são altamente específicos quanto ao fitossimbionte. Os fungos componentes dessa associação são os glomeromicetos e pertencem à Divisão Glomaromycota. As hifas do fungo penetram a região cortical da raiz da planta, onde formam estruturas muito ramificadas, denominadas arbúsculos. ● Ectomicorriza – tipo de relação micorrízica em que as hifas do fungo envolvem a raiz e penetram em suas camadas superficiais, no espaço intercelular, não atingindo o interior da célula do hospedeiro. Formam redes características e bastante ramificadas, denominadas de rede de Hartig, que funcionam como uma interface entre o fungo e a planta. Outra característica é a presença do manto ou bainha de hifas, que recobre a superfície da raiz. A maioria das ectomicorrizas são basidiomicetos e ascomicetos. Em alguns casos, apresentam intumescimentos terminais, chamados vesículas. Essas vesículas podem funcionar como estruturas armazenadoras de substâncias de reserva do fungo. Tais micorrizas são geralmente conhecidas como micorrizas arbusculares (MA). As hifas se distendem pelo substrato circundante, aumentando a superfície de contato, o que aumenta o potencial de absorção de água, fosfatos e outros nutrientesessenciais. TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 85 FIGURA 22 – MICORRIZAS A-B: Endomicorrizas. C: Ectomicorriza. A: Representação esquemática. .B: Glomus versiforme, um zigomiceto, em associação com raiz de alho. Detalhe (seta) para o arbúsculo. FONTE: Disponíveis em: A <www.ces.purdue.edu/extmedia/FNR/images/FNR- 104.fig4.gif>. B <http://naturlink.sapo.pt/print.aspx?menuid=23&cid=778&viewall =true&print=true>. C <www.infoescola.com/biologia/micorrizas>. Acesso em: 11 ago. 2010. Alguns fungos também são importantes para a indústria de alimentos e bebidas. A utilização dos processos fermentativos dos fungos permitiu a expansão da indústria alimentícia. O fungo Saccharomyces cerevisiae, por exemplo, constitui o fermento biológico usado no preparo de pães, biscoitos. Outras espécies desse mesmo gênero são usadas na fabricação de vinho e cerveja. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 86 A indústria alimentícia usa fungos que conferem sabor e aroma distintos a certos queijos, como o tipo Roquefort (Penicillium roquefortii) e o tipo Camembert (Penicillium camembertii). Outros fungos utilizados pela indústria de alimentos são: o Agaricus campestris, conhecido popularmente por champignon; Truber, as trufas; Morchella esculenta; Lentinula edodes, que são os fungos conhecidos por shiitake; e Pleorotus, conhecido por shimeji. FIGURA 23 – FUNGOS NA ALIMENTAÇÃO F B ED CA A: Fabricação de pães a partir da fermentação. B-C: Queijos produzidos com a participação de fungos. B: Roquefort. C: Camembert. D-F: Cogumelos comestíveis. D: Champignon. E: Shiitake. F: Shimeji. FONTE: A <http://www.diskpan.com.br/noticias/imagens/Image/paes.jpg>. B <http://4.bp.blogspot. com/_U3_vs-TiTeM/SZGQDQPLjKI/AAAAAAAAASg/xIpgINhoDYY/s400/queijo+bolor.jpg>. C <http:// blogs.guardian.co.uk/money/CamembertLindaNylindC.jpg>. D <http://static.infoescola.com/ wp-content/uploads/2010/01/Champignon.jpg>. E <http://www.edulis.co.za/images/shiitake_ mushrooms_300dpi.jpg>. F <http://portalmie.com/atualidade/wp-content/uploads/2009/02/ shimeji.jpg>. Acesso em: 11 ago. 2010. LEITURA COMPLEMENTAR 2 FUNGOS X VEGETAIS: AMIGOS ÍNTIMOS OU INIMIGOS MORTAIS? Texto adaptado de Vera Lucia Ramos Bononi Os fungos desde muito cedo na história da evolução vivem em estreito contato com os vegetais, havendo evidências dessa associação desde o carbonífero, quando as plantas conquistaram a terra com a ajuda de fungos na forma de micorrizas. TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 87 A associação micorrízica foi observada pela primeira vez em 1885 (FRANK, 1885) e posteriormente encontrada na maioria das famílias vegetais incluindo samambaias e musgos. Foram mais raramente notadas em espécies da família Cruciferae, Chenopodiaceae, Carophyllaceae e Cyperaceae, embora possa ocorrer nestes grupos em diferentes fases do ciclo de vida da planta. A associação ocorre nos árticos, em regiões temperadas e tropicais, em todos os biomas e ecossistemas de aquáticos a desertos (MORTON, 1990). Os fungos que participam da associação micorrízica são hoje classificados na ordem Glomales dentro de vários gêneros. São simbiontes obrigatórios e não crescem em meio de cultura simples. São não específicos quanto ao hospedeiro, mas pode haver associações preferenciais com certas plantas hospedeiras. Micorrizas podem aumentar a absorção de fósforo do solo pelas plantas, controlar patógenos de raízes, incrementar a afixação biológica de nitrogênio, influenciar na produção de hormônios e aumentar a resistência a fatores estressantes, como déficit de água ou presença de poluentes no solo (POWELL & BAGYARAJ, 1984). O uso de micorrizas em viveiros para obter mudas maiores mais cedo e em trabalhos de recomposição de áreas degradadas mostram o potencial da associação para ajudar a restabelecer a fertilidade de solos (TRUFEM, 1999). A relação entre os fungos e vegetais é bastante complexa podendo ser positivas como as micorrizas, os fungos endofíticos e espécies saprófitas ou negativas. Os fungos endofíticos são microorganismos que vivem sistematicamente no interior de plantas, principalmente em folhas, caules e raízes (AZEVEDO & MELO, 1998). Esses fungos em geral iniciam seus processos de degradação e apodrecimento foliar ainda dentro de planta viva, participando de processos de queda e decomposição no solo. Podem produzir toxinas, antibióticos, hormônios de crescimento e outras substâncias de interesse biotecnológico, como ácidos pirenochaeticos com atividade antifúngica e de ação contra fitopatógenos (Leptokarydis et al., 2006). Os fungos sapróbios são degradadores de matéria orgânica e muito importantes para a ciclagem dos nutrientes no planeta, requisito básico do desenvolvimento sustentável. Os fungos absorvem os nutrientes de restos de vegetais para o seu crescimento e reprodução, produzindo gás carbônico e liberam minerais no ambiente. Têm assim um papel essencial evitando a acumulação de restos orgânicos e participando ativamente do ciclo do carbono na natureza. Nas regiões temperadas, cerca de 2 toneladas de resíduos vegetais são depositados no solo, por hectare, por ano. Não há dados para regiões tropicais (CARLILE & WATKINSON, 1994), mas os fungos têm uma atividade ainda mais intensa nessas condições de temperatura e umidade. Os basidiomicetos são os principais responsáveis pela decomposição da madeira, composta por celulose, hemicelulose e lignina, que dão resistência às paredes das células vegetais. Os fungos possuem um sistema enzimático externo, não específico, que utilizam para o apodrecimento de madeira e que pesquisas na última década mostram ser capazes de degradar poluentes clorados orgânicos persistentes no solo e água (MATHEUS & OKINO, 1999). UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 88 Por outro lado os fungos representam sérios problemas ao desenvolvimento, reprodução e frutificação de vegetais sendo fitopatógenos perigosos em situações de monoculturas e de desequilíbrio ecológico. São numerosos os exemplos de fungos fitopatógenos obrigatórios ou não e que se apresentam de diferentes formas: sexuada ou perfeita, ou assexuada ou anamórfica. Glomerulla cingulatta é agente causal de antracnoses e tem como forma anamórfica Colletotrichum gloeosporioides. Nos países tropicais e subtropicais a grande maioria dos fungos fitopatogênicos se manifesta sob a forma anamórfica. No caso das ferrugens existem espécies com mais de uma forma anamórfica. São famosos no Brasil os casos históricos como o da Fordlândia na Amazônia, onde a produção de seringueira para pneus da Ford foi arrasada pelo fungo Microcyclus ulei. Da mesma forma quando a Hemileia vastatrix, fungo da ferrugem do café, que chegou aos cafezais brasileiros e trouxe imensos prejuízos à cafeicultura, abalando a posição do Brasil no comércio internacional. Os fitopatógenos também ocorrem em todos os tipos e famílias vegetais, em todos os ecossistemas, sendo menos conhecidos e estudados os que não atacam plantas de interesse comercial. Os fitopatógenos provocam mudanças na química das células e na parede celular dos vegetais, provocam a formação de novos tecidos como a periderme e envolvem respostas de genes específicos (CARLILE & WATKINSON, 1994). Podem-se citar ainda numerosas interações entre fungos e vegetais que são exploradas economicamente pelo homem (CARLILE & WATKINSON, 1994). As fitoalexinas são respostas das plantas a patógenos e sua descoberta deu origem a inúmeros produtos naturais com atividade antimicrobiana. São compostos de baixo peso molecular e que inibem o crescimento de fungos sendo tóxicos a bactérias, plantas e animais. Ustilago maydes é um fungo do grupo dos carvões que causa o apodrecimento da espiga de milho, formando uma pasta preta, muito apreciada no México Omo recheio de tortilhas. Claviceps purpurea é um fungo que parasita grãos de centeio, trigo, arroz e outras gramíneas e que contém poderosos alcaloides, utilizados inicialmente como anestésicos e base para a síntesede alucinógenos LSD e outros medicamentos. Hoje são utilizados no tratamento da doença de Parkinson. Fungos crescendo em bagaço de cana-de-açúcar ou em outros resíduos vegetais são muito utilizados para a produção de cogumelos comestíveis e de numerosas enzimas lignocelulolíticos de importância industrial. A produção de vinho é um processo fermentativo feito do suco de uvas por ação de fungos, geralmente leveduras (Saccharomyces cereviseae). O fungo patogênico Botrytis cinerea tem papel importante na produção de vinhos finos, como os sauternes. A cerveja também é produzida pela fermentação de vegetais principalmente grãos (Carlile & Watkinson, 1994). TÓPICO 1 | O REINO DOS FUNGOS 89 O estudo dos fungos dentro da Botânica teve início não baseado nessa estreita relação entre espécies, mas as principais publicações da Botânica que incluíam os fungos dentre os vegetais. Hoje classificados em outro reino, os fungos continuam fazendo parte dos cursos, congressos e livros de Botânica por tradição e reconhecida íntima relação entre todos os seres vivos na natureza. REFERÊNCIAS AZEVEDO, J .L.; MELO, I. S. Ecologia Microbiana. Jaguariúna: EMBRAPA- CNPMA, 1998. p. 116-137. CARLILE, M. J.; WATKINSON, S. C. The Fungi. London: Academic Press, 1994. FRANK, A. B. Über die auf Wurzelsymbiose beruhende Eranahrung gewisser Baqume durch unterirdische Pilze. Ber. Dtsch. Bot. Ges (3) 128. 1885. LEPTOKARYDIS, I. H. et al. Ácidos pirenochaeticos produzidos pelo fungo endofítico MC-8R isolado de raízes de Michelia champaca (Magnoliaceae). 29ª Reunião Anual da sociedade Brasileira de Química, 2006. MATHEUS, D. R.; OKINO, L. Utilização de basidiomicetos em processos biotecnológicos. In BONONI, V. L. R. (org.). Zigomicetos, Basidiomicetos e Deuteromicetos. São Paulo: Instituto de Botânica/ Secretaria de Estado e Meio Ambiente, 1998. MORTON, J. B. Evolutionary relationships among arbuscular mycorrhizal fungi in the Endogonaceae. Mycologia 82:192-207, 1990. POWELL, C. L.; BAGYARAJ, D. J. VA Mycorrhiza. Boca Raaton: CRC Press, 1984. TRUFEM, S. F. B. Taxonomia de Zigomicetos. In BONONI, V. L. R. (org.). Zigomicetos, Basidiomicetos e Deuteromicetos. São Paulo: Instituto de Botânica/ Secretaria de Estado e Meio Ambiente, 1998. FONTE: BONONI, V.L.R. Fungos x vegetais: amigos íntimos ou inimigos mortais? In: BARBOSA, L. M.; SANTOS-JUNIOR, N. A. S. (Orgs.). A botânica no Brasil: pesquisa, ensino e políticas públicas ambientais. 58º Congresso Nacional de Botânica, São Paulo, 2007. p. 74-77. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 90 DICAS DICA PARA SE TRABALHAR O ASSUNTO EM SALA DE AULA Saiu na revista! Que tal introduzir o assunto em sala de aula com a leitura de alguns artigos? O texto a seguir é de Réia Sílvia Lemos e foi publicado na Revista Ciência Hoje, nº 267 de janeiro-fevereiro de 2009, em resposta a uma questão enviada por um leitor à revista. COMER PÃO COM BOLOR FAZ MAL À SAÚDE? TORRÁ-LO NEUTRALIZA O POSSÍVEL EFEITO MALÉFICO? Réia Sílvia Lemos Os fungos e leveduras que formam o bolor que cobre alimentos armazenados de forma inadequada podem não ser inofensivos. Sim e não. Formado por fungos e leveduras, o bolor é o nome vulgar dado somente à textura esbranquiçada, esverdeada ou mesmo enegrecida que se desenvolve na superfície dos alimentos, quando são armazenados de maneira inadequada, ficam expostos ao ambiente ou mesmo sob refrigeração. Essa substância até poderia ser considerada inócua, mas, como em casa, nos restaurantes ou em outros locais de venda ou conservação de alimentos não temos como saber quais as espécies de organismos que se desenvolvem nos alimentos, não se pode considerar esse bolor inofensivo. Além disso, quando um fungo se expõe na superfície do alimento, é porque sua colônia já está bem desenvolvida no interior do mesmo, e é lá que são produzidas as substâncias nocivas, chamadas de micotoxinas – que variam de acordo com a espécie do fungo. Torrar o pão mata o fungo, mas, na maioria das vezes, não inativa a toxina produzida por ele, pois esta é resistente ao calor. O consumidor deve confiar nas mensagens de repulsa de sua visão e de seu olfato: deve recusar alimentos que não atendem aos requisitos de nossos sentidos e de sanidade, evitando ser acometido por doenças assim veiculadas pelos alimentos. FONTE: Disponível em: <http://cienciahoje.uol.com.br/revista-ch/2010/267/comer-pao-com- bolor-faz-mal-a-saude-torra-lo-neutraliza-o-possivel-efeito-malefico>. Acesso em: 11 ago. 2010. Pão bolorento. Foto: Henry Mühlpfordt. 91 RESUMO DO TÓPICO 1 Neste tópico você estudou que: ● Os fungos são organismos eucariontes, aclorofilados, não possuem tecidos verdadeiros, incluem organismos unicelulares ou pluricelulares e são heterotróficos. ● Como exemplo de fungos, podemos citar: os bolores, as orelhas-de-pau, os cogumelos e as leveduras. ● Os fungos pluricelulares são constituídos de hifas, cujo crescimento é apical. ● A parede das hifas é constituída basicamente por quitina. ● O conjunto de hifas é denominado micélio. ● Cada célula da hifa pode apresentar mais de um núcleo e pode estar separada por septos. Os septos podem possuir poros simples ou poros doliporos. ● O micélio distribui-se dentro do substrato, de onde emerge e forma o corpo de frutificação, que produz os elementos de reprodução (esporos). ● Os fungos podem se reproduzir assexuada (fragmentação, brotamento ou esporulação) ou sexuadamente. A reprodução sexuada envolve condições baseadas na morfologia e dimensões dos gametas. ● Grande parte das espécies de fungos atua na natureza como agentes decompositores. ● Alguns fungos causam doenças em plantas e animais, inclusive no homem. ● Muitos antibióticos são produzidos por fungos. ● Há fungos especializados em capturar pequenos organismos, especialmente nematódeos, alimentando-se deles. 92 ● Algumas espécies de fungo vivem associadas a raízes de plantas, formando micorrizas. Basicamente, podemos dizer que os fungos absorvem água do solo, degradam matéria orgânica e absorvem os nutrientes liberados, transferindo- os em parte para a planta. A planta, por usa vez, cede ao fungo certos açúcares produzidos na fotossíntese e aminoácidos de que ele necessita como alimento. De modo geral, elas são classificadas em endo ou ectomicorrizas. ● Alguns fungos também são importantes para a indústria de alimentos e bebidas. 93 AUTOATIVIDADE (01) O organismo representado pertence ao Reino Fungi. (02) Como exemplos de organismos que pertencem ao mesmo Reino, podemos citar o champignon, shiitake, orelhas-de-pau e as leveduras. (04) É um ser eucarionte. (08) Pode realizar fotossíntese quando exposto à radiação solar. (16) Todas as espécies são comestíveis. (32) Existem espécies saprófitas e parasitas. (64) Alguns fungos mantêm uma relação simbiótica com outras plantas, chamada de micélio. Dê como resposta a soma dos números associados às afirmações corretas. 1 Há muitos anos os fungos eram considerados plantas. Cite uma característica que os assemelha a esse grupo. 2 “Cientistas descobriram que as características genéticas dos fungos estão muito mais próximas às dos animais do que às dos vegetais. A novidade vem do 16º Congresso Internacional de Botânica, em St. Louis (EUA) [...]” (Isto é, Salada sem cogumelo, 08 set. 1999.) Cite algumas características dos fungos que se assemelham aos animais. 3 Observe o esquema a seguir. 94 Fungos – heróis da biosfera À primeira vista, os fungos são pouco interessantes. Mas eles contribuem de forma decisiva para a preservação da diversidade biológica do nosso planeta e estão presentes, de mil formas, no nosso cotidiano. Os refrigerantes, por exemplo, são produtos fúngicos, porque a maioria tem ácido cítrico, produzido por um fungo, o Aspergillus lividus, que é usado industrialmente. Poderíamos citar numerosos exemplos de fungo que estão presentes em nosso cotidiano, mas o que interessa ressaltar é que, dentre a rica biodiversidadebrasileira, uns 20% são fungos. Há 1,5 bilhão de espécies do Reino Fungi, a maior parte delas invisível a olho nu. Assim como algumas espécies de bactérias, os fungos atuam no ambiente como agentes da decomposição, permitindo a reciclagem de nutrientes. Se houvesse, por exemplo, um grande cataclismo que eliminasse os decompositores da face do planeta, o cenário que se poderia imaginar seria uma gradativa acumulação, nos sistemas terrestre e aquático, de matéria orgânica não decomposta (galhos de árvores, restos de animais etc.), fazendo com que todo o equilíbrio da biosfera ficasse comprometido. Os fungos na feitiçaria e na culinária Os cogumelos, por serem visíveis a olho nu, sempre despertaram o interesse das primeiras civilizações. Uma das características do cogumelo é a velocidade com que ele se desenvolve. Olha-se um dia para o tronco de uma árvore caída e não tem nada ali; no dia seguinte, há uma abundância enorme de cogumelos sobre ele. Na cultura cheia de superstição do passado, esse crescimento foi interpretado como algo mágico, como bruxaria. Na América Central, no México e na Guatemala, as civilizações pré-colombianas faziam uso de cogumelos nos seus rituais, e até hoje no interior desses países os mercados sempre estão repletos de diversos tipos de cogumelos comestíveis. No Brasil, uma pesquisa sobre os nomes dados aos fungos entre os povos indígenas mostrou que essas denominações eram carregadas de aspectos negativos. Fungo nas línguas indígenas é sinônimo de coisa ruim, imprestável. Só os ianomâmis têm para eles uma lista grande de nomes sem essas conotações, indicando inclusive o uso que fazem de cogumelos, sobretudo na culinária. De fato, os ianomâmis consomem cogumelos de diferentes tipos, mas não há registro do seu uso como alucinógenos. 4 Leia o texto: 95 Os fungos são apreciados na culinária também desde épocas muito antigas. No império Romano, a espécie de cogumelo Amanita cesariae foi assim batizada por ter sido reservada aos Césares. Outros cogumelos comestíveis eram de uso exclusivo dos nobres. A Micologia médica é a área da Micologia que estuda as doenças causadas por fungos no ser humano. A maioria dos fungos capazes de causar infecção vive da matéria orgânica em decomposição. Vejamos um exemplo: o Cryptococcus neoformans – agente da criptococose – é encontrado em grande quantidade nos espaços urbanos associados a hábitats de pombos e de psitacídeos (papagaio, periquitos etc.). O excremento desses animais favorece a proliferação dos fungos e, quando resseca, espalha-se em pequenas partículas na poeira. Inalado, o fungo chega ao alvéolo pulmonar, onde pode se instalar e causar lesões, especialmente em pessoas cujas defesas estejam baixas. Apesar de causarem doenças, algumas espécies de fungo são capazes de produzir substâncias que atuam como antibiótico. FONTE: Adaptado de: <http://www.portaleducacao.com.br/farmacia/artigos/1216/fungos- herois-e-viloes-da-biosfera>. Acesso em: 2 ago. 2010. ● Os fungos têm sido considerados, por muitos, vilões entre os organismos vivos. Entretanto, sabemos que eles apresentam grande importância, principalmente ecológica e econômica. Com seus conhecimentos adquiridos até aqui e utilizando outras fontes de consulta, comente: a) Uma função ecológica desempenhada pelos fungos. b) Um exemplo de importância econômica dos fungos para os seres humanos. 96 97 TÓPICO 2 CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS UNIDADE 2 1 INTRODUÇÃO A classificação dos organismos dentro do Reino Fungi ainda é um pouco controvérsia, podendo variar de pesquisador para pesquisador. Um dos primeiros pesquisadores a separar os fungos em um reino próprio foi Whittaker já no final do século XX (se necessário, retome o Tópico 2 da Unidade 1 (Figura 23). Com o passar do tempo e o avanço dos estudos científicos, principalmente moleculares e ultraestruturais, constatou-se que existem representantes de fungos distribuídos em outros reinos. Os fungos mais típicos, como, por exemplo, as leveduras, os cogumelos, as orelhas-de-pau e os bolores, foram agrupados no Reino Fungi, atual Eumycota. Porém, representantes da Divisão Oomycota foram condicionados junto à Stramenopila (antigos Chromista) e representantes da divisão Myxomycota, junto aos Protoctistas. É bom sempre lembrar que a sistemática de fungos pode sofrer alterações. Caro(a) acadêmico(a)! Você ainda lembra da divisão do reino Eumycota? Este reino compreende quatro divisões: Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota e Basidiomycota. A divisão Chytridiomycota foi incluída no reino Eumycota recentemente, antes pertencente ao grupo Protoctista, em virtude de evidências obtidas, por exemplo, da comparação de proteínas e do sequenciamento de ácidos nucleicos. ATENCAO UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 98 Logo no princípio da evolução dos fungos, duas linhas evolutivas teriam derivado. Uma delas deu origem ao grupo Chytridiomycota e a outra, aos outros três grupos de fungos, o Zygomycota, o Ascomycota e o Basidiomycota. Os quitrídios são considerados os mais primitivos. Há algumas evidências de que os fungos, e também os animais, possivelmente divergiram a partir de um ancestral protista aquático. Isso sugere que o reino Eumicota seja monofilético. A partir desse ancestral, as características principais dos fungos que surgiram são: QUADRO 6 – PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS DOS FUNGOS Parede celular, hifas, reprodução por meio de esporos, nutrição por meio de absorção FONTE: A autora A classificação que tem maior aceitabilidade se baseia principalmente nos tipos de esporos formados durante os ciclos de vida dos organismos. Como vimos, os ciclos de vida desses organismos são divididos em duas etapas: a fase assexuada e outra sexuada. A fase assexuada é caracterizada pela formação de esporos mitóticos, enquanto que a sexuada é caracterizada pela formação de esporos por meiose. Muitos fungos persistem na fase assexuada por muito tempo. Entretanto, podem iniciar sua fase sexuada a qualquer momento, desde que haja estímulos em decorrência de alterações ambientais, por exemplo. Alguns fungos não produzem esporos. Nos que produzem, eles são imóveis, com exceção das quitrídias, e transportados pelo vento. Os esporos são responsáveis pelas cores vivas e textura pulverulenta que algumas espécies apresentam. A diferenciação entre zigomicetos, ascomicetos e basidiomicetos se faz, sobretudo, com base no tipo de estrutura que se forma na fase sexuada do ciclo de vida: zigósporo, ascósporo e basidiósporo, respectivamente, e pela presença da quitina e glicogênio como substâncias de reserva. TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 99 2 DIVISÃO CHYTRIDIOMYCOTA FIGURA 24 – REPRESENTANTES DA DIVISÃO CHYTRIDIOMYCOTA A: Synchytrium, um parasita de planta. B-C: Sapróbios. B: Blastocladiella. C: Allomyces. D: Esporos flagelados de Polycarium. FONTE: Disponíveis em: A: <www.eppo.org>. B-D: <www.umaine.edu/chytrids/Phylogeny/ Blastocladiomycota.html>. Acesso em: 11 ago. 2010. Os Chytridiomycota ou quitrídios compreendem cerca de 790 espécies (RAVEN et al. 2007, p. 283). Grande parte são organismos unicelulares simples, não desenvolvendo micélio. Esse grupo manteve duas condições de seus ancestrais, ou seja, são principalmente aquáticos (enquanto a maioria dos fungos vive em ambiente terrestre), podendo ser marinhas ou dulcícolas; e é o único grupo de fungos com células reprodutivas móveis (zoósporos e gametas), a maioria contendo apenas um flagelo liso e posterior. Em relação a todo o reino, somente algumas quitrídias possuem, além de quitina, celulose na composição da parede celular. Há espécies unicelulares, mas a grande parte das quitrídias possui hifas cenocíticas, com poucos septos quando maduros. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 100 Muitas espécies são sapróbias, outras são parasitas de plantas e animais, causando doenças como a mancha marrom do milho e a verrugose da alfafa. Outra importância desse grupoestá relacionada com a decomposição de materiais orgânicos, incluindo quitina, queratina, celulose e hemicelulose. Dentro dos Chytridiomycota há uma variação tanto na forma como na natureza das estruturas reprodutivas sexuais e assexuais e ciclos de vida. Os quitrídios podem ter talos holocárpicos (Figura 25) ou eucárpicos. Segundo Guerrero & Silveira (2003), talo holocárpico refere-se a um organismo cujo talo se converte totalmente em uma ou mais estruturas reprodutoras, enquanto que talo eucárpico refere-se a um organismo que forma as estruturas reprodutoras em determinadas porções do talo e continua efetuando suas funções somáticas. FIGURA 25 - QUITRÍDIOS HOLOCÁRPICOS. A. SPIZELLOMYCES SP. B. SYNCHYTRIUM SP. FONTE: disponível em: <http://comenius.susqu.edu/biol/202/fungi/chytridiomycota/chytridio mycota.htm>. Acesso em: 15 set. 2012. Para ilustrar o ciclo de vida nesse grupo, pegaremos como exemplo Allomyces, por ser a quitrídia mais bem conhecida em termos de ciclo de vida, morfologia e fisiologia (Figura 26). TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 101 FIGURA 26 – CICLO DE VIDA DE UM REPRESENTANTE DE CHYTRIDIOMYCOTA FONTE: Raven et al. (2001, p. 304) De acordo com Raven, Evert e Eichhorn (2001), esse fungo apresenta alternância de gerações isomórficas, ou seja, os indivíduos haploides e diploides são indistintos até que iniciem a formação de estruturas reprodutivas. Esses mesmos autores explicam que os indivíduos haploides (gametófitos) produzem aproximadamente igual número de gametângios femininos hialinos e gametângios masculinos acinzentados (à direita). Os gametas masculinos, que têm cerca da metade do tamanho dos gametas femininos, são atraídos por um hormônio chamado sirenina, produzido pelos gametas femininos. O zigoto perde os flagelos e germina produzindo um indivíduo diploide. Essa estrutura esporofítica produz dois tipos de esporângios: assexuados e sexuados. Após período de dormência, a meiose ocorre nesses esporângios sexuados, resultando na formação de zoósporos haploides. Esses se desenvolvem em gametófitos, que produzem gametângios na maturidade. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 102 NOTA Você sabia que o quitrídio Batrachochytrium dendrobatidis é responsável pelo declínio da população de anfíbios, particularmente sapos, em vários lugares do mundo, como África, América do Sul, Central e Norte, Europa, Austrália e Oceania? Esta espécie parasita vertebrados, e o primeiro registro é datado em 1993. Ela causa infecção epidérmica generalizada apenas em adultos. Atacando a pele, impede a respiração cutânea e a osmorregulação, e acaba matando o animal. FIGURA 27 – CICLO DE VIDA DE BATRACHOCHYTRIUM DENDROBATIDIS AO PARASITAR ANFÍBIOS Nos zoosporângios há formação de zoósporos Mortalidade Aprox. 2 semanas Abertura e leberação dos zoósporos 23°C Temp. critica Nadam na água, penetram a pele e formam zoosporângios Zoósporos móveis: Cresimento em diâmetro e complexidade FONTE: Adaptado de <http://trushin.wordpress.com/2011/07/28/batrachochytrium-dendrobatidis- frog-killer>. Acesso em: 15 set. 2012. TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 103 Outro quitrídio interessante é conhecido popularmente como “Fungo do Rúmen”, e pertence à ordem Neocallimasticales. Descoberto em 1977, é um quitrídio anaeróbico obrigatório, e vive no trato digestório de herbívoros (ruminantes e fermentadores do intestino posterior). Ele apresenta zoósporos que se encistam em material vegetal presente no rúmen e intestino do animal e forma um talo com um sistema rizoidal bem desenvolvido que penetra no material vegetal. Apesar de seu ciclo de vida não ser muito conhecido, sabe- se que é passado da mãe para a prole possivelmente através de lambidas. E, possivelmente, sua função está relacionada à degradação de fibras no intestino. DICAS Que tal observarmos uma animação sobre o ciclo de vida desse fungo do rúmen? Basta acessar: <http://www.goatbiology.com/animations/funguslc.html>. 3 DIVISÃO ZYGOMYCOTA Existem, aproximadamente, 1.060 espécies conhecidas de zigomicetos. Eles ocorrem no solo, decompondo a matéria orgânica ou, ainda, parasitando animais e plantas (RAVEN et al., 2001). Alguns zigomicetos têm importância comercial, sendo utilizados, por exemplo, na fabricação de molho de soja, ácidos orgânicos, esteroides para pílulas anticoncepcionais e drogas anti-inflamatórias. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 104 FIGURA 28 – REPRESENTANTES DOS ZIGOMICETOS A: Rhizopus. B: Mucor. C-D: Pilobolus. C: Aspecto geral. D: Detalhe da estrutura de reprodução. FONTE: Disponíveis em: A <http://www.doctorfungus.org/imageban/images/DSutton_06june/ Rhizopus_schipperae_1.jpg>. B <http://atlas.arabslab.com/data/8/mucor1.gif>. C: <http:// weirdworldnews.blogspot.com/>. D: <http://www.saberebomdemais.com/wp-content/ uploads/2008/09/piloboblus.jpg>. Acesso em: 11 ago. 2010. Certas espécies são dimórficas, isto é, podem crescer na forma micelial ou de levedura (unicelular). As hifas que formam micélio apresentam suas paredes constituídas, principalmente, por quitina. Entretanto, algumas espécies não apresentam parede celular. De acordo com Putzke & Putzke (1998, p. 157), “os zigomicetos formam um esporo de resistência, de parede grossa, denominado zigósporo, originado a partir de um zigosporângio, resultante da fusão de dois gametas iguais. Seu micélio é cenocítico, ocorrendo septo apenas para separar o esporângio ou zigósporo durante o seu amadurecimento”. O ciclo de vida que iremos observar corresponde ao do zigomiceto Rhyzopus (Figura 28), um bolor negro que contamina alimentos ricos em carboidratos e, ainda, frutas e vegetais estocados inapropriadamente. TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 105 FIGURA 29 – CICLO DE VIDA DE ZYGOMYCOTA FONTE: Raven; Evert; Eichhorn (2001, p. 306) FIGURA 30 - A REPRODUÇÃO ASSEXUADA É BEM EVOLUÍDA NESTE GRUPO. A. O ESPORÂNGIO TÍPICO É FORMADO POR UMA ESTRUTURA ALARGADA TERMINAL SOBRE UMA HIFA ESPECIALIZADA DENOMINADA ESPORANGIÓFORO. B. ESPORÂNGIO NÃO APOFISADO (ESQ.) E APOFISADO, OU SEJA, COM INCHAMENTO SUBSPORANGIAL (DIREITA) FONTE: Disponível em: A.<http://www.mold.ph/mucor.htm>. B.<http://cmr.asm.org/ content/13/2/236/F7.large.jpg>. Acesso em: 15 set. de 2012. Como explica Raven, Evert e Eichhorn (2001), nesse fungo, assim como na maioria dos outros zigomicetos, o principal modo de reprodução consiste na reprodução assexuada por meio de esporos haploides. A reprodução sexuada pode ocorrer, mas menos comumente. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 106 Os esporos são produzidos em esporângios que apresentam paredes negras e conferem ao fungo sua coloração característica. Esses esporângios nascem no ápice de uma estrutura chamada esporangióforo. Os esporangióforos crescem nos pontos onde as hifas (estolões) tocam o substrato e formam rizoides. Nessa espécie, a reprodução sexuada envolve linhagens geneticamente distintas, que são tradicionalmente designadas como dois tipos + e -. Essas espécies são chamadas heterotálicas. O contrário, espécies autoférteis, são denominadas homotálicas. A reprodução sexuada resulta na formação de um esporo de resistência, denominado zigósporo, que se desenvolve dentro do zigosporângio (Figura 31). O zigosporângio, em Rhizopus, desenvolve um envoltório espesso, rugoso e negro, e o zigósporo permanece dormente por alguns meses. FIGURA 31 – A. PROCESSO DE FORMAÇÃO DO ZIGÓSPORO. B-C. RHYZOPUS STOLONIFER. B. OS GAMETÂNGIOS ESTÃO EM PROCESSO DE FUSÃO PARA PRODUZIR O ZIGÓSPORO. C. O ZIGÓSPORO DESENVOLVE-SE DENTRO DO ZIGOSPORÂNGIO, QUE TEM PAREDE ESPESSA. A: Os gametângios estão em processo de fusão para produzir o zigósporo. B: O zigósporo desenvolve-se dentro do zigosporângio, que tem parede espessa. FONTE: Disponível em: <kentsimmons.uwinnipeg.ca/16cm05/1116/16fungi.htm>. Acesso em: 11 ago. 2010. TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 107 NOTA Fototropismo em Pilobolus Os fungos desenvolveram váriosmétodos que asseguram ampla dispersão dos esporos. Um dos mais engenhosos é encontrado em Pilobolus, um zigomiceto que cresce em fezes. Os esporangióforos desse fungo, que têm de 5 a 10 milímetros de altura, são fototrópicos positivos, isto é, crescem em direção à luz. A região alargada do esporangióforo, localizada imediatamente abaixo do esporângio (apropriadamente conhecida como vesícula subesporangial), funciona como uma lente, orientando os raios de luz para a área fotorreceptiva, na base. Os raios promovem o máximo crescimento do esporangióforo no lado oposto ao da luz concentrada, acarretando a curvatura do esporangióforo em direção à maior iluminação. O vacúolo da vesícula subesporangial contém alta concentração de solutos, os quais promovem a entrada da água, por osmose, para o seu interior. Consequentemente, a pressão de turgor torna-se tão grande que a vesícula se rompe, ejetando o esporângio na direção da luz. A velocidade inicial pode aproximar-se dos 50 quilômetros horários, e o esporângio pode percorrer uma distância superior a dois metros. Considerando que o esporângio tem apenas 80 micrômetros de diâmetro, a distância é enorme. Esse mecanismo é adaptado para ejetar os esporos longe das fezes – onde os animais não se alimentam – sobre a relva, onde poderão ser ingeridos por herbívoros e, em seguida, excretados nas fezes frescas, repetindo o ciclo. FIGURA - Pilobolus A. Uma parte do esporangióforo mostrando a ação da concentração da luz na vesícula subesporangial. B. Esporangióforos maduros, antes da descarga do esporângio. C. Trajetórias diferentes dos esporângios, ejetados a partir do mesmo grupo de esporangióforos, garantem a dispersão do fungo. FONTE: Texto e imagem de Raven et al. (2007, p. 282) 4 DIVISÃO ASCOMYCOTA Essa divisão agrupa o maior número de espécies dentre os fungos, são cerca de 32.300 (RAVEN; EVERT; EICHHORN, 2001). Muitos fungos exibem crescimento unicelular e filamentoso, alternando essas formas de acordo com as condições ambientais. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 108 FIGURA 32 – REPRESENTANTES DOS ASMOMYCOTA A-B: Sarcoscypha austríaca. A: aspecto geral do fungo. B: ascos e esporos. C: Morchella esculenta. D: Otidea onotica. FONTE: Disponível em: <www.funghiitaliani.it/micologia/tassonomia2.html>. Acesso em: 11 ago. 2010. A B DC Muitas espécies apresentam grande interesse econômico. A maioria dos bolores verde-azulados, vermelhos e escuros deterioram os alimentos pertence a esse grupo de fungos. Há espécies que parasitam plantas, como por exemplo, Monilinia fructicola, Cryphonectria parasitica, Ophiostoma ulmi, que causam a podridão escura dos frutos, requeima do castanheiro e a doença do olmo holandês, respectivamente. As morchelas (Morchella) e trufas (Tuber) são muito apreciadas como alimento pelo ser humano, em função do sabor e do aroma agradáveis. TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 109 IMPORTANTE Algumas espécies têm valor ecológico, pois se associam a raízes de plantas formando micorrizas. Pesquisas sugerem que certas espécies de orquídeas só se desenvolvem se essa associação ocorrer. Nogueira, R.E.; Pereira, O.L; Kasuya, M.C.M.; Lanna, M.C.S. & Mendonça, M.P. 2005. Fungos micorrízicos associados a orquídeas em campos rupestres na região do Quadrilátero Ferrífero, MG, Brasil. Acta Botanica Brasilica 19:417-424. Pereira, M.C.; Pereira, O.L; Costa, M.D.; Rocha, R.B.; Kasuya, M.C.M. 2009. Diversidade de fungos micorrízicos Epulorhiza spp. isolados de Epidendrum secundum (Orchidaceae). Revista Brasileira de Ciência do Solo 33: 1187-1197. Outro ascomiceto com grande valor econômico é a levedura, únicos representantes unicelulares (Figura 33). Elas se reproduzem assexuadamente por brotamento ou bipartição. Podem se reproduzir sexuadamente por intermédio da produção de ascósporo. FIGURA 33 – LEVEDURAS DA ESPÉCIE SACCHAROMYCES CEREVISIAE FONTE: Disponível em: <http://www.bio.davidson.edu/courses/genomics/2004/bossie/mfyg. html>. Acesso em: 15 set. 2012. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 110 Nos ascomicetos, durante a fase assexuada, há formação de esporos mitóticos no ápice das hifas e não no interior de esporângios. Esses esporos são designados conídias ou conidiósporos. Os conídios são compostos por hifas modificadas denominadas conidióforos e podem estar protegidos em conidiomas. A dispersão é anemocórica, ou seja, pelo vento. FIGURA 34 – OS ESPOROS ASSEXUADOS CARACTERÍSTICOS DOS ASCOMICETOS – OS CONÍDIOS – SÃO COMUMENTE MULTINUCLEADOS. ESTAS FOTOMICROGRAFIAS MOSTRAM ESTÁGIOS NA FORMAÇÃO DOS CONÍDIOS DE NOMURAEA RILEYI, QUE INFECTA A LAGARTA DO FEIJÃO. A. ELÉTRON-MICROGRAFIA DE VARREDURA DOS CONÍDIOS EM VÁRIAS ETAPAS DE DESENVOLVIMENTO. B. ELÉTRON-MICROGRAFIA DE TRANSMISSÃO DOS CONÍDIOS. FONTE: Raven et al.( 2007, p. 288) A característica peculiar dos ascomicetos é esporo, denominado ascósporo, formado na fase sexuada do ciclo de vida no interior de uma estrutura saculiforme, o asco. A camada de ascos é designada himênio ou camada himenal. A princípio, o asco é uma célula com dois núcleos n que se fundem, dando origem a um núcleo 2n. Esse se divide por meiose, formando quatro núcleos haploides. Na maioria das espécies, eles se dividem mais uma vez, agora por mitose, originando um total de oito células haploides (n) que são os ascósporos (Figura 35). Os ascos organizam-se em ascomas, antigamente chamadas de ascocarpos. TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 111 FIGURA 35 – A. ASCOS COM ASCÓSPOROS. B. DETALHE DE HIMÊNIO MOSTRANDO OS OITOS ASCÓSPOROS FORMADOS FONTE: Disponível em: A.<http://biodidac.bio.uottawa.ca/Thumbnails/showimage.cfm?File_name=ASCO001P&File type=GIF>. B.<http://hongosgalicianportugal.blogspot.com.br/2011/10/nociones-basicas-de-micologia.html>. Acesso em: 15 set. 2012. Os ascomas são macroscópicos e podem ser classificados de acordo com sua morfologia (GUERREIRO; SILVEIRA, 2003): • Apotécio: ascoma aberto em forma de taça, tigela, disco, com himênio exposto (Fig. 36A). • Peritécio: ascoma em formato de garrafa e com um poro apical, que contém os ascos (Fig. 36B). • Cleistotécio: ascoma em forma globosa e completamente fechada (Fig. 36C). • Ascostromas: quando há um estroma com lóculos, em que a parede é do estroma (Fig. 36D). FIGURA 36 – TIPOS DE ASCOMAS FONTE: Disponível em: <www.micomania.rizoazul.com/microscopia%20el%20himeneo%20de%20 los%20ascomicetos.html>. Acesso em: 11 ago. 2010. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 112 FIGURA 37 – CICLO DE VIDA DE ASCOMYCOTA Legenda: 1 – célula terminal da hifa ascógena; 2 – divisão dos núcleos; 3 – célula mãe do asco; 4 – zigoto (2n); 5 – asco jovem 8 núcleos haploides. FONTE: Horta-Junior et al. (2010, p.145) 5 DIVISÃO BASIDIOMYCOTA Os basidiomicetes formam um grupo bastante popular. Incluem os cogumelos comestíveis, os gasteromicetos, chapéus-de-sapo, orelhas-de-pau e outros, bem como as ferrugens e carvões. TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 113 FIGURA 38 – REPRESENTANTES DOS BASIDIOMYCOTA A: Basídios e esporos de Coprinus. B-D: Aspecto geral. B: Amanita muscaria. C: Calocera viscosa. D: Lycoperdon perlatum. FONTE: Disponível em: <www.funghiitaliani.it/micologia/tassonomia2.html>. Acesso em: 11 ago. 2010. Um cogumelo geralmente consiste em um píleo ou chapéu, que se assenta sobre um pedúnculo ou estipe. Em alguns fungos, a superfície inferior do píleo apresenta estruturas radiadas chamadas lamelas, onde se encontra o himênio (Figura 39). A característica distintiva desse grupo é a produção de basídios (estrutura produtora de esporos). O basídio é produzido no ápice de uma hifa dicariótica e é a estrutura onde ocorre a meiose. Cada basídio produz quatro basidiósporos (Figura 40) e esse é o principal meio de reprodução nos Basidiomycota. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 114 FIGURA 39 – CONSTITUIÇÃO DOS COGUMELOS FONTE: Disponível em: <http://www.voobys.com/image/search_image. php?q=FUNGOS+>.Acesso em: 11 ago. 2010. FIGURA 40 – TIPOS DE BASÍDIO FONTE: Disponível em: <http://www.unex.es/polen/LHB/basidiomicetos/basidio3.htm>. Acesso em: 11 ago. 2010. O micélio dos basidiomicetes são sempre septados e os septos são perfurados. Algumas espécies possuem septo doliporo (Figura 41). TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 115 FIGURA 41 – 1. PORO SIMPLES, COMUM EM ASCOMYCETES. 2. PORO DOLIPORO, COMUM EM BASIDIOMICETES FONTE: Horta-Junior et al. (2010, p. 147) Nos basidiomycetes os basídios encontram-se dentro de uma estrutura complexa chamada basidioma (antigamente conhecida como basidiocarpo). Nos himenomicetos, os quais incluem os cogumelos comestíveis e as orelhas-de-pau, os basidiósporos são produzidos sobre uma camada fértil, o himênio. Essa camada se localiza em lamelas ou em tubo e é exposta à maturidade dos esporos, antes de sua liberação explosiva. Nos gasteromicetos, que incluem os cogumelos mal cheirosos e as estrelas-da-terra, os basidiósporos permanecem dentro dos basidiomas, não sendo liberados explosivamente. Os membros das classes Telyomycetes e Ustomycetes, as ferrugens e os carvões, respectivamente, não formam basidiomas. Ferrugens e os carvões têm basídios septados, como os musgos gelatinosos, que são membros da classe Basidiomycetes. Todos os Basidiomycetes, que não os gelatinosos, têm basídios inteiros. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 116 FIGURA 42 – CICLO DE VIDA DE BASIDIOMYCOTA Micélios primários, monocarióticos, são produzidos a partir de basidiósporos e dão origem aos micélios secundários, dicarióticos, pela fusão de linhagens diferentes, resultando micélios heterocarióticos. O micélio terciário, dicariótico, forma o basidioma, que contém os basídios alinhados no himênio, sobre as lamelas. Por fim, muitos basidiósporos são liberados. FONTE: Raven et al. (2001, p. 311) 6 DIVISÃO GLOMEROMYCOTA Os fungos enquadrados na Divisão Glomeromycota pertenciam, antes, à Divisão Zygomycota. Segundo Campbell et al. (2010, p. 644), “estudos moleculares recentes, incluindo uma análise filogenética com sequência de DNA de seis genes em centenas de espécies de fungos, indicam que os glomeromicetos formam um grupo monofilético”. “Atualmente, encontram-se distribuídos em quatro ordens (Archaeosporales, Diversisporales, Glomerales e Paraglomerales), 13 famílias e 19 gêneros, totalizando cerca de 220 espécies reconhecidas, com pelo menos 50% já descritas no Brasil”. (CARNEIRO et al., 2012, p. 649). TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 117 Os glomeromicetos compõem um grupo de significativa importância ecológica. Estão relacionados com a formação de micorrizas, que literalmente significa “raiz com fungo”. Para Raven et al. (2007, p. 308), “as micorrizas são, possivelmente, as simbioses mutualistas mais importantes do reino das plantas”. “As micorrizas são associações íntimas, simbióticas obrigatórias, mutualistas e benéficas entre fungos e raízes”. (RAVEN et al., 2007, p. 308). É caracterizada pelo movimento bidirecional de nutrientes, ou seja, carbono translocado para o fungo e nutrientes orgânicos e inorgânicos translocados para a planta. Assim, as plantas aumentam a absorção de nutrientes minerais, principalmente fósforo inorgânico, pois as hifas aumentam a superfície de contato com o substrato, resultando numa maior produção e/ou sucesso reprodutivo, como mostrado por Lu & Koide (1994, p. 211) “em suas pesquisas sobre o efeito de associações micorrízicas no crescimento e reprodução vegetal”. “Benefícios não nutricionais para planta devido a mudanças nas relações hídricas, níveis de fitohormônios, assimilação de C foram estudados pelo pesquisador”. (BRUNDRETT, 1991, p. 196). “Os fungos micorrízicos também fornecem proteção contra o ataque por fungos patogênicos e nematoides”. (RAVEN et al., 2007, p. 308). Assim como vimos no Tópico 1 desta unidade, as micorrizas são separadas em dois tipos básicos: a) As ectomicorrizas: ecto significa fora, o fungo não penetra a parede celular da célula da planta, apenas circunda estas células. b) As endomicorrizas: endo significa dentro, o fungo penetra a parede celular da célula da planta. Grande parte do grupo forma micorrizas arbusculares (MAs). Entretanto, podemos observar, ainda, ectomicorrizas, micorrizas de orquídeas e micorrizas de Ericales (ordem que inclui a família da azaleia, do kiwi, ébano, caqui, castanha-do-pará). “Estima-se que nas raízes da grande maioria das plantas terrestres, cerca de 90%” (CAMPBELL et al., 2010, p. 644), ocorram as micorrizas. Diante disso, podemos afirmar que essas associações amplamente distribuídas não são muito específicas. Nas MAs, formadas pelos glomeromicetes, as hifas penetram nas células das raízes das plantas e se ramificam em estruturas minúsculas na forma de árvore, onde ocorrem todas as trocas entre a planta e o fungo. Essa estrutura é conhecida como arbúsculos. Podem formar, ainda, intumescimentos terminais, denominados vesículas, cuja função principal é armazenamento de substâncias de reserva. UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 118 FIGURA 43 - ESQUEMA DE UMA RAIZ MOSTRANDO OS DOIS TIPOS BÁSICOS DE MICORRIZAS: ENDOMICORRIZAS, CONHECIDAS TAMBÉM COMO MICORRIZAS ARBUSCULARES E ECTOMICORRIZAS FONTE: Adaptado de: <http://invam.caf.wvu.edu/collection/pubs/abstracts/mcgrawhill.htm>. Acesso em: 17 set. 2012. DICAS Agora que finalizamos o conteúdo de fungos, que tal acessar o endereço eletrônico: <http://hiddenforest.co.nz/fungi/index.htm> e conhecer um pouco mais sobre a diversidade destes seres? Basta escolher uma família, na barra à esquerda da tela, e navegar nas belas imagens do site. TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 119 LEITURA COMPLEMENTAR BASIDIOMYCETES: CIRCUNSCRIÇÃO C. Loguercio-Leite et al. A análise da delimitação do Filo Basidiomycota, uma das quatro divisões atualmente aceita no Reino Fungi, demonstra não haver muita discrepância com relação às quais famílias a compõem. O mesmo não se pode dizer quanto ao agrupamento dessas famílias em Ordens e nas categorias acima de Ordem (Classe, Subclasse): considera-se que a ausência de uma visão homogênea prende-se ao fato de não haver características suficientemente diferenciais para que tal ocorra (KIRK et al., 2001). Contudo, várias propostas de classificações com tais categorias podem ser apreciadas nos últimos anos. Com a ênfase dada à morfologia do basídio, os basidiomicetes são divididos em dois grupos distintos: basídios inteiros e basídios septados, os termos Holobasidiomycetidae e Phragmobasidiomycetidae foram cunhados por Gäumann em 1949. No final da década de 60, Talbot (1968) separa Uredinales e Ustilaginales em uma classe, Teliomycetes, propondo que as demais ordens façam parte de Phragmobasidiomycetes e Holobasidiomycetes, incluindo na última os “gasteromicetes” (DAVID, 2002). Reconhecendo a inexistência de características capazes de separar os três maiores agrupamentos de Ordem nos basidiomicetes, Khan & Kimbrough (1982) propõem a utilização da ultraestrutura septal, associada à morfologia do basídio, morfologia e adaptação à dispersão do basidioma, forma de germinação do basidiósporo e associações nutricionais como aspectos que poderiam esclarecer as relações neste táxon. Eles consideram que a estrutura do septo é o caráter mais estável e conservativo no qual se baseiam para propor a ordenação das ordens de Basidiomycetes (Figura 1), apesar de reconhecerem a necessidade de ampliar estudos referentes à estrutura septal, morfologia basidial para esclarecer de maneira mais acurada quais ordens referem-se às Phragmobasidiomycetes. Figura 1. Proposta de classificação de basidiomycota, modificado de Khan & Kimbrough (1982). Divisão Basidiomycota Classe Teliomycetes (Urodinales, Septobasidiales e Exobasidiales) Classe Hemibasidiomycetes (Ustilaginales, Tilletiales e Tremellales Classe Phragmobasidiomycetes (Auriculariales, Dacrymycetales, Brachybasidiales e TunasnellalesClasse Holobasidiomycetes (diversas ordens de himenomicetes e gasteromicetes) UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 120 As ordens Dacrymycetales e Brachybasidiales foram consideradas por Mcnabb (1973a, 1973b) como possuidoras de holobasídios e colocadas em Holobasidiomycetes; por outro lado, Talbot (1973) também considera Tunasnellales em Holobasidiomycetes. Atualmente, Basidiomycetes, Urediniomycetes e Ustilaginomycetes são propostos como Classes. Tal indicação baseia-se na presença ou ausência de basidioma macroscópico, forma e ciclo de vida (incluindo especialização a hospedeiro). Basidiomycetes foram agrupados, nesta proposta, pela morfologia do basídio, 8 ordens os têm septados (Tremellomycetidae) e as outras 8 ordens (Agaricomycetidae) com basídios inteiros (Figura 2). No caso da primeira subclasse, proposta em 1984, seu nome baseia-se em Tremella; a segunda, de 1986, baseia-se em Agaricus. Vale ressaltar que em todas essas propostas não há indicação do tipo, nem sequer a diagnose latina (DAVID, 2002). Figura 2. Proposta de ordenamento de Basidiomycota, baseado em Kirk et al. (2001). Divisão Basidiomycota Classe Basidiomycetes Tremellomycetidae (Auriculariales, Ceratobasidiales, Christianseniales, Cystofilobasidiales, Dacrymycetales, Filobasidiales, Tremellales e Tunasnellales). Agaricomycetidae (Agaricales, Boletales, Cantharellales, Hymenochaetales, Phallales, Polyporales, Russulales, Thelephorales). Classe Urediniomycetes (Agaricostilbales, Atractiellales, Microbotriales, Septobasidiales, Uredinales). Classe Ustilaginomycetes (Entorrhizales, Doassansiales, Entylomatales, Exobasidiales, Georgefisheriales, Tilletiales, Microstromatales, Urocystales e Ustilaginales). As proposições de classificação acima apresentadas têm um caráter não filogenético, em um momento científico em que há uma demanda crescente por padrões filogenéticos, tal paradigma vem levando a um aumento de análise filogenética molecular e na redução, concomitante, do trabalho taxonômico clássico (WHEELER, 2004). Apesar das propostas filogenéticas parecem basear- se apenas em dados moleculares, a morfologia também pode ser utilizada para tal finalidade (WIENS, 2001). Nessa vertente mais atualizada de propostas que expressem relações entre os táxons, contata-se uma retomada do uso de características propostas por Khan & Kimbrough (1982), o que pode ser apreciado em Hibbett & thorn (2001). Esses autores, ao revisarem características “morfológicas” (= não moleculares) que podem ser filogeneticamente informativas, consideram a macromorfologia do basidioma micromorfologia e ultraestrutura do poro septal estruturas esporulantes e somáticas; formas de nutrição. Tais características estão expressas na classificação de Mclauchlin et al. (2001) que, ao invés da Classe Basidiomycetes, aceitam duas outras, as denominadas Heterobasidomycetes (mesmas ordens de Tremellomycetidae) e Homobasidiomycetes. TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 121 No caso dos Homobasidiomycetes, tanto Hibbett & Thorn (2001) quanto Binder & Hibbett (2002) basearam suas proposições de relações filogenéticas em sequenciamento de ADN ribossomal. Seus resultados originaram a subdivisão da Classe em 8 clados principais (poliporoide, euagárico, boletoide, teleforoide, russuloide, himenoquetoide, cantareloide e gomfoide-faloide), a monofilia do grupo é bem sustentada, exceto no clado poliporoide. O clado poliporoide inclui membros de Corticiaceae, Ganodermataceae, Polyporaceae e Sparassidaceae, assim está composto primariamente por poliporoides e corticoides, mas inclui também Lentinus, Panus e Faerberia (= Geopetalum), bem como o fungo “couve-flor” (Aparassis). O hábito poroide é plesiomórfico e originou formas lamelares, denteadas e corticoides. A polifilia deste clado é aceita nas análises realizadas (HIBBETT & THORN, 2001), bem como as de Polyporaceae e Corticiaceae. Considerando a possível aplicabilidade de certos táxons, constata-se que pertencem ao clado poliporoide algumas das espécies mais comumente pesquisadas para a utilização biotecnológica, seja na produção de enzimas para uso na indústria de celulose [Phanerochaete chrysosporium Burds. (anamorfo Chrysosporium),. Ceriporiopsis suvermispora (Pilát) Gilbn. e Ryv., p.ex.] bem como na investigação de novos antibióticos [Pycnoporus sanguineus (L.: Fr.) Murr. e Ganoderma spp.]. Por fim, é interessante ressaltar, como o fazem Hibbett & Donoghue (1998), quão pouco impacto está havendo no desenvolvimento de classificações fúngicas, apesar do aumento de análises filogenéticas em Basidiomycota. As razões apresentadas por estes autores seriam a falta de confiança na hipótese filogenética, devida, em grande parte, à amostragem incompleta, além de outras barreiras metodológicas que traduzam as árvores em classificações. Um exemplo importante de obstáculo metodológico para tal produção [de classificações] é a escolha do sistema nomenclatural – os Códigos tradicionais ou o PhyloCode para expressar com prioridade o estudado (DUBOIS, 2006). Figura 3. Comparação relacionando proposta filogenética, táxons e aplicabilidade (baseado em Hibbett & Thorn, 2001) Proposta filogenética Gêneros Aplicabilidade Clado poliporoide Corticiaceae* Phanerochaete enzimas lignocelulolíticas Ganodermataceae* Ganoderma enzimas, antibióticos Polyporaceae* Ceriporiosis Pycnoporus enzimas antibiótico *Famílias tradicionais O panorama atual mostra uma intensa pesquisa com fundamentação filogenética, baseada tanto em características não moleculares (“morfológicas”) quanto em moleculares, concentrada em certos grupos de Basidiomycetes UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 122 (Holobasidiomycetes, p.ex.), mas sem a produção de um sistema de classificação mais geral, que possa ser seguido com segurança por todos os taxonomistas dedicados a esta Classe, por um certo período de tempo. REFERÊNCIAS BINDER, M.; HIBBETT, D. S. Higher-level phylogenetic relationships of homobasidiomycetes (mushroom-forming fungi) inferred from four rDNA regions. Molecular Phylogenetics and Evolution, v. 22 (1), p. 76-90, 2002. DAVID, J. C. A Preliminar catalogue of the names of fungi above the rank of order. Constancea, v. 83. p. 1-42. 2002. DUBOIS, A. Naming taxa from cladograms: A cautionary tale. Molecular Phylogenetics and Evolution, doi: 10.1016/j.ympev.2006.06.007 (no prelo), 2006. HIBBETT, D. S.; DONOGHUE, M. J. Integrating phylogenetic analysis and classification in fungi. Mycologia 90(3):347-356, 1998. HIBBETT, D. S.; THORN, R. G. Basidiomycota: Homobasidiomycetes In: MCLAUGHLIN, D. J., McLAUGHLIN, E. G.; LEMKE, P. A. Systematics and Evolution part B, v.VII, Springer-Verlag: Berlin, p.123-168, 2001. KHAN, S. R.; KIMBROUGH, J. W. A reevaluation of Basidiomycetes based upon septal and basidial structures. Mycotaxon, v. 15, p. 103-120, 1982. KIRK et al. Ainsworth and Bisby’s Dictionary of the fungi. 9. ed. CABI Bioscience, Egham, 2001. MARKHAM, P. Occlusions of septal pores in filamentous fungi. Mycol. Res. v. 98 (10), p. 1089-1106, 1994. McLaughlin, D. J.; McLaughlin, E. G.; LEMKE P. A. Systematics and Evolution part B, v. VII, Springer-Verlag: Berlin, p.123-168, 2001. MCNABB, R. F. R. Phragmobasidiomycetes: Tremellales, Auriculariales, Septobasidiales. In: AINSWORTH, G. C.; SPARROW, F. K.; SUSSMAN, A. S. The Fungi, an advanced treatise, v. IVB. Academic Press: New York, 1973a. p. 303-316. MCNABB, R. F. R. Holobasidiomycetes: Exobasidiales, Brachybasidiales, Dacrymycetales. In: AINSWORTH, G. C.; SPARROW, F. K.; SUSSMAN, A. S. The Fungi, an advanced treatise, v. IVB. Academic Press: New York, 1973b. p. 317-325. TALBOT, P. H. B. Holobasidiomycetae: Tulasnellales. In: AINSWORTH, G. C.; SPARROW, F. K.; SUSSMAN, A. S. The Fungi, an advanced treatise, v. IVB. Academic Press: New York, 1973. p. 317-325. TÓPICO 2 | CLASSIFICAÇÃO DOS FUNGOS 123 WHEELER, Q. D. Taxonomic triage and the poverty of phylogeny. Phil. Trans. RoyalSoc. Of London, v. 359, p. 571-583, 2004. WIENS, J. J. Character analysis in morphological phylogenetics: problems and solutions. Syst. Biol., v. 50(5), p. 689-699, 2001. FONTE: LOGUERCIO-LEITE, C.; et al. In MARIATH, J.E.A.; SANTOS, R.P. (Orgs.). Os avanços da Botânica no início do século XXI: morfologia, fisiologia, taxonomia, ecologia e genética. Conferências Plenárias e Simpósios do 57º Congresso Nacional de Botânica, Porto Alegre, 2006 p. 240-243. 124 RESUMO DO TÓPICO 2 Neste tópico você estudou que: ● Como representantes do Reino Fungi podemos citar as leveduras, os cogumelos, as orelhas-de-pau e os bolores. ● O reino Fungi constitui um grupo monofilético. ● As principais características dos fungos são: presença da parede celular, hifas, reprodução por esporos, nutrição por meio de absorção. ● A classificação que tem maior aceitabilidade se baseia principalmente nos tipos de esporos formados durante os ciclos de vida dos organismos. ● O Reino Fungi compreende quatro divisões: Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota e Basidiomycota e também um grupo artificial conhecido como deuteromicetos. ● As principais características presentes em cada grupo estão resumidas no quadro a seguir: QUADRO 7 – PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS Divisão Representantes Natureza das hifas Método de reprodução assexuada Tipo de esporo sexuado Doenças em plantas Chytridiomycota Allomyces, Coelomomyces Asseptadas, cenocíticas Zoósporo, fragmentação Nenhum Mancha marrom do milho, verrugoses da alfafa e da batata Zygomycota Rhuzopus, Glomus Asseptadas, cenocíticas Esporos imóveis, fragmentação Zigósporo (dentro do zigosporângio) Podridão mole de várias partes das plantas. Ascomycota Neurospora, Morcella, Tuber Septadas Brotamento, conídios (esporos imóveis), fragmentação Ascóporo Apodrecimento de frutos, doença do olmo holandês, crestamento do amendoim. Basidiomycota Cogumelos, orelhas-de- pau, ferrugens, carvões Septadas Brotamento, conídios (esporos imóveis), fragmentação Basidiósporo Ferrugem preta do trigo e outros cereais, ferrugem branca do pinheiro, carvões do milho e aveia. FONTE: Raven et al. (2001, p. 299) 125 AUTOATIVIDADE Celularidade Corpo de frutificação Parede Hifas Exemplos Deuteromicetos Filamentosos Ausente Quitina Septadas Candida albicans Zigomicetos Rhizopus stolonifer (bolor preto do pão), Mucor e Saprolegnia Ascomicetos Penicillium, Neurospora, Saccharomyces, Aspergillus, Morchella e Tuber Basidiomicetos Amanita, Agaricus e Psilocyle 1 – 2 – 3 – 4 – 1 Complete o quadro a seguir: 2 De que tipo de organismo se acredita que os fungos tenham evoluído? 3 O que são deuteromicetos e quais suas relações com os outros grupos de fungos? 4 Nomeie as estruturas. 126 127 TÓPICO 3 AS ALGAS UNIDADE 2 1 INTRODUÇÃO Neste tópico, vamos estudar um grupo de organismos aquáticos e autotróficos, como muitas espécies unicelulares, denominado algas. As algas foram distribuídas dentro do Reino Plantae durante muito tempo. Entretanto, somente as algas verdes têm uma relação evolutiva com as embriófitas (plantas terrestres). Os demais grupos de algas representam linhas de desenvolvimento evolutivo independentes. Nesse caso, o grupo Algas é considerado polifilético e sem valor taxonômico. NOTA Mas... você sabe o que é uma alga? Vamos descobrir? Apesar de as algas terem feito parte do dia a dia dos povos ancestrais que colonizaram a América do Sul há mais de 12 mil anos, e de terem inquestionável utilização em diferentes segmentos da indústria moderna, estes organismos não são reconhecidos no cotidiano dos brasileiros. Provavelmente por conta disso, tanto no Ensino Médio quanto no universitário, existem dificuldades em apresentar e discutir a grande diversidade destes organismos fotossintetizantes. Dentro das algas, estão localizados os diversos grupos de organismos fotossintetizantes aquáticos que, nos últimos anos, têm sido posicionados de maneira bastante variável nos diferentes sistemas de classificação. Estes grupos são representados por organismos procariontes e eucariontes com as mais diferentes histórias evolutivas, e sua origem estaria naqueles organismos que testemunharam a origem da vida no planeta há cerca de 3 bilhões de anos. O termo algas, lato sensu, compreende um agrupamento artificial de organismos que têm pouca coisa em comum, a não ser o fato de serem fotossintetizantes, aquáticos ou de ambientes úmidos, com o corpo pouco diferenciado, não desenvolvido para ocupar o ambiente terrestre, com ausência de células estéreis envolvendo as estruturas reprodutivas e de um sistema diferenciado para condução de água. Por esta razão, não constituem uma categoria taxonômica definida, mas sim, um conjunto de categorias díspares tão diversas que chegam a ser classificado em reinos diferentes. FONTE: HORTA-JUNIOR et al. 2010, p. 31). 128 UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS ALGAS As algas abrangem vários grupos de seres vivos aquáticos e autotróficos. Elas são encontradas no mar, em água doce e em terra firme, sobre superfícies úmidas. Grande parte das espécies são unicelulares, enquanto outras são multicelulares, formando filamentos, lâminas ou estruturas compactas. O corpo das algas multicelulares é chamado de talo. Elas não possuem raízes, caules ou folhas verdadeiras. Existem certas espécies de alga que podem apresentar talos de até 70 metros de comprimento (Figura 44). FIGURA 44 – ALGAS DO GRUPO DAS FEÓFITAS PODEM ALCANÇAR ATÉ 70 METROS DE COMPRIMENTO FONTE: Disponível em: <http://io.uwinnipeg.ca/~simmons/Chap2898/img020.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. A alta diversidade encontrada entre as algas tem gerado polêmica sobre sua classificação. Uma característica interessante das algas é a presença de pigmentos de formas e tamanhos variados nos cloroplastos. Há algas que possuem apenas um único cloroplasto, e outras com muitos cloroplastos dentro da célula. NOTA Todo cloroplasto apresenta clorofila a, essencial para a realização do processo fotossintético, e um ou mais tipos de clorofila acessória, como, por exemplo, a clorofila b, c e d. Os cloroplastos podem possuir, ainda, pigmentos acessórios, como as xantofilas e os carotenoides. TÓPICO 3 | AS ALGAS 129 3 IMPORTÂNCIA DAS ALGAS As algas representam os ancestrais de boa parte das formas vivas do planeta. Elas também possibilitaram a estruturação da atmosfera terrestre como a observamos hoje, contribuindo com a produção de oxigênio e, consequentemente, com a formação da camada de ozônio. As algas microscópicas, abundantes na superfície de mares e lagos, constituem o plâncton, juntamente com algas fotossintetizantes, protozoários e alguns animais, como microcrustáceos e larvas. De maneira geral, podemos dividir o plâncton em duas categorias: o fitoplâncton e o zooplâncton. As algas presentes no fitoplâncton constituem a base da cadeia alimentar marinha e lacustre. Elas servem de alimentos para os zooplânctons. Por serem seres fotossintetizantes, as algas transferem energia, que originalmente captaram da radiação solar e a transformaram em energia química. Algumas estimativas atribuem às algas planctônicas 40% a 50% da produção primária global. (HORTA-FILHO et al., 2010). As algas podem fixar carbono sob a forma de carbonatos de cálcio e magnésio, participando, assim, do processo denominado sequestro carbono e controlando a temperatura do planeta. Muitas algas calcárias são utilizadas como bioindicadores de ambientes poluídos. FIGURA 45 – ALGAS CALCÁRIAS FONTE: Disponível em: <http://www.nectonsub.com.br/bblog/pictures/ bb16e0a7e3d423761e46e16feb015651.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. Diversas espécies de algas marinhas, como as algas pardas, as vermelhas e as verdes, possuem importância econômica, sendo utilizadas como fonte de alimento para o ser humano e animais aquáticos cultivados ou fornecendo matéria-primae produtos que fazem parte do cotidiano do homem (Figura 46). 130 UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS Uma alga parda muito apreciada, principalmente pelos povos orientais, é a Laminaria japônica, conhecida como Kombu. Espécies de algas vermelhas do gênero Porphyra são utilizadas para envolver sushis. Entretanto, as algas podem causar problemas ambientais variados. A introdução de espécies exóticas, tanto de forma voluntária quanto de forma involuntária, altera o ambiente, trazendo prejuízos imprevisíveis para as comunidades aquáticas e atividades econômicas. Como exemplo, podemos lembrar a ocorrência da floração de espécies produtoras ou não de toxinas, que têm causado prejuízos em Santa Catarina. FIGURA 46 – EXEMPLOS DE PRODUTOS QUE UTILIZAM COMO MATÉRIA-PRIMA SUBSTÂNCIAS DERIVADAS DE ALGAS MARINHAS FONTE: Horta-Junior et al. (2010, p. 33) TÓPICO 3 | AS ALGAS 131 4 OS DIFERENTES GRUPOS DE ALGAS Neste item estudaremos os diferentes grupos de algas, detalhando alguns desses grupos. a) Algas Procariontes (do Reino Monera ou Bacteria) As Cyanobacterias (Fig. 47), conhecidas até pouco tempo atrás por algas azuis ou cianofíceas, são frequentemente apresentadas entre os organismos conhecidos como algas, embora sejam bactérias Gram negativas. As cianobactérias foram os primeiros seres vivos a aparecerem na Terra. FIGURA 47 – CIANOBACTÉRIA FONTE: Disponível em: <http://www.sobiologia.com.br/figuras/ Reinos/cianobacterias1.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. Esses organismos apresentam uma estrutura procariótica, ou seja, não possuem uma membrana nuclear verdadeira. Apresentam, também, tilacoides, clorofila a, carotenoides, luteína, zeaxantina e ficobiliproteínas (ficocianina e ficoeritrina), além de armazenarem amido de cianofíceas como substância de reserva. São capazes, portanto, de realizar fotossíntese. b) Algas Eucariontes Todos os restantes grupos de algas são eucarióticos, ou seja, apresentam uma membrana nuclear, e realizam a fotossíntese com auxílio dos cloroplastos. No grupo das algas verdes e das vermelhas (Rhodophyta), o cloroplasto apresenta-se rodeado por duas membranas. As Euglenophytas, as Bacillariophytas, as Dinophytas, as Phaeophytas apresentam os cloroplastos rodeados por três ou quatro membranas. Vejamos com mais detalhes alguns desses grupos. 132 UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS 4.1 FILO CHLOROPHYTA As clorofíceas (do grego khloros, verde; e phykos, algas) podem ser unicelulares ou pluricelulares. Como exemplo de organismo pertencente a esse filo, podemos citar Ulva lactuca (Figua 48), conhecida popularmente por alface- do-mar, uma clorofícea encontrada facilmente nos litorais do nosso país. FIGURA 48 – ALGA VERDE MARINHA DA ESPÉCIE ULVA LACTUCA. A. VISÃO GERAL DA CLOROFÍCEA. B. EM AMBIENTE NATURAL FONTE: Disponíveis em: A: <http://www.ptboro.com/gov_pages/open%20space/images/species/ ulva%20lactuca.jpg>. B: <http://sea-secrets.net/cart/images/fish/PLANT%202.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. A maioria das espécies pertencentes a esse grupo é aquática é encontrada em água doce, mas também existem espécies marinhas. Quanto ao seu tamanho, apesar de muitas dessas algas verdes serem microscópicas, algumas espécies marinhas são grandes. (RAVEN, P. H.; EVERT, R. F.; EICHHORN, S. E., 2001). Algumas espécies de clorofíceas vivem em associação com fungos, constituindo o que denominamos de liquens. TÓPICO 3 | AS ALGAS 133 NOTA O QUE SÃO LIQUENS? Os liquens são associações simbióticas de mutualismo entre fungos e algas. Os fungos que formam liquens são, em sua grande maioria, ascomicetos (98%), sendo o restante, basidiomicetos. As algas envolvidas nesta associação são as clorofíceas e cianobactérias. Os fungos desta associação recebem o nome de micobionte e a alga, fotobionte, pois é o organismo fotossintetizante da associação. A natureza dupla do líquen é facilmente demonstrada através do cultivo separado de seus componentes. Na associação, os fungos tomam formas diferentes daquelas que tinham quando isolados, grande parte do corpo do líquen é formado pelo fungo. Normalmente existem três tipos de talo: ● Fruticoso: o talo é parecido com um arbusto e tem posição ereta. ● Folioso: o talo é parecido com folhas. ● Crostoso: o talo é semelhante a uma crosta e encontra-se fortemente aderido ao substrato. FIGURA 49 – LIQUENS. A. FRUTICULOSO. B. FOLIOSO. C. CROSTOSO FONTE: Disponível em: <http://serranaturezas.blogspot.com/2008/07/dez-liquens.html>. Acesso em: 21 jul. 2010. Os liquens não apresentam estruturas de reprodução sexuada. O micobionte pode formar conídios, ascósporos ou basidiósporos. As estruturas sexuadas apresentam forma de apotécio. Os esporos formados pelos fungos do líquen germinam quando entram em contato com alguma clorofícea ou cianobactéria. O fotobionte se reproduz vegetativamente. O líquen pode se reproduzir assexuadamente por sorédios, que são propágulos que contêm células de algas e hifas do fungo, e por isídios, que são projeções do talo, parecido com verrugas. O líquen também pode se reproduzir por fragmentação do talo. Os liquens possuem ampla distribuição e habitam as mais diferentes regiões. Normalmente os liquens são organismos pioneiros em um local, pois sobrevivem em locais de grande estresse ecológico. Podem viver em locais como superfícies de rochas, folhas, no solo, nos troncos de árvores, picos alpinos etc. Existem liquens que são substratos para outros liquens. A capacidade do líquen de viver em locais de alto estresse ecológico deve-se à sua alta capacidade de dessecação. Quando um líquen desseca, a fotossíntese é interrompida e ele não sofre pela alta iluminação, escassez de água ou altas temperaturas. Por conta desta baixa na taxa de fotossíntese, os liquens apresentam baixa taxa de crescimento. Os liquens produzem ácidos que degradam rochas e ajudam na formação do solo, tornando- se organismos pioneiros em diversos ambientes. Esses ácidos também possuem ação citotóxica e antibótica. 134 UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS Quando a associação é com uma cianobactéria, os liquens são fixadores de nitrogênio, sendo importantes fontes de nitrogênio para o solo. Os liquens são extremamente sensíveis à poluição, sobrevivendo de bioindicadores de poluição, podendo indicar a qualidade do ar e até quantidade de metais pesados em áreas industriais. Algumas espécies são comestíveis, servindo de alimento para muitos animais. FONTE: Disponível em: <http://www.infoescola.com/biologia/liquens/>. Acesso em: 21 jul. 2010. 4.2 FILO PHAEOPHYTA Os representantes desse grupo são as algas marrons ou pardas. Todas as espécies de feofícias são organismos multicelulares marinhos e apresentam coloração que pode variar desde bege-claro ao marrom-amarelado. Essas algas acumulam carbonato de cálcio na parede das suas células, o que confere a elas um aspecto petrificado rígido. FIGURA 50 – SARGASSUM SP., GÊNERO DE ALGA PARDA MARINHA MUITO CONHECIDA NO BRASIL, A. ASPECTO GERAL, B. DETALHE DAS ESTRUTURAS ESFÉRICAS QUE AUXILIAM NA FLUTUAÇÃO DO ORGANISMO FONTE: Disponível em: <www.seaweed.ie/sargassum/index.html>. Acesso em: 21 jul. 2010. 4.3 FILO RHODOPHYTA Grande parte desse grupo é multicelular marinho e dulcíola. Entre os poucos gêneros unicelulares está o Cyanidium. Este, Raven (2001) descreve como sendo um grupo de organismos capazes de se desenvolverem em ambientes extremos como as fontes termais ácidas. Podemos, ainda, observar rodofíceas em ambientes úmidos, como troncos de árvores em florestas, além de formas flutuantes. Com relação às cores desse grupo de algas, variam desde um tom avermelhado até a coloração roxo-escura. Isso acontece devido a presença das ficobilinas, pigmentos presentes nos cloroplastos que disfarçam a cor da clorofila a. TÓPICO 3 | AS ALGAS 135 O talo desses organismos é diferenciado, apresentando na base uma estrutura especializada na fixação ao substrato. Algumas espécies de rodofíceas, denominadascoralíneas, acumulam carbonato de cálcio na parede de suas células, o que deixa o talo rígido e com aspecto petrificado, assemelhando-se aos recifes de coral onde vivem. Elas desempenham um importante papel na comunidade desses recifes de corais, principalmente quando absorvem parte da energia das ondas. FIGURA 51 – REPRESENTANTES DAS ALGAS VERMELHAS, A. ASPECTO GERAL DE UMA RODOFÍCEA, B. EM AMBIENTE NATURAL FONTE: Disponíveis em: A: <http://static.infoescola.com/wp-content/uploads/2009/08/rodoficea. jpg>. B: < http://osseresvivos.blog.terra.com.br/files/2008/10/rodoficeas.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. 4.4 FILO BACILLARIOPHYTA Esse grupo compreende as diatomáceas. São organismos unicelulares, podendo medir de 20 a 200 μm, ou podem se apresentar em colônias. Grande parte das diatomáceas são marinhas e importantes componentes do fitoplâncton. Possuem como pigmentos a clorofila a e c, β-caroteno, fucoxantina e outras xantinas, e como substância de reserva óleos e crisolaminarina. Segundo Raven (2001, p. 359) “[...] as diatomáceas fornecem carboidratos essenciais, ácidos graxos, esteróis e vitaminas para os animais”. As diatomáceas são recobertas por uma carapaça, denominada de frústula, que tem como constituição SiO2 (dióxido de silício), hemicelulose ou sílica. 136 UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS FIGURA 52 – REPRESENTANTES DE DIATOMÁCEAS FONTE: Disponível em: <http://botit.botany.wisc.edu/images/130/Protista_I/Diatom_Images/ Grouped_Diatoms_lrg_MC.jpg.>. Acesso em: 21 jul. 2010. 4.5 FILO CHRYSOPHYTA A maioria das crisofíceas é unicelular. São conhecidas popularmente por algas douradas, por apresentarem coloração marrom-amarelada e certo brilho causado pela sílica presente na parede celular. A classificação das crisofíceas ainda gera polêmica, por possuírem, em certos aspectos, semelhança com as diatomáceas, e em outros, com as feofíceas. TÓPICO 3 | AS ALGAS 137 FIGURA 53 – ALGAS DOURADAS (CRISOFÍCEAS) COLONIAIS DO GÊNERO Dinobryon FONTE: Disponível em: <http://micropolitan.org/photomicro/images/ dinobryon.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. 4.6 FILO EUGLENOPHYTA As euglenófitas possuem representantes principalmente de água doce, são livre-natantes e unicelulares flageladas. Apresentam um vacúolo contrátil, que elimina periodicamente o excesso de água que entra na célula por osmose; e na base do flagelo a mancha ocelar ou estigma, responsável pela sensibilidade à luz, o que orienta o organismo em sua direção, importante para as espécies fotossintetizantes. Essas algas possuem uma película flexível substituindo a parede celular. Sobre essa película existem fibrilas que permitem à célula se contrair rapidamente. Possuem clorofila a e b, betacaroteno e xantina como pigmentos, e paramilo como substância de reserva. Existem controvérsias quanto à classificação das euglenófitas. Esse grupo possui espécies que realizam fotossíntese e outras que se alimentam ingerindo partículas de alimentos por fagocitose. Acredita-se que esse fato se deve à perda dos cloroplastos ao longo do curso da evolução. Em alguns sistemas de classificação, as euglenófitas são distribuídas entre os protozoários de vida livre. 138 UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS FIGURA 54 – EUGLENÓFITA Euglena sp. FONTE: Amabis; Martho (2004, p. 89) 4.7 FILO DINOPHYTA Os dinoflagelados são unicelulares, embora existam alguns representantes filamentosos, fotossintetizantes ou heterotróficos, frequentemente marinhos e importantes constituintes do plâncton. Possuem como pigmentos a clorofila a e c, β-caroteno, peridinina e xantina, e como reserva óleos e amido. Alguns gêneros podem apresentar flagelos, que batem dentro de dois sulcos e fazem o organismo rodopiar e girar em torno do próprio eixo. Essas algas são também chamadas de pissófitas, por algumas espécies apresentarem cor avermelhada brilhante. De acordo com a sistemática molecular, esses organismos estão relacionados com protozoários ciliados. Algumas espécies de algas desse grupo podem causar um fenômeno conhecido como maré vermelha. Esse fenômeno é causado pela multiplicação exagerada desses dinoflagelados, que podem liberar substâncias tóxicas, causando a morte de muitos animais marinhos. TÓPICO 3 | AS ALGAS 139 FIGURA 55 – EXEMPLO DE UM DINOFLAGELADO (A) QUE CAUSA A MORTE DE ANIMAIS MARINHOS QUANDO O FENÔMENO CONHECIDO COMO MARÉ VERMELHA (B) OCORRE FONTE: Disponível em: <ciencias3c.cvg.com.pt/suc.htm>. Acesso em: 21 jul. 2010. 4.8 FILO CHAROPHYTA São conhecidas popularmente por carofíceas, embora sua classificação seja controvérsia. Alguns sistemas as incluem no filo das clorofíceas. Essas algas são multicelulares e ocupam ambiente dulcícola. Apresentam talo complexo, com nós e entrenós, de onde se projetam filamentos com órgãos reprodutivos. Grande parte das espécies acumulam carbonato de cálcio nas paredes celulares, resultando num aspecto áspero e petrificado. FIGURA 56 – ASPECTO GERAL DE REPRESENTANTES DE CAROFÍCEAS A. Chara sp. B. Nitella sp. FONTE: Disponível em: <http://www.rbgsyd.nsw.gov.au/science/Plant_Diversity_Research/ australian_freshwater_algae/algpic/whorls_of_branches>. Acesso em: 21 jul. 2010. 140 UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS LEITURA COMPLEMENTAR RECIFES DE CORAIS OU RECIFES DE ALGAS? Marcia A. de O. Figueiredo Nos ecossistemas recifais dos Abrolhos, ao sul da Bahia, existe uma alta biodiversidade protegida pelos limites do Parque Nacional Marinho que leva esse nome. Os grupos de organismos mais conhecidos e procurados pelos turistas que praticam mergulho na região são os corais verdadeiros, ou pétreos e os hidrocorais. Estes últimos, também chamados corais-de-fogo, se distinguem pela ausência das características lâminas calcárias dispostas radialmente ao redor dos poros dos esqueletos dos primeiros. Outros organismos encontrados são as macroalgas, plantas marinhas facilmente percebidas pelo maior porte e pela diversidade de cores e de formas, e que variam entre filamentosas, frondosas e crostosas. Neste último grupo se incluem as algas coralíneas, que formam crostas calcificadas sobre os recifes. Existem nos Abrolhos 15 espécies de corais verdadeiros, algumas das quais endêmicas, com distribuição restrita a essa região ou ao Atlântico Sul, como a Mussismilia braziliensis. Em contraste, as macroalgas apresentam maior número de espécies e, por serem produtores primários (organismos capazes de produzir seu próprio alimento a partir da matéria inorgânica), atraem vários peixes e invertebrados que as procuram como alimento. Em vários locais do arquipélago e do parcel (banco de recifes) dos Abrolhos, predominam em relação aos corais as algas coralíneas crostosas, que, por terem as paredes de suas células impregnadas pelo calcário, são elementos importantes no ciclo biogeoquímico dos recifes. A natureza crostosa dessas algas faz com que elas cresçam paralelamente ao substrato, formando capas aderidas à superfície dos recifes, e as tornam susceptíveis de serem cobertas por outros organismos. Por isso, sua existência é geralmente imperceptível para muitos observadores. Em outros casos, elas podem ter forma ramificada, levando os menos experientes a confundi-las com os corais e a denominá-las pedras vivas, quando elas formam nódulos calcários que vivem livres sobre os bancos de areia e gramas marinhas adjacentes aos recifes. Estudos recentes confirmaram que as algas coralíneas participam na formação da estrutura e da cobertura dos recifes dos Abrolhos, junto aos corais, os hidrocorais e outros organismos. Como preenchem espaços vazios e consolidam remanescentes de organismos mortos, elas fornecem resistência estrutural aos recifes, enquanto os corais proporcionam o crescimento vertical destes. Apesar da importância das algas coralíneas para esses ecossistemas, pouco se conhece sobre a sua contribuição na cobertura viva e na formação dos recifes no Atlântico Sul. TÓPICO 3 | AS ALGAS 141 Estudodas algas coralíneas O Instituto de Pesquisas Jardim Botânico do Rio de Janeiro iniciou seus estudos no Parque em 1984, um ano após a criação deste, atualizando o inventário da diversidade de algas marinhas, e desde 1994 mantém expedições regulares aos recifes dos Abrolhos para estudar a ecologia das algas coralíneas. Os trabalhos receberam a valiosa colaboração de pesquisadores da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), da Universidade Federal Fluminense (UFF), do Museu Nacional da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e da Universidade do Maine (Estados Unidos). As pesquisas servem para alertar sobre outras relevantes funções desempenhadas pelas algas coralíneas, tais como a de alimento para peixes bodiões, ouriços e alguns moluscos (lapas e quítons) e a de abrigo e substrato para diversos invertebrados, inclusive corais. Dessa forma, pretende-se contribuir para a conscientização dos visitantes do Parque, que, ao ancorarem seus barcos nos recifes externos ao arquipélago dos Abrolhos, ameaçam a conservação tanto dos corais quanto das algas coralíneas. Outro alerta é dirigido aos aquariofilistas que, pelo extrativismo predatório, ameaçam as pedras vivas. Distribuição das algas e dos corais Na intenção de investigar a proporção entre algas coralíneas, corais e hidrocorais, o presente trabalho analisa a cobertura dos recifes por esses organismos verificada entre 1995 e 1997. Os recifes estudados são os que formam franjas ao redor das ilhas do arquipélago e os recifes colunares denominados chapeirões, que chegam a mais de 20 m de altura no parcel dos Abrolhos. Cerca de 50% da superfície destes últimos são cobertos por algas coralíneas, as quais, no entanto, se mantêm despercebidas em virtude do elevado depósito de sedimentos lamosos sobre elas, em profundidades maiores. Na borda e no topo dos recifes de franja, essas algas atingem entre 32% e 50% ao sul e 11% a noroeste da ilha Santa Bárbara, e de 50% a 80% a sudoeste da ilha Sueste. A alga coralínea dominante na área pertence a uma espécie (Porolithon pachydermum) até então desconhecida no Atlântico Sul. Ela ocorre nos recifes do Caribe, onde desempenha importantes funções, como a atração de algumas larvas de corais e de outros invertebrados, que dependem dela para o seu desenvolvimento. Nas águas rasas dos recifes de franja, as algas coralíneas podem estar quase totalmente cobertas por minúsculas espécies de algas filamentosas. Já nas profundidades maiores, a cobertura do substrato é feita por macroalgas frondosas, de coloração parda, dos gêneros Padina, Dictyota, Dictyopteris, Stypopodium e Sargassum. 142 UNIDADE 2 | INTRODUÇÃO AO REINO FUNGI E AS ALGAS As colônias de corais-cérebros (Mussismilia braziliensis, Favia gravida) e de corais-de-fogo (Millepora alcicornis) representam uma cobertura menor que a de algas coralíneas, variando de 2% a 11% no lado sul e de 13% a 35% no noroeste da ilha Santa Bárbara. Nas águas mais rasas, os corais também disputam o espaço com os zoantídeos (colônias de pólipos que não possuem esqueleto calcário e produzem grande quantidade de muco) denominados baba-de-boi (Palythoa). À medida que a profundidade aumenta a sudoeste da ilha Sueste, a cobertura de algas coralíneas diminui bastante em relação à observada na borda e no topo dos recifes: fica entre 4% e 40%, e os corais e hidrocorais praticamente desaparecem, provavelmente pela interferência das macroalgas frondosas. O movimento das águas fricciona estas últimas sobre os corais, cujos pólipos se retraem, impedindo a alimentação. Estudos anteriores realizados por outros pesquisadores nas ilhas Santa Bárbara e Siriba do Parque indicam que os corais cobrem entre 10% e 40% e as algas coralíneas de 4% a 36% dos recifes. A proporção entre algas coralíneas e corais encontrada neste e em outros estudos nos Abrolhos é comparável à observada em alguns recifes do Caribe e de outros lugares no mundo. Influência dos peixes nas algas A densa concentração de peixes herbívoros na borda dos recifes pode explicar a quase ausência de algas frondosas nas águas rasas, o que favorece a proliferação de algas coralíneas resistentes à predação pela maioria dos herbívoros. Os bodiões ou budiões (Scarus coeruleus) controlam a abundância dessas algas, visto que, com sua placa dentária, são os únicos peixes capazes de escavar a superfície calcária desses vegetais. Na maioria dos períodos em que foram feitos os levantamentos das coberturas, verificou-se que a quantidade de peixes herbívoros e/ou de algas coralíneas consumidas foi maior no lado sul da ilha Santa Bárbara do que no sudoeste da ilha Sueste. Consequentemente, nesta última ilha, as algas coralíneas cobrem a maior área do substrato, fornecendo ao recife uma característica coloração avermelhada. Outros fatores também parecem influenciar o crescimento das algas coralíneas, como a defecação do guano pelas aves, que podem assim enriquecer com nutrientes as águas próximas aos seus ninhos. Os experimentos serão continuados a fim de testar essa hipótese na ilha Sueste, local destinado à preservação permanente no Parque, e onde não existe a interferência dos dejetos orgânicos das embarcações. O monitoramento dos organismos – algas, corais e peixes herbívoros – nos recifes dos Abrolhos é fundamental. A unidade de conservação faz da área um ponto de referência para as avaliações de mudanças ambientais causadas por danos antrópicos ou distúrbios naturais, a exemplo do recente evento que alarmou cientistas sobre a saúde dos recifes no mundo: o aquecimento das águas pelo fenômeno climático El Niño. Outros fatores de desequilíbrio ambiental vêm ameaçando os recifes costeiros em todos os lugares. O enriquecimento das águas por fertilizantes agrícolas, carreados para o mar pelas chuvas e pelos rios, e a pesca indiscriminada, que pode diminuir as populações de peixes herbívoros e outros predadores, como os ouriços, possibilitam a proliferação de macroalgas sobre os recifes. TÓPICO 3 | AS ALGAS 143 O desmatamento de manguezais e vegetações costeiras provoca erosão e, consequentemente, um maior aporte de sedimentos para as águas, aumentando a turbidez destas e ameaçando modificar a proporção entre os organismos vivos dos recifes. São evidentes as razões para incentivar mais pesquisas no Parque Nacional Marinho dos Abrolhos, cujos recifes, ainda em bom estado de conservação, representam um laboratório vivo para a ciência. FONTE: FIGUEIREDO, M. A. O. Recifes de corais ou recifes de algas? Ciência Hoje, São Paulo, v. 28, n. 166, p. 74-76, nov. 2000. 144 RESUMO DO TÓPICO 3 Neste tópico você viu que: Q U A D R O 8 – O S FI LO S E S U A S C A R A C T E R ÍS T IC A S Fi lo O rg an iz aç ão Ti po d e cl or ofi la Pi gm en to s ac es só ri os Su bs tâ nc ia s de re se rv a C om po ne nt es d a pa re de ce lu la r C hl or op hy ta (a lg as v er de s) U ni ce lu la r o u m ul tic el ul ar a, b C ar ot en os e d iv er sa s xa nt ofi la s A m id o C el ul os e Ph ae op hy ta (a lg as pa rd as o u m ar ro ns ) M ul tic el ul ar a, c C ar ot en os , f uc ox an tin a e ou tr as x an to fil as Ó le os e la m in ar in a C el ul os e e al gi na R ho do ph yt a (a lg as v er m el ha s) M ul tic el ul ar (a m ai or ia ) a C ar ot en os , d iv er sa s xa nt ofi la s, fic oe ri tr in a e fic oc ia ni na A m id o da s flo rí de as C el ul os e, A ga r e ca rr ag en in a Ba ci lla ri op hy ta (d ia to m ác ea s) U ni ce lu la r a, c C ar ot en os , f uc ox an tin a e ou tr as x an to fil as Ó le os D ió xi do d e si líc io C hr ys op hy ta (a lg as d ou ra da s) U ni ce lu la r ( a m ai or ia ) a, c C ar ot en os , f uc ox an tin a e ou tr as x an to fil as Ó le os e cr is ol am in ar in a C elul os e (e m a lg un s ca so s co m d ió xi do d e si líc io ) Eu gl en op hy ta (E ug le no id es ) U ni ce lu la r a, b C ar ot en os e x an to fil as Pa ra m ilo Se m p ar ed e ce lu la r D in ip hy ta (d in ofl ag el ad os ) U ni ce lu la r a, c C ar ot en os , p er id in a e di ve rs as xa nt ofi la s A m id o e ól eo s C el ul os e C ha ro ph yt a (c ar of íc ea s) M ul tic el ul ar a, b C ar ot en os e x an to fil as A m id o C el ul os e e ca rb on at o de cá lc io FO N T E : A m ab is ; M ar th o ( 2 0 0 1, p . 8 6 ) 145 AUTOATIVIDADE 1 Comente uma importância econômica ou ecológica das algas. 2 No que diz respeito às algas verdes do grupo Chlorophyta. Classifique V para as sentenças verdadeiras F para as falsas. ( ) São organismos autotróficos e possuem clorofila a e b. ( ) A substância de reserva é o amido. ( ) A maioria é aquática. ( ) Todas são unicelulares. Agora, assinale a alternativa que representa a sequência CORRETA: a) ( ) V–F–V–V. b) ( ) V–V–V–F. c) ( ) F–V–V–V. 3 Como são as algas em relação à(ao): a) Organização celular: b) Número de células: c) Forma de nutrição: 146 147 UNIDADE 3 REINO PLANTAE OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM A partir desta unidade você será capaz de: • aprender as características que possibilitaram a conquista do ambiente ter- restre pelas plantas; • reconhecer as principais estruturas das plantas avasculares e vasculares sem sementes; • conhecer os tipos básicos de ciclo de vida das plantas avasculares e vascu- lares sem sementes. PLANO DE ESTUDOS Esta terceira unidade está dividida em três tópicos. No final de cada tópico você encontrará atividades que contribuirão para a sua reflexão e análise dos conteúdos explorados. TÓPICO 1 – PLANTAS AVASCULARES – AS BRIÓFITAS TÓPICO 2 – PLANTAS VASCULARES SEM SEMENTES – AS PTERIDÓFITAS 148 149 TÓPICO 1 PLANTAS AVASCULARES – AS BRIÓFITAS UNIDADE 3 1 INTRODUÇÃO Como vimos, o grupo das plantas é comumente dividido em 10 divisões (veja Tópico 1 da Unidade 1). Três dessas divisões se referem a plantas que não dispõem de um tecido especializado em condução de água e nutrientes e produtos fotoassimilados (xilema e floema). Por essa razão, são denominadas de plantas avasculares (do grego a, prefixo de negação, e do latim vasculum, vaso, tubo) e popularmente denominadas de briófitas. Este grupo vegetal será estudado neste tópico. Antes de iniciarmos os estudos sobre as plantas avasculares, vamos conversar um pouco sobre algumas características básicas comuns a quase todas as plantas terrestres. LEITURA COMPLEMENTAR 1 ALTERNÂNCIA DE GERAÇÕES O ciclo de vida de todas as plantas terrestres alterna-se entre duas gerações de organismos multicelulares: gametófitos e esporófitos. Cada geração origina a outra, processo denominado de alternância de gerações. Este tipo de ciclo reprodutivo evoluiu em vários grupos de algas, mas não ocorre nas carófitas, algas com parentesco mais próximo às plantas terrestres. Fique atento para não confundir a alternância de gerações em plantas com fases haploides e diploides dos ciclos de vida de outros organismos com reprodução sexuada. Nos humanos, por exemplo, a meiose produz gametas haploides que se unem formando um zigoto diploide que, por meio de divisões sucessivas, se torna multicelular. O estágio haploide está representado por apenas gametas unicelulares. UNIDADE 3 | REINO PLANTAE 150 A alternância de gerações, por sua vez, diferencia-se pelo fato do ciclo de vida ser representado por organismos multicelulares haploides e diploides. As denominações das duas gerações multicelulares do ciclo de vida da planta indicam o tipo de células reprodutivas que elas produzem. O gametófito haploide (planta produtora de gametas) é assim denominado por produzir gametas haploides por meio de mitoses – oosferas e núcleos espermáticos – que se fundem durante a fecundação, originando zigotos diploides. Divisões mitóticas do zigoto formam o esporófito diploide multicelular (planta produtora de esporos). Por meiose, no esporófito maduro são produzidos esporos haploides, células reprodutivas que vão originar um novo organismo haploide sem haver fusão com outra célula. Divisões mitóticas do esporo produzem um novo gametófito multicelular, reiniciando-se o ciclo. Em muitas plantas sem sementes, como na samambaia, o gametófito e o esporófito parecem ser tipos diferentes de plantas, embora sejam formas da mesma espécie. Nas plantas com sementes, os gametófitos são microscópicos; as plantas que vemos e temos contato diário são os esporófitos. Como parte integrante de um ciclo de vida com alternância de gerações, o embrião multicelular desenvolve-se a partir de um zigoto confinado dentro dos tecidos do progenitor feminino (um gametófito). Os tecidos do gametófito garantem o desenvolvimento do embrião fornecendo nutrientes, como açúcares e aminoácidos. O embrião multicelular dependente é uma característica tão marcante que as plantas terrestres são conhecidas também como embriófitas. Esporos com envoltório produzido nos esporângios Os esporos das plantas são células reprodutivas haploides capazes de gerar gametófitos haploides multicelulares por mitose. O polímero esporopolenina torna a parede do esporo dura e resistente a ambientes áridos. Essa adaptação química capacita os esporos a serem dispersos no ar seco sem sofrerem danos. O esporófito tem órgãos multicelulares denominados esporângios que produzem os esporos. No interior do esporângio, células diploides chamadas de esporócitos, ou células-mãe de esporos, sofrem meiose e geram os esporos haploides. Os tecidos externos do esporângio protegem os esporos em desenvolvimento até sua liberação no ar. Esporângios multicelulares que produzem esporos com paredes revestidas de esporopolenina são adaptações fundamentais desenvolvidas pelas plantas terrestres. Gametângios multicelulares Outra característica que distinguiu as primeiras plantas terrestres das algas ancestrais foi a produção de gametas no interior de órgãos multicelulares denominados gametângios. O gametângio feminino é chamado de arquegônio. Cada arquegônio é um órgão piriforme que produz uma única oosfera imóvel retida dentro da parte do órgão em forma de bulbo. TÓPICO 1 | PLANTAS AVASCULARES – AS BRIÓFITAS 151 O gametângio masculino é denominado anterídio e produz núcleos espermáticos que são liberados no ambiente. Em muitos grupos de plantas atuais, os núcleos espermáticos apresentam flagelos e nadam em direção à oosfera com ajuda de uma gota ou de uma película de água. Cada oosfera é fecundada no interior de um arquegônio, onde o zigoto se desenvolve até se tornar um embrião. Em alguns grupos de plantas com sementes, o gametófito é tão reduzido que não desenvolve arquegônios e anterídios. Meristemas apicais Em hábitats terrestres, organismos fotossintetizantes encontram recursos essenciais em dois lugares bem distintos. Luz e CO2 estão disponíveis principalmente acima do solo; água e nutrientes minerais são encontradas, principalmente, dentro do solo. Embora as plantas não possam deslocar-se de um local a outro, suas raízes e caules podem alongar-se, aumentando o acesso aos recursos ambientais. Esse crescimento em extensão durante a vida da planta é proporcionado pela atividade dos meristemas apicais, locais de divisão celular situados no ápice de caules e raízes. Células produzidas pelos meristemas apicais se diferenciam em epiderme, que protege o corpo, e vários tipos de tecidos internos. O meristema apical do caule também gera a formação das folhas na maioria das plantas. Dessa maneira, o complexo corpo dos vegetais tem órgãos especializados acima e abaixo do nível do solo. FONTE: Campbell et al. (2010, p. 602-603) Entre as plantas avasculares, encontramos: a) As hepáticas (Divisão Hepatophyta): “representam um grupo monofilético”.(HORTA-JUNIOR et al., 2009, p. 95). De acordo com Judd et al. (2009, p. 160), “existem cerca de oito mil espécies, constituídas por um gametófito de corpo achatado em formato taloso ou, mais comumente, folhoso, fixadas ao substrato por meio de rizoides” (Figura 58C). Ao contrário dos musgos e antóceros, essas hepáticas não apresentam estômatos (que são estruturas celulares complexas, cuja função está relacionada com as trocas gasosas da planta). Segundo Judd et al. (2009, p. 160), “as hepáticas também não possuem uma massa colunar de tecido estéril, denominada columela, no esporângio (estrutura que forma esporos). Essa columela é encontrada apenas nos musgos e antóceros. Para estes mesmos autores, a ausência destas características tem sido interpretada como sendo condição ancestral no grupo das plantas”. UNIDADE 3 | REINO PLANTAE 152 NOTA Você sabia? Que a presença de corpúsculos de óleo no citoplasma, frequentemente de morfologia complexa, pode auxiliar a delimitar o grupo? Segundo Horta-Junior et al. (2009, p. 95), “esta é uma característica diagnóstica e está relacionada, possivelmente, como uma estratégia para inibir a ação de insetos herbívoros. Existem espécies de hepáticas que produzem bactericidas que podem apresentar valor comercial”. b) Os musgos (Divisão Bryophyta): são, provavelmente, “o grupo de briófitas mais conhecido e diversificado, com cerca de 10 mil espécies”. (JUDD et al., 2009, p. 160). Apresentam um eixo principal ereto, chamado cauloide (gametófito) de onde partem os filoides (estruturas semelhantes a pequeníssimas folhas) e rizoides multicelulares (Figura 57A-B). c) Os antóceros (Classe Antocerophyta): “existem cerca de 100 espécies de antóceros” (JUDD et al., 2009, p. 161), alocadas dentro de uma única ordem, chamada Anthocerotales. O eixo principal do seu gametófito apresenta-se como um corpo multilobado (Figura 57D). Judd et al. (2009, p. 161) comentam sobre a presença de um tecido meristemático, ou seja, embrionário, na base da cápsula do esporófito. Afirmam que a atividade deste meristema explica o contínuo crescimento no sentido vertical da cápsula. Essa característica é considerada derivada, isto é, mais ‘evoluída’ neste grupo de plantas. Cuidado ao usar os termos briófita e Bryophyta. Apesar da pronúncia ser igual, eles não são sinônimos. O termo Bryophyta é usado para referir formal e taxonomicamente a divisão que compreende os musgos. Enquanto que a palavra briófita é usada informalmente para designar todas as plantas avasculares. ATENCAO TÓPICO 1 | PLANTAS AVASCULARES – AS BRIÓFITAS 153 FIGURA 57 – PLANTAS AVASCULARES, A-B: MUSGOS, C: HEPÁTICAS, D: ANTÓCEROS FONTE: Disponíveis em: A: <http://static.blogstorage.hipi.com/photos/flores.fotosblogue.com/ images/gd/1200336982/Musgos-e-liquens.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. B: <http://www.flickr.com/ photos/leonardo_desordi/2503383595/>. Acesso em: 21 jul. 2010. C: <http://www.grupoescolar.com/a/ b/5F24D.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. D: <http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ZCpk0_0cr3BTlM:>. Acesso em: 21 jul. 2010. 2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS BRIÓFITAS Entre as plantas avasculares, mais conhecidas como briófitas, encontramos os musgos (Divisão Bryophyta) (Figura 57A e 58A), que formam extensos tapetes verdes sobre pedras, troncos (Figura 58A) de árvores e barrancos. São plantas de pequeno porte que vivem em locais úmidos e sombreados, crescendo em solos ou sobre troncos de árvores vivas ou mortas. Entre as espécies existem aquelas que vivem em locais relativamente secos, suportando altas temperaturas durante o dia, como, por exemplo, espécies que ocorrem sob a superfície de rochas. Outras espécies são encontradas em regiões árticas, fazendo parte do bioma da tundra, formando uma vegetação típica da região polar. Algumas briófitas vivem em água doce, mas, até o momento, não se conhece nenhuma espécie marinha. UNIDADE 3 | REINO PLANTAE 154 De acordo com Horta-Junior et al. (2010, p. 91): no Hemisfério Norte, o gênero Sphagnum forma grandes depósitos constituindo as turfeiras, que são aproveitadas por sua capacidade de absorção e retenção de líquidos, sendo utilizadas na horticultura, como absorventes em material cirúrgico ou em derrames de petróleo e como biocombustíveis no aquecimento de residências. NOTA As mais altas categorias de plantas e de algas são chamadas de divisões e correspondem aos Filos no grupo dos animais. Em 1993, durante o XV Congresso Internacional de Botânica, o Código Internacional de Nomenclatura Botânica sugeriu o uso do termo Filo também para os vegetais e fungos. Mas por se tratar de um termo já consagrado, a palavra divisão ainda é aceita. As células observadas nas briófitas são pouco diferenciadas. Comumente, apresentam aspecto semelhante, sendo pouco especializadas no desempenho de funções específicas. Como exemplo de célula com um nível maior de especialização, podemos destacar as que revestem a planta (epiderme). Em grande parte das briófitas encontramos cloroplastos pequenos na epiderme. Essas células epidérmicas secretam certas substâncias que agem como uma película protetora e impermeabilizante. Esporófitos de musgos e antóceros apresentam estômatos (do grego stoma, boca), que são estruturas especializadas em realizar trocas gasosas entre a planta e o meio em que ela está. O corpo das briófitas é denominado talo (do grego thallos, corpo vegetativo filamentoso ou laminar). Na organização corporal das briófitas, identificamos algumas estruturas primárias com funções de fixação, transporte e de síntese (Figura 58B). TÓPICO 1 | PLANTAS AVASCULARES – AS BRIÓFITAS 155 FIGURA 58 – A-B: MUSGOS. A: ASPECTO GERAL, B: REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DAS ESTRUTURAS PRESENTES EM UM GAMETÓFITO, C-D: ESTRUTURAS REPRODUTIVAS, QUE SE LOCALIZAM NA EXTREMIDADE DOS GAMETÓFOROS, C: GAMETÓFORO FEMININO, D: GAMETÓFORO MASCULINO FONTE: Disponíveis em: A: <http://queimadelafafe.blogspot.com/2010/05/polytrichum-sp.html>. Acesso em: 21 jul. 2010. B: Adaptado de: <http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos4/ briofitas.php>. Acesso em: 21 jul. 2010. C-D: <http://professores.unisanta.br/maramagenta/briofitas. asp>. Acesso em: 21 jul. 2010. O ciclo de vida neste grupo alterna esporófito e gametófito, característica compartilhada com todas as plantas. Mas o que vem a ser o gametófito e o esporófito das plantas avasculares? Nas briófitas, o gametófito é a geração dominante, é denominado talo (do grego thallos, corpo vegetativo filamentoso ou laminar). Na organização corporal das briófitas, identificamos algumas estruturas primárias com funções de fixação, transporte e de síntese (Figura 58B). Vamos tomar como exemplo os musgos típicos, que são constituídos por rizoides (do grego rhiza, raiz; e eidos, semelhante a), que são estruturas filamentosas semelhantes a raízes, cuja função é fixar a planta no substrato. Outra estrutura presente é o cauloide (do grego kaulos, caule; e eidos, semelhante a), que possui uma epiderme, um parênquima (tecido de preenchimento e reserva do corpo das plantas) e uma região central, cuja função é ajudar no transporte de água e nutrientes. UNIDADE 3 | REINO PLANTAE 156 Essa distribuição ocorre de forma lenta, ou seja, de célula para célula, por mecanismos de difusão, pois não apresentam tecidos condutores de seiva (tanto bruta quanto a elaborada). Essa característica acaba por limitar o crescimento do vegetal. Por esta razão, geralmente, não ultrapassam os 5 cm de altura. Os filoides (do grego phyllon, folha; e eidos, semelhante a), também denominados filídios por alguns autores (SANTOS, M.G.; SILVESTRE, L.S., 2006; PERALTA, D.F.; YANO, O., 2006; VALDEVINO, J.A. et al., 2002; FITTIPALDI, F. C., 2002), são estruturas presentes nos musgos e assemelham a folhas. É um tipo de “folha primitiva” que pode, nas partes aéreas do musgo, apresentar estômatos. Sua função é sitiar a síntese, através da fotossíntese, substâncias para a planta. O esporófito, nos musgos, apresenta-secomo uma estrutura talosa simples, não ramificada, com um esporângio (estrutura que forma os esporos) na porção terminal. Este esporângio é também chamado de cápsula. Neste esporângio são produzidos, através de divisões meióticas, os esporos. Na maturidade, o esporângio se abre, como uma tampa (opérculo) e os esporos são liberados. E como são o gametófito e o esporófito nos antóceros e hepáticas? Em antóceros, o gametófito é uma lâmina celular delgada que cresce paralela ao solo. O esporófito é uma estrutura bifurcada de pontas afiladas, que cresce ereto sobre o gametófito. (Figura 58D). NOTA Você sabia? Algumas espécies de antóceros mantêm uma relação mutualística com cianobactérias do gênero Nostoc. Esses antóceros possuem cavidades internas onde vivem as cianobactérias. Elas têm capacidade de absorver nitrogênio diretamente do ar atmosférico, utilizando-o para produzir compostos nitrogenados, que são aproveitados também pelo antócero. Assim como os antóceros, as hepáticas também apresentam gametófitos laminares que crescem paralelos ao substrato. NOTA Os antóceros e as hepáticas apresentam estrutura morfológica dos gametófitos semelhante. Os antóceros eram, anteriormente, posicionados dentro da Classe Marchantiopsida (Divisão Hepatophyta). Recentemente, foram alocados em uma classe própria pelas características peculiares do esporófito. TÓPICO 1 | PLANTAS AVASCULARES – AS BRIÓFITAS 157 As hepáticas (Divisão Hepatophyta) receberam esse nome por sua forma lembrar os lobos do fígado humano (do grego hepatos, fígado, e phytos, planta). Os esporófitos das hepáticas são denominados gametóforos (do grego, gamein, casamento, e phoros, portador) e lembram minúsculos guarda-chuvas, com bordas lisas nas plantas masculinas e bordas recortadas nas plantas femininas (Figura C-D). DICAS Em muitos aspectos, as briófitas são uma transição entre um grupo de algas verdes e as plantas vasculares, e a passagem evolutiva da água para o ambiente terrestre. Nessa passagem, surgiu a solução para uma variedade de problemas, sendo o mais importante evitar a dessecação. Gametas protegidos por estruturas multicelulares e a presença da cutícula podem ser citados nesse caso. Briófitas e plantas vasculares compartilham um número de características que as diferenciam daquelas algas, que inclui: 1. presença de gametângios masculinos e femininos, denominados anterídeos e arquegônio, respectivamente, com uma camada de células estéreis, como citado anteriormente; 2. retenção do zigoto e do embrião multicelular em desenvolvimento, ou esporófito jovem, dentro do arquegônio ou gametófito feminino; 3. presença de um esporófito multicelular diploide, que resulta em um maior número de meioses e no aumento do número de esporos que podem ser produzidos em seguida ao evento da fecundação; 4. esporângios multicelulares, que consistem na camada de células estéreis e no tecido interno produtor de esporos (esporógeno); 5. esporos, com paredes contendo esporopolenina, que resiste à decomposição e à dessecação. Assim como as algas, as briófitas não apresentam raízes, embora talos maduros possam apresentar rizoides. Em alguns casos, podem ocorrer estruturas semelhantes a rizomas, que podem funcionar tanto na absorção de nutrientes como na propagação vegetativa. Um caso extremo é o da hepática Cryptothallus, que apresenta o talo totalmente subterrâneo e heterotrófico. O referido talo não apresenta clorofila e vive em associação com fungos micorrízicos. Alguns musgos apresentam, também, baixa concentração de clorofila, podendo ser, em parte, saprófagos. FONTE: Horta-Junior et al. ( 2010, p. 92-93) 3 REPRODUÇÃO E CICLO DE VIDA DAS BRIÓFITAS Como as outras plantas, as briófitas apresentam alternância de gerações (Fig. 59), isto é, gerações haploides formadoras de gametas (gametófitos) alternam-se com gerações diploides formadoras de esporos (esporófitos). Nos musgos, observamos que a geração mais desenvolvida e que vive mais tempo é a gametofítica (haploide) (Fig. 60A). O esporófito (geração diploide) possui vida curta (transitória) e se origina sobre o gametófito, nutrindo-se à custa deste até atingir a maturidade, quando produz esporos e morre (Fig. 60A e Fig. 46C). UNIDADE 3 | REINO PLANTAE 158 FIGURA 59 - CICLO DE VIDA DE MUSGOS FONTE: Campbell et al. (2010, p. 607) Grande parte das briófitas é dioica (do grego di, dois; e oikos, casa), ou seja, possui os elementos masculinos e femininos em indivíduos diferentes da mesma espécie (Fig. 59 e 60). Há, no entanto, algumas espécies monoicas (do grego monos, único; e oikos, casa), isto é, uma mesma planta forma gametas dos dois sexos. Os gametófitos são responsáveis pela formação dos gametângios. O gametângio masculino recebe o nome de anterídio, e formará, no seu interior, muitos gametas masculinos. Esses gametas têm dois flagelos (biflagelados) e são denominados de anterozoides. Já o gametângio feminino recebe o nome de arquegônio e produz, no seu interior, apenas um único gameta feminino, denominado oosfera. TÓPICO 1 | PLANTAS AVASCULARES – AS BRIÓFITAS 159 Para que aconteça a fecundação nessas plantas, é necessária a presença da água no meio (chuva ou garoa) (Fig. 60D). Os respingos que atingem o esporófito masculino lançam água e anterozoides para o esporófito feminino. A função da água no processo é a de dissolver a epiderme dos anterídios. Dessa forma, os anterozoides são liberados para o meio. Através do quimiotactismo, fenômeno em que um organismo ou célula se movimenta em direção a um estímulo químico, os anterozoides nadam em direção ao arquegônio pela produção de substâncias químicas produzidas pelo órgão feminino. Nos arquegônios, os anterozoides penetram e fecundam as oosferas. FIGURA 60 – MUSGOS, A: REPRESENTAÇÃO ESQUEMÁTICA DO ESPORÓFITO E DO GAMETÓFITO, B: DETALHE DA CÁPSULA (ESPORÂNGIO), C: ASPECTO GERAL, D: DETALHE DO ESPORÓFITO COM GOTÍCULAS DE ÁGUA FONTE: Disponíveis em: A: Adaptado de: <http://www.sobiologia.com.br/conteudos/Reinos4/ briofitas.php>. Acesso em: 21 jul. 2010. B: <http://curlygirl.naturlink.pt/esporogonio.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. C: <http://spd.fotolog.com/photo/29/0/19/vivace_/1149719781_f.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. D: <http://bryophytes.net/images/moss_01.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. UNIDADE 3 | REINO PLANTAE 160 Ocorrerá, então, a união do anterozoide com a oosfera na face inferior do arquegônio, originando um zigoto diploide. Sobre o gametófito feminino aparece o esporófito (diploide), que nada mais é que a transformação do embrião esférico através de sucessivas multiplicações celulares. No esporófito, observamos a haste ou seta, cuja função é sustentar no ápice (extremidade) uma estrutura que, quando madura, é denominada de cápsula (esporângio) (Fig. 60B). Dentro da cápsula, há células que sofrem meiose, fazendo com que ocorra a produção de esporos (haploides). Quando madura, a cápsula rompe-se, liberando os esporos que se espalham pela ação do vento. Morfologicamente, os esporos são idênticos. Assim, essas plantas são consideradas isosporadas. Em condições adequadas de umidade, ocorre a germinação dos esporos, formando filamentos ramificados verdes, que são chamados de protonemas. É através dessas estruturas que são formadas as gemas (brotos novos) que, ao crescerem, produzem novos gametófitos. Quando atingirem a idade madura, formam arquegônios ou anterídios, fechando-se, assim, o ciclo (Fig.59). DICAS Olá acadêmico(a)! Que tal aprofundar os seus conhecimentos analisando o quadro a seguir? Boa leitura! QUADRO 9 – DIFERENÇAS ENTRE HEPÁTICAS, ANTÓCEROS E MUSGOS HEPÁTICAS ANTÓCEROS MUSGOS Plantas Gametófitos talosos ou folhosos, filídios em 2-3 fileiras. Gametófito taloso. Gametófito folhoso, filídios dispostos espiraladamente, raramente em 2-3 fileiras. Ramos Desenvolvendo de células iniciais do filídio ou células internas do cauloide, raramente da epiderme do cauloide. Não aplicável. Desenvolvendo da epidermedo cauloide. Filídios Não divididos ou lobados, sem costa. Originados de 2 células iniciais. Não aplicável. Sempre não divididos, com ou sem costa. Originados de 1 célula inicial. Células Com numerosos cloroplastos, sem pirenoide. Trígonos geralmente presentes. Com 1-4 grandes cloroplastos com ou sem pirenoide. Trígonos ausentes. Com numerosos cloroplastos, sem pirenoide. Trígonos geralmente ausentes. TÓPICO 1 | PLANTAS AVASCULARES – AS BRIÓFITAS 161 Oleocorpos Geralmente presentes. Ausentes. Ausentes. Rizoides Unicelulares e hialinos. Unicelulares e hialinos. Pluricelulares e amarronzados. Esporófito Desenvolve-se por uma célula apical. Durante o desenvolvimento é inteiramente envolto pela caliptra e outros órgãos protetores (perianto, marsúpio, invólucro etc.). Desenvolve-se por um meristema basal. Durante o desenvolvimento é parcialmente envolto por um invólucro, caliptra ausente. Desenvolve-se por uma célula apical. Durante o desenvolvimento a parte superior é recoberta pela caliptra; outros órgãos protetores ausentes. Cápsula Redonda a cilíndrica, sustentada por uma seta frágil e hialina (ou seta ausente). Deiscência simultânea por (1-) 4 valvas; elatérios presentes. Columela, estômatos e peristômio ausentes. Cilíndrica a longo filiforme, seta ausente. Deiscência gradual do ápice para a base por 2 valvas; elatérios presentes. Com columela, com ou sem estômatos, peristômio ausente. Redonda a cilíndrica, geralmente sustentada por uma seta pigmentada e firme. Deiscência simultânea, geralmente por um opérculo, elatérios ausentes. Com columela e estômatos, geralmente com peristômio. Maturação do esporo Antes do alongamento da seta. Sincronizada. Não sincronizada (seta faltando). Após alongamento da seta. Sincronizada. Protonema Muito pequeno, taloide, produzindo somente 1 gametófito. Muito pequeno, taloide, produzindo somente 1 gametófito. Filamentoso, geralmente produzindo mais do que um gametófito. FONTE: Disponível em: <http://www.jbrj.gov.br/pesquisa/div_tax/briofitas/>. Acesso em: 21 jul. 2010. LEITURA COMPLEMENTAR 2 SPHAGNUM – UM PEQUENO MUSGO DE GRANDE IMPORTÂNCIA Ingrid Oliveira Pereira As briófitas, conhecidas popularmente como musgos, são pequenas plantas primitivas, desprovidas de tecidos vasculares, que, normalmente, habitam ambientes terrestres úmidos e sombreados, onde absorvem água e minerais pelo corpo vegetativo e conseguem resistir a longos períodos de seca. Nos últimos anos, um gênero de briófita tem sido muito estudado por pesquisadores do mundo todo, o gênero Sphagnum, cuja importância tem relevância ecológica e econômica. UNIDADE 3 | REINO PLANTAE 162 As espécies de Sphagnum ou musgos de turfeiras, como são conhecidos, devido à sua alta capacidade de absorção, têm sido muito utilizadas em campos drenados para a produção agrícola, em plantações de horticulturas e na conservação do solo, mostrando-se economicamente viáveis para a agricultura. Segundo pesquisas, essas plantas conseguem absorver acima de 20 vezes o seu peso. Por essa razão, eram utilizadas na Europa em guerras, como curativos para ferimentos, sendo muito mais eficientes que o algodão. Além disso, em alguns países, o Sphagnum foi amplamente usado como combustível industrial, bem como para o aquecimento doméstico. Atualmente, são empregados pelos jardineiros para aumentar a capacidade retentora de água no solo e no transporte de plantas vivas. Como condicionadores do solo, esses musgos se superam, sendo ótimos agentes contra infiltrações e erosão. Contudo, pesquisas recentes atribuíram a esses briófitos uma função muito mais importante no meio ambiente, a de bioindicadores do ar. De acordo com esses estudos, descobriu-se que as turfeiras de Sphagnum apresentam uma alta capacidade de acumulação de metais pesados e contêm um enorme reservatório de carbono orgânico. Isso indica que esses briófitos revelaram-se grandes indicadores dos níveis de poluição do planeta. Atualmente, o problema da liberação de dióxido de carbono na atmosfera tem tirado o sono de muitos pesquisadores e essa descoberta pode remontar à questão do controle da poluição ambiental. Novas pesquisas estão sendo realizadas em todo mundo acerca dessas pequenas plantas. Existe uma expectativa muito grande em relação às possíveis descobertas e esperamos que as respostas venham rápidas. Independente das novas descobertas, o que sabemos hoje é que, através de um pequeno musgo de grande importância, mais uma vez a natureza nos revela métodos para curar suas feridas e nos faz refletir sobre a sua grandeza. FONTE: PEREIRA, Ingrid Oliveira. Sphagum – Um pequeno musgo de grande importância. Disponível em: <http://blog.tudosobreplantas.com.br/2006/05/24/sphagnum-%e2%80%93-umpequeno- musgo-de-grande-importancia/>. Acesso em: 21 jul. 2010. 163 Neste tópico você estudou que: ● Três divisões do Reino Plantae referem-se a plantas avasculares. ● São exemplos de plantas avasculares: briófitas, hepáticas e antóceros. ● As plantas avasculares são informalmente chamadas de ‘briófitas’. ● São, em geral, plantas de pequeno porte e vivem em locais úmidos e sombreados, crescendo em solos ou sobre troncos de árvores vivas ou mortas. ● As células observadas nas briófitas são pouco diferenciadas. ● O corpo das briófitas é denominado talo. ● Na organização corporal das briófitas, identificamos estruturas primárias como os rizoides, os cauloides e os filoides. ● A distribuição da água absorvida ocorre de forma lenta, célula para célula, por difusão, por não apresentarem tecidos condutores de seiva. ● Nos antóceros e nas hepáticas, o gametófito é uma lâmina celular delgada, que cresce paralela ao solo. ● Nos três grupos, o esporófito é uma estrutura que cresce ereta sobre o gametófito. ● Apresentam alternância de gerações, sendo, na maioria, dioicas. ● Observa-se que a geração mais desenvolvida e que vive mais tempo é a gametofítica. ● Os gametófitos são responsáveis pela formação dos gametângios, o anterídio e o arquegônio. ● Os gametas masculinos são chamados anterozoides, e o feminino, oosfera. ● Para que ocorra a fecundação nessas plantas, é necessária a presença da água. ● Os anterozoides são lançados até o esporófito feminino, onde penetram e fecundam as oosferas, originando um zigoto diploide. RESUMO DO TÓPICO 1 164 ● Sobre o gametófito feminino desenvolve-se o esporófito, que produz e libera esporos. ● De maneira geral, podemos listar as seguintes características para as briófitas: QUADRO 10 – O GAMETÓFITO E O ESPORÓFITO EM BRIÓFITAS Gametófito Esporófito É a planta que faz os gametas. É a planta que faz os esporos. É o musgo, a planta clorofilada. É a planta dependente, aclorofilada. É a fase mais duradoura. É a fase de ciclo vital curto. É a fase haploide – n. É a fase diploide – 2n. Resulta da germinação do esporo. Resulta das mitoses do zigoto. FONTE: Machado (2003, p. 350) 165 AUTOATIVIDADE 1 A Mata Atlântica é um local muito úmido. Nesse ambiente, é normal encontrarmos diversos tipos de plantas verdes, de poucos centímetros, desenvolvendo-se sobre troncos, ramos de árvores, rochas e a superfície do solo. A reprodução dessas plantas não ocorre por meio de flores. No seu ciclo de vida há gametas envolvidos. a) Esse pequeno enunciado se refere a quais plantas? b) Qual o principal fator que delimita o seu tamanho? c) Qual é a fase transitória do seu ciclo reprodutivo? 2 Para rodar um de seus filmes, um autor de filmes de ficção científica queria em cena um musgo gigante, do tamanho de uma araucária. Por que a equipe não conseguiu encontrar tal vegetal? Qual sistema, ausente nos musgos reais, deveria estar presente nesse gigante, para que ele atingisse tal tamanho? 3 Para relacionar à conquista do meio terrestre pelas briófitas, alguns pesquisadores fazem uma analogia, afirmando que as briófitas são os anfíbios do mundo vegetal. Justifique.4 Procure na literatura ou faça uma busca na internet e defina, sucintamente, os seguintes termos usados para descrever as briófitas: a) Avasculares – b) Cormófitos – c) Criptógamos – d) Assifonógamos – e) Higrófitos – f) Umbrófilos – 5 Observe a representação esquemática de um musgo. 166 Assinale a alternativa que indica corretamente o que representam as estruturas I e II: I II a) Gametófito dioico e diploide Esporófito haploide b) Gametófito masculino e haploide Esporófito diploide c) Gametófito feminino e haploide Esporófito diploide d) Esporófito diploide Gametófito dioico e haploide e) Esporófito haploide Gametófito feminino e haploide 167 TÓPICO 2 PLANTAS VASCULARES SEM SEMENTES – AS PTERIDÓFITAS UNIDADE 3 1 INTRODUÇÃO As plantas vasculares sem sementes são conhecidas popularmente por samambaias e estão dispostas em duas divisões: Lycophyta (licopódios, as Selaginella e Isoetes) (Figura 62B) e Monilophyta (que compreende os antigos grupos conhecidos como: Pterophyta, Sphenophyta e Psilotophyta) (Figura 61 A, C-D). FIGURA 61 – PLANTAS VASCULARES SEM SEMENTES, A: SAMAMBAIA, B: LICOPÓDIO, C: CAVALINHA, D: Psilotum. FONTE: Disponíveis em: A: <http://www.mundoeducacao.com.br/biologia/ pteridofitas.htm>. Acesso em: 21 jul. 2010. B: <http://www.homeopatiaweb. com/homeopatialycopodium.html>. Acesso em: 21 jul. 2010. C: <http://www. floresnaweb.com/dicionario/159_foto2.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. D: <http:// www.skn.ac.th/skl/skn422/nature/planta2.htm>. Acesso em: 21 jul. 2010. 168 UNIDADE 3 | REINO PLANTAE Segundo Judd et al. (2009, p. 165): as monilófitas são subdivididas em cinco grupos. São eles: (1) samambaias leptosporangiadas (Leptosporangiatae), (2) Marattiales, (3) Ophioglossales (esses dois últimos grupos são representados por samambaias eusporangiadas), (4) Psilotales e (5) equisetófitas. Os mesmos autores afirmam que o nome samambaia tem sido tradicionalmente aplicado aos membros de três desses subgrupos: Leptosporangiatae, Marattiales e Ophioglossales, e apresentam algumas características semelhantes. As plantas desses grupos são superficialmente similares pela presença de folhas grandes (muitas vezes bastante divididas), que se abrem a partir de um báculo. IMPORTANTE A distinção entre samambaias leptosporangiadas e eusporangiadas baseia-se na estrutura e no desenvolvimento dos esporângios. As samambaias eusporangiadas parecem ter preservado a condição ancestral em que o esporângio desenvolve-se a partir de muitas células iniciais e apresenta uma parede com mais de uma célula de espessura quando plenamente desenvolvido. Esporângios desse tipo tendem a conter um grande número de esporos haploides na maturidade. Enquanto que as samambaias leptosporangiadas possuem um tipo derivado de desenvolvimento no qual o esporângio é formado a partir de uma única célula inicial e possui uma parede com uma célula de espessura na maturidade. Esses leptosporângios nascem em um pedúnculo distinto e possuem uma estrutura característica chamada de ânulo, que consiste em uma fileira de células com as paredes internas espessadas e as paredes externas mais finas. Os leptosporângios da maioria das espécies contêm um número relativamente pequeno e constante de esporos haploides, que são ejetados do esporângio por um mecanismo acionado por mudanças no teor da umidade das células do ânulo. FONTE: Judd et al. (2009, p. 167) Entre as duas divisões, as monilófitas são mais populares. Neste grupo, por exemplo, encontramos as avencas, samambaias, cavalinhas e Psilotum, muito utilizadas como plantas ornamentais. A maioria das pteridófitas vive em regiões tropicais, mas há algumas espécies em regiões temperadas e mesmo semidesérticas. As pteridófitas possuem grande importância ecológica, econômica e evolutiva. São encontradas em diversos ambientes, mas são mais predominantes nos ambientes terrestres úmidos, florestas de clima temperado e pluvial, bem como nas fendas de rochas e também na água. Através da fotossíntese, produzem a matéria orgânica, servindo de alimento para muitos animais. Possuem grande importância nas sucessões ecológicas, aparecendo em grandes números. Evolutivamente, as pteridófitas são muito importantes, pois foram as primeiras plantas terrestres que abriram caminho para o desenvolvimento de outras plantas, bem como dos animais. As grandes florestas de pteridófitas TÓPICO 2 | PLANTAS VASCULARES SEM SEMENTES – AS PTERIDÓFITAS 169 apareceram no período Carbonífero (formaram grandes depósitos de carvão, muito utilizados nos dias de hoje como combustível em atividades humanas) e reinaram por longos anos sobre a superfície terrestre (+/- 90 milhões de anos). 2 CARACTERÍSTICAS GERAIS As plantas vasculares, também chamadas de traqueófitas, são assim denominadas por apresentarem dois tipos de tecidos especializados na condução de substâncias pelo corpo do vegetal, denominados xilema e floema. Por esse motivo, atingiram maiores dimensões que os musgos. O tecido xilemático é responsável pela condução de água e sais minerais absorvidos do solo. De maneira geral, essa condução ocorre no sentido das raízes até as folhas. O tecido floemático conduz os fotoassimilados, ou seja, os produtos provenientes da fotossíntese. Ocorre no sentido das folhas para o caule e raízes. A solução constituída por água e sais minerais recebe o nome seiva bruta, enquanto que os fotoassimilados são chamados de seiva elaborada. Além do sistema vascular, estão presentes os sistemas dérmico e fundamental. Eles são contínuos e ocorrem em todos os órgãos da planta. NOTA Você sabia? Que o trevo-de-quatro-folhas é uma pteridófita do gênero Marsilea? Não o confunda com o trevo comum (ou azedinha), uma angiosperma do gênero Oxalis (Oxalidaceae). Observe e compare as duas figuras a seguir. FIGURA 62a – MARSILEA POLYCARPA FIGURA 63b – OXALIS SP. FONTE: Raven; Evert; Eichhorn (2001, p. 444) FONTE: Amaral; Silva-Filho (2010, p. 23) 170 UNIDADE 3 | REINO PLANTAE 3 REPRODUÇÃO E CICLO DE VIDA DAS PTERIDÓFITAS Ao contrário das briófitas, em que a fase dominante no ciclo de vida é o gametófito, as pteridófitas apresentam como fase dominante o esporófito (diploide 2n) (Fig. 64 e 66A), ou seja, samambaias e avencas são esporófitos, a geração diploide formadora de esporos. O esporófito costuma apresentar raiz, caule e folhas, embora essa organização nem sempre seja facilmente perceptível (Fig. 64). Não possuem flores ou frutos. Conjuntamente, as raízes formam o sistema radicular. Elas não só fixam o vegetal no substrato, como os rizoides das briófitas, como também estão ligadas à função de absorver água e minerais do solo. Caule e folhas juntos formam o sistema caulinar. O caule pode ser subterrâneo (rizoma) (Fig. 64), como observamos nas samambaias, ou aéreo, como em samambaiaçus (Fig. 64). FIGURA 64 – PARTES QUE CONSTITUEM O ESPORÓFITO DE UMA SAMAMBAIA FONTE: Zuquim et al. (2008, p. 298) NOTA Você sabia? Contemporânea dos dinossauros, a samambaiaçu (Dicksonia selowiana) é típica da Mata Atlântica. É do caule dessa planta, ameaçada de extinção, que se extrai o xaxim, usado na fabricação de vasos e placas para jardinagem e floricultura. Para preservar a samambaiaçu e evitar sua extinção, podemos usar vasos de casca de coco, de cerâmica ou de outros materiais. TÓPICO 2 | PLANTAS VASCULARES SEM SEMENTES – AS PTERIDÓFITAS 171 FIGURA 65 – SAMAMBAIAÇU FONTE: Disponível em: <http://www.ibot.sp.gov.br/educ_ambiental/ plantas_extincao/samabaiacu.jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. Ao alcançar a maturidade sexual, a maioria das samambaias forma estruturas denominadas soros (Fig. 66 e 67B), comumente localizados na face abaxial (inferior) de suas folhas. Dentro dos soros encontramos os esporângios (órgãos produtores de esporos), dentro dos quais há células que sofrem meiose e originam esporos haploides (n). Quando os esporângios amadurecem, liberam os esporos. FIGURA 66 – SOROS SÃO AGRUPAMENTOS DE ESPORÂNGIOS. OBSERVE ALGUMAS FORMASCOMO OS SOROS SE DISTRIBUEM NAS FOLHAS DAS PTERIDÓFITAS A B DC A - Dennstaedtia punctilobula. B - Pteridium aquilinum. C - Dryopteris marginalis. D - Onoclea sensibilis FONTE: Raven; Evert; Eichhorn (2001, p. 440) 172 UNIDADE 3 | REINO PLANTAE Ao cair sobre um substrato úmido, o esporo desenvolve-se e origina uma planta pequena haploide (n), chamada de prótalo, que é o gametófito. O prótalo é uma planta muito pequena (cerca de 1 cm), cordiforme (em forma de coração), independente, clorofilada e com rizoides (Figura 67D). Esse é um gametófito hermafrodita, que, na maturidade, forma os anterídios (estruturas reprodutivas masculinas) e os arquegônios (estruturas reprodutivas femininas). Nos anterídios, formam-se anterozoides e em cada arquegônio forma-se uma oosfera. Quando maduros, os anterídios libertam os anterozoides, que, após uma chuva ou garoa, nadam sobre a superfície umedecida do prótalo até os arquegônios, fecundando suas oosferas. Nesse caso, mais uma vez a água é o veículo importante no processo da fecundação, pois essas plantas são dependentes da água do meio para que ocorra a fecundação. Após a formação do zigoto (célula-ovo), através de contínuas multiplicações (mitoses), forma-se um embrião, que se aloja dentro do arquegônio e, mais tarde, será um novo esporófito. Esse esporófito cresce sobre o prótalo. O prótalo tem vida curta, morrendo em seguida, e o esporófito torna-se uma estrutura adulta (a samambaia) (Figura 67E), que mais tarde passa a produzir esporos haploides, fechando-se o ciclo. FIGURA 67 – FASES DA VIDA DE UMA SAMAMBAIA, A. ESPORÓFITO, B. DETALHE NA FACE ABAXIAL DA FOLHA COM SOROS, C. DETALHE DE UM ESPORÂNGIO MADURO LIBERANDO ESPOROS, D. GAMETÓFITO, E. PLÂNTULA DE SAMAMBAIA FONTE: Disponíveis em: A-C, E: <http://hardyfernlibrary.com/ferns/tind/polypodium-vulgare. jpg>. Acesso em: 21 jul. 2010. D: <http://questoes-bio2-leo.blogspot.com/2010_06_01_archive. html>. Acesso em: 21 jul. 2010. TÓPICO 2 | PLANTAS VASCULARES SEM SEMENTES – AS PTERIDÓFITAS 173 Esse ciclo de vida está representado na figura a seguir: FIGURA 68 - ESQUEMA DO CICLO DE VIDA DE UMA SAMAMBAIA FONTE: Campbell et al. (2010, p. 611) 174 UNIDADE 3 | REINO PLANTAE 4 SELAGINELA E SEU CICLO DE VIDA As plantas vasculares sem sementes correspondem às Lycophyta, aqui incluídos Lycopodium, Selaginella e Isoetes; às Psilotophyta, como exemplo Psilotum; às Sphenophyta, Equisetum; e às Pterophyta, que são as samambaias. Grande parte dessas plantas são homosporadas. Entretanto, observa-se a heterosporia nas Selaginella, Isoetes e samambaias aquáticas, como Salviniales e Marsileales. De maneira geral, o esporófito da selaginela é semelhante ao de algumas Lycopodiaceae. Quando está em fase de reprodução, ele apresenta, nas extremidades de certos ramos especiais do caule, os estróbilos, que se constituem de folhas férteis chamadas de esporofilos. Existem dois tipos de esporofilos: microsporofilos e os megasporofilos. Os esporofilos formam os esporângios, que produzirão esporos através de divisões meióticas. Os esporângios formam-se nos pontos de inserção dos esporofilos ao eixo do ramo. Cada esporângio é constituído por um pedúnculo e por uma bolsa com as células-mãe dos esporos (os esporócitos), que se dividem e dão origem a esporos haploides. As selaginelas apresentam dois tipos de esporângios: os microsporângios (formados pelos microsporofilos) e os megasporângios (formados pelos megasporofilos). Os megasporângios estão localizados nas porções inferiores do estróbilo. São geralmente claros e apresentam superfície ondulada. No interior de cada um deles, formaram-se quatro células haploides grandes. Cada uma dessas células acumula grande quantidade de reservas nutritivas, principalmente óleos, e forma uma parede grossa ao redor, transformando-se no esporo. Devido ao seu grande tamanho, esse esporo é denominado megásporo (do grego mega, grande). Nas porções superiores do estróbilo situam-se os microsporângios. Eles são menores, mais escuros, tendo forma ovalada e superfície lisa. No interior de cada um deles formam-se inúmeras células haploides pequenas. Cada uma dessas células produz uma parede grossa ao seu redor e origina um esporo pequeno, o micrósporo (do grego micros, pequeno). Quando maduros, os megasporângios e os microsporângios liberam os megásporos e os micrósporos, respectivamente. TÓPICO 2 | PLANTAS VASCULARES SEM SEMENTES – AS PTERIDÓFITAS 175 O micrósporo sofre divisões mitóticas e gera um conjunto de células haploides, que constituem o gametófito masculino, conhecido como microgametófito, ou microprótalo. Em seguida, cada microgametófito diferencia- se em um anterídio único que se diferencia em anterozoides flagelados, os gametas masculinos. O megásporo sofre divisões mitóticas e forma o gametófito feminino, denominado megagametófito, ou megaprótalo, que se diferencia em arquegônios, cada um deles com uma oosfera (gameta feminino). Quando o gametófito masculino maduro entra em contato com a água, seu revestimento se rompe e ele libera os anterozóides, que nadam, através da camada de água que recobre o gametófito feminino, até atingir os arquegônios onde penetram pelo canal que vai até a oosfera. A fecundação da oosfera por um anterozoide dá origem ao zigoto diploide que sofre divisões mitóticas sucessivas, originando o embrião. Algumas células do embrião em desenvolvimento formam um cordão celular, o suspensor, que se alonga para o interior do megagametófito. As células do embrião em desenvolvimento logo se diferenciam em primórdios de raiz, caule e folha, definindo a organização básica do corpo da jovem planta. Nessa fase da vida o esporófito jovem começa a se tornar autossuficiente. A raiz entra em contato com o substrato, de onde começa a absorver água e nutrientes minerais e as primeiras folhas já apresentam cloroplastos, tendo início a fotossíntese. Na maturidade, o esporófito da selaginela desenvolverá estróbilos, completando o ciclo. 176 UNIDADE 3 | REINO PLANTAE FIGURA 69 – CICLO DE VIDA DE Selaginella FONTE: Adaptado de: <http://www.unioviedo.es/bos/Asignaturas/Botanica/Imagenes/ Selaginella%20denticulata%20(Lycopodiophyta,%20Selaginellales).JPG>. Acesso em: 21 jul. 2010. TÓPICO 2 | PLANTAS VASCULARES SEM SEMENTES – AS PTERIDÓFITAS 177 As selaginelas, além de produzirem dois tipos de esporos, como ocorre em todas as plantas vasculares com semente, apresentam outra novidade evolutiva em relação a suas antecessoras isosporadas: redução do gametófito, que se tornou completamente dependente do esporófito. De maneira geral, podemos esquematizar o ciclo de vida das selaginelas da seguinte forma: FIGURA 70 – ESQUEMA DO CICLO DE VIDA DAS SELAGINELAS FONTE: Disponível em: <http://www.colegioweb.com.br/biologia/ciclo-de-vida-de-uma- pteridofita-heterosporada-selaginella>. Acesso em: 21 jul. 2010. DICAS Olá acadêmico(a)! Acesse o link<http://ppbio.inpa.gov.br/Port/guias/GuiaSamam baiasUatumaFINAL.pdf/download> e conheça o GUIA DE SAMAMBAIAS E LICÓFITAS DA REBIO UATUMÃ – AMAZÔNIA CENTRAL. O guia trata de 120 espécies ricamente ilustradas, acompanhadas de descrições, dicas para o reconhecimento em campo, ecologia etc. Possui, também, uma introdução sobre o grupo. Boa leitura! 178 UNIDADE 3 | REINO PLANTAE LEITURA COMPLEMENTAR UMA HISTÓRIA VITORIOSA Jerry Carvalho Borges As selaginelas pertencem a um grupo vegetal surgido muito abundante entre 300 e 400 milhões de anos atrás, quando as plantas estavam começando a se estabelecer em meio terrestre. Na foto, uma representante da espécie Selaginella ornithopodioides (Foto: Jean François Gaffard). A botânica foi a primeira área da biologia que despertou meu interesse, graças a uma professora extraordinária chamada Marilene Braga. Com ela aprendi a anatomia dos diversos grupos vegetais, inclusive de fósseis-vivos como os licopódios e as selaginelas. Porém, o estudo dessas espécies primitivas não me causou muito entusiasmona época, pois ambas são de pequeno porte e não possuem frutos ou flores. Embora sejam pouco atraentes e passem facilmente despercebidas, essas duas plantas são alguns dos últimos representantes de um grupo vegetal que, há cerca de 300 a 400 milhões de anos (períodos Devoniano e Carbonífero), era muito abundante e apresentava espécies com inimagináveis 10 metros de comprimento. Licopódios e selaginelas são amostras vivas de uma longa epopeia iniciada quando os primeiros vegetais deixaram a água e invadiram o meio terrestre. Os primeiros vegetais que ocuparam a terra foram provavelmente descendentes de algas charofíceas que habitavam a água doce. Esses organismos unicelulares apresentam características bioquímicas similares às observadas nas plantas, como, por exemplo, a presença de substâncias de revestimento celular como esporopolenina e cutina, compostos fenólicos e a enzima glicolato oxidase, envolvida na fotorrespiração celular. Um ambiente pouco convidativo A invasão da terra por esses organismos ocorreu entre 470 e 450 milhões de anos atrás e foi uma tarefa titânica, pois o meio terrestre oferecia condições muito pouco atrativas para qualquer ser vivo que tentasse ocupá-lo. Escassez de água e nutrientes no solo, amplas variações diárias e TÓPICO 2 | PLANTAS VASCULARES SEM SEMENTES – AS PTERIDÓFITAS 179 sazonais de temperatura, alta intensidade luminosa, níveis elevados de oxigênio e a menor densidade do ar para a sustentação dos organismos eram algumas das características que dificultavam a fixação dos vegetais no meio terrestre. Por outro lado, naquela época a terra possuía um grande número de nichos não sujeitos à competição e era, portanto, um local repleto de oportunidades para os organismos que conseguissem superar as dificuldades de viver ali. Por isso, no decorrer de milhões de anos e após inúmeras tentativas frustradas de ocupação, os vegetais que possuíam características que garantissem o suporte estrutural, a osmorregulação e a reprodução nesse ambiente foram selecionados evolutivamente. O surgimento de tecidos de sustentação rígidos e de um sistema condutor eficiente capaz de transportar água, nutrientes, sais minerais e hormônios para as diferentes partes dos vegetais permitiu que plantas como algumas árvores das florestas tropicais ou as sequoias norte-americanas alcançassem mais de uma centena de metros de altura e se tornassem os seres vivos mais longevos do planeta, alcançando mais de 2000 anos de vida. A dependência do meio aquático para a reprodução foi eliminada. Entre os grupos vegetais primitivos como os musgos (briófitas), a fecundação ainda ocorre na água. Porém, entre as gimnospermas e angiospermas, os grupos vegetais mais evoluídos, os gametas masculinos são transportados pelo vento ou por outros seres vivos (polinização) e a fecundação não depende mais da água. O desenvolvimento das folhas permitiu a otimização da captação dos raios solares utilizados na fotossíntese. A perda de água pela transpiração excessiva que poderia resultar deste processo foi evitada com o surgimento de uma cutícula que cobre e impermeabiliza as porções expostas aéreas dos vegetais. Contudo, a presença desse revestimento poderia dificultar a captação e dispersão de gases. Para evitar esse problema, pequenos poros localizados nas folhas e conhecidos como estômatos surgiram como uma forma de controlar a captação de CO2 do ambiente. Secundariamente, os estômatos também são utilizados para regular os níveis de água nas plantas, auxiliando assim o controle térmico desses seres. Os estômatos são estruturas que controlam a captação de gás carbônico do ambiente e regulam os níveis de água das plantas. A foto da esquerda mostra uma microscopia eletrônica de varredura de estômatos (células azuis) na superfície de folhas; a da direita mostra em detalhe um estômato aberto. 180 UNIDADE 3 | REINO PLANTAE Estômatos e CO2 As plantas são capazes de regular a abertura e o fechamento dos estômatos de acordo com os níveis de gás carbônico (CO2) na atmosfera e suas necessidades de manutenção de água. Além disso, tem sido observado que plantas que habitam locais onde há níveis maiores de CO2 possuem menos estômatos do que aquelas que vivem em ambientes onde há níveis menores desse gás. Tendo em mente essa característica dos vegetais, a equipe do biólogo Gregory Retallack, da Universidade do Oregon (EUA), avaliou os níveis de CO2 durante a história geológica da Terra a partir de amostras de folhas fósseis. A densidade de estômatos fósseis foi comparada com valores obtidos em espécies similares vivendo em estufas com níveis diferentes de gás carbônico. A análise dos dados mostrou que ocorreram aumentos nos níveis de CO2 em períodos em que houve extinções em massa em nosso planeta, como a que ocorreu há 65 milhões de anos, no final do período Cretáceo. A relação entre o aumento nos níveis de CO2 na atmosfera e o aquecimento global é consensual para a comunidade científica, o que tem motivado uma série de apelos para que os governos se comprometam a diminuir os níveis de emissão desse gás, conforme estabelece o Protocolo de Quioto. No entanto, países ricos como os Estados Unidos – o principal responsável pelas emissões de CO2 pela queima de combustíveis fósseis – têm questionado a validade desses dados e mesmo sugerido cinicamente que o aquecimento global é um fenômeno normal e cíclico e que por isso não representaria uma ameaça para o planeta. Por isso, os cientistas têm tentado provar que níveis elevados de CO2 levam ao efeito estufa e, consequentemente, ao aquecimento global. Contudo, as tentativas de relacionar esses fatos através de quantificação dos níveis de CO2 em rochas antigas e em seres fósseis têm sido pouco conclusivas. As descobertas de Retallack e equipe são fundamentais para que se possa estabelecer essa relação. Os cientistas mostraram de forma elegante que o aumento dos níveis de CO2 ocorreu em períodos nos quais houve episódios de extinção em massa em nosso planeta, causados provavelmente por modificações climáticas drásticas. Resta-nos agora, portanto, fazermos nossos governos acreditarem na ameaça ao planeta e cumprirem suas responsabilidades... FONTE: Disponível em: <http://cienciahoje.uol.com.br/colunas/por-dentro-das-celulas/uma- historia-vitoriosa>. Acesso em: 21 jul. 2010. 181 Neste tópico, você estudou que: ● As plantas vasculares sem sementes estão dispostas em duas divisões: Lycophyta e Monilophyta. ● As pteridófitas possuem grande importância ecológica, econômica e evolutiva. ● São encontradas em diversos ambientes, mas são mais predominantes nos ambientes terrestres úmidos, florestas de clima temperado e pluvial. ● As pteridófitas foram as primeiras plantas terrestres. ● As grandes florestas de pteridófitas apareceram no período carbonífero. ● As plantas vasculares, também chamadas de traqueófitas, apresentam os sistemas vascular, dérmico e fundamental em todos os órgãos da planta. ● As pteridófitas apresentam como fase dominante o esporófito, a geração diploide formadora de esporos. ● O esporófito costuma apresentar raiz, caule e folhas, não possui flores ou frutos. ● Ao alcançar a maturidade sexual, a maioria das samambaias apresenta soros localizados na face abaxial das folhas. ● Dentro dos soros encontramos os esporângios, dentro dos quais há células que sofrem meiose e originam esporos haploides (n). ● Quando os esporângios amadurecem, liberam os esporos e podem se desenvolver e originar o gametófito (prótalo). ● O prótalo forma os anterídios e os arquegônios. Nos anterídios formam-se anterozoides e em cada arquegônio forma-se uma oosfera. ● Os anterídios libertam os anterozoides, que precisam da água para atingirem os arquegônios, fecundando suas oosferas. RESUMO DO TÓPICO 2 182 ● Após a formação do zigoto forma-se um embrião, que se aloja dentro do arquegônio e, mais tarde, será um novo esporófito. ● De maneira geral, podemoslistar as seguintes características para as pteridófitas: QUADRO 11 – O GAMETÓFITO E O ESPORÓFITO EM PTERIDÓFITAS Gametófito Esporófito É a planta que faz os gametas. É a planta que faz os esporos. É o prótalo, a planta intermediária. É a planta samambaia, a planta definitiva. É a fase de ciclo vital curto. É a fase mais duradoura. É a fase haploide – n. É a fase diploide – 2n. Resulta da germinação do esporo. Resulta das mitoses do zigoto. FONTE: Machado (2003, p. 351) 183 AUTOATIVIDADE 1 No que diferem briófitas e pteridófitas quanto ao deslocamento da água e sais minerais no interior da planta? 2 No que se assemelham briófitas e pteridófitas quanto ao hábitat e transporte de gametas? 3 As frases a seguir correspondem ao ciclo de vida de uma samambaia. Mas elas estão todas desorganizadas. Usando números, coloque a sequência do ciclo em ordem. ( ) Quando os esporângios amadurecem, liberam os esporos. ( ) Os anterozoides encontram os arquegônios e fecundam suas oosferas. ( ) O esporófito cresce sobre o prótalo. ( ) Quando maduros, os anterídios libertam os anterozoides. ( ) Ao alcançar a maturidade sexual, a maioria das samambaias forma soros. ( ) Após a fecundação, observamos a formação do zigoto. ( ) Ao cair sobre um substrato úmido, o esporo desenvolve-se e origina o prótalo (gametófito). ( ) Os esporângios, localizados dentro dos soros, produzem esporos haploides. ( ) O zigoto forma um embrião, que se aloja dentro do arquegônio e, mais tarde, será um novo esporófito. ( ) O prótalo forma os anterídios e os arquegônios. Nos anterídios, formam-se anterozoides e em cada arquegônio forma-se uma oosfera. ( ) Os anterozoides nadam até o prótalo com a ajuda da chuva ou garoa. 4 Aas plantas vasculares sem sementes estão agrupadas em duas divisões: Lycophyta e Monilophyta. Dentro das Monilófitas encontramos samambaias leptosporangiadas e eusporangiadas. Distinga esses dois tipos de samambaias. 184 REFERÊNCIAS AB' SÁBER, A. Ecossistemas do Brasil. São Paulo: Metalivros, 2008. ALEXOPOULOS, C. J.; MIMS, C. W. Introductory Mycology. New York: John Wiley &Sons, 1979. ALEXOPOULOS, C. J.; Mims, C. W.; Blackwell, M. Introductory Mycology. 4. ed. NewYork: John Wiley & Sons, 1996. AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Conceitos de Biologia. São Paulo: Moderna, 2001. AMARAL, L. G.; SILVA-FILHO, F. A. Sistemática vegetal II. Florianópolis: Biologia/EAD/UFSC, 2010. AMORIM, D. 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