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Programa de Educação Continuada a Distância Curso de Pteridófitas Aluno: EAD - Educação a Distância Parceria entre Portal Educação e Sites Associados Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 2 Curso de Pteridófitas MÓDULO I Atenção: O material deste módulo está disponível apenas como parâmetro de estudos para este Programa de Educação Continuada. É proibida qualquer forma de comercialização do mesmo. Os créditos do conteúdo aqui contido são dados aos seus respectivos autores descritos nas Referências Bibliográficas. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 3 SUMÁRIO MÓDULO I 1 INTRODUÇÃO GERAL 2 MORFOLOGIA GERAL DE UMA PTERIDÓFITA 2.1 RIZOMA/CÁUDICE 2.2 RAÍZES 2.3 FRONDES 2.4 CICLO DE VIDA 2.4.1 Gametófito 2.4.2 Esporófito 3 DIFERENÇAS ENTRE BRIÓFITAS E PTERIDÓFITAS MÓDULO II 4 CLASSIFICAÇÃO DAS PTERIDÓFITAS 5 FILOGENIA 5.1 LICÓFITAS (LYCOPHYTA) 5.1.1 Ordem Lycopodiales 5.1.1.1 Família Lycopodiaceae 5.1.1.2 Família Selaginellaceae 5.1.1.3 Família Isöetaceae 5.2 MONILOPHYTA 5.2.1 Classe Psilotopsida 5.2.1.1 Ordem Psilotales 5.2.1.2 Ordem Ophioglossales 5.2.2 Classe Equisetopsida 5.2.2.1 Ordem Equisetales 5.2.3 Classe Marattiopsida Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 4 5.2.3.1 Ordem Marattiales 5.2.4 Classe Polypodiopsida 5.2.4.1 Ordem Osmundales 5.2.4.2 Ordem Hymenophyllales 5.2.4.3 Ordem Gleicheniales 5.2.4.4 Ordem Schizaeales 5.2.4.5 Ordem Salviniales 5.2.4.6 Ordem Cyatheales 5.2.4.7 Ordem Polypodiales 6 ASPECTOS IMPORTANTES RELACIONADOS COM A EVOLUÇÃO DAS PTERIDÓFITAS MÓDULO III 7 DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA DAS PTERIDÓFITAS 7.1 DIVERSIDADE DE PTERIDÓFITAS NO TERRITÓRIO BRASILEIRO 8 FORMAS BIOLÓGICAS (HÁBITO) E FORMAS DE CRESCIMENTO 9 ADAPTAÇÕES DE PTERIDÓFITAS A AMBIENTES EXTREMOS 10 UTILIDADE ECONÔMICA 10.1 ALIMENTAÇÃO 10.2 AGRICULTURA E PECUÁRIA 10.3 PRAGA PARA A NAVEGAÇÃO, GERAÇÃO DE ENERGIA E LAZER 10.4 PAISAGISMO MÓDULO IV 11 CRESCIMENTO E LONGEVIDADE 12 COLETA E PREPARAÇÃO DE INDIVÍDUOS PARA INCLUSÃO EM COLEÇÃO CIENTÍFICA 12.1 COLETA DE DADOS PARA A ELABORAÇÃO DA ETIQUETA 12.2 EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS PARA A COLETA DE AMOSTRAS Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 5 12.2.1 Tesoura de poda 12.2.2 Podão 12.2.3 Prensa 12.3 COLETANDO SAMAMBAIAS: TÉCNICAS E PROCEDIMENTOS 13 TÉCNICAS BÁSICAS UTILIZADAS PARA A REALIZAÇÃO DE ESTUDOS CIENTÍFICOS ENVOLVENDO O GRUPO DAS PTERIDÓFITAS 13.1 ESTUDOS FENOLÓGICOS 13.2 DISTRIBUIÇÃO VERTICAL DE PTERIDÓFITAS EPÍFITAS 13.3 FITOSSOCIOLOGIA 13.3.1 Parâmetros fitossociológicos 14 INTERAÇÕES DAS PTERIDÓFITAS COM INSETOS GLOSSÁRIO REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 6 MÓDULO I 1 INTRODUÇÃO GERAL As pteridófitas compreendem um grupo de plantas vasculares, encontradas em praticamente todas as regiões do planeta. A origem do nome vem do idioma grego, onde pteridon significa feto, e phyton planta, em alusão ao formato das folhas jovens, conhecidas como báculos, que se desenvolvem enroladas sob o seu próprio eixo (Figura 1). FIGURA 1: FOLHA JOVEM (BÁCULO) EM ESTÁGIO INICIAL DE SEU DESENVOLVIMENTO: A) DICRANOPTERIS LINEARIS E B) DICKSONIA ANTARCTICA. O DESENVOLVIMENTO DAS FOLHAS JOVENS NESTA FORMA RESULTA DO ALONGAMENTO DAS CÉLULAS. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 7 Caracteristicamente, as espécies conhecidas como pteridófitas possuem em comum três aspectos, que ao longo do tempo mantiveram-nas reunidas em um grupo comum: 1) são plantas vasculares; 2) apresentam um ciclo de vida com alternância de gerações, ou seja, uma fase gametofítica e outra fase esporofítica (estudaremos o ciclo de vida detalhadamente ao longo de nosso curso); e 3) reprodução por meio de estruturas conhecidas como esporos. Ao longo dos últimos anos, cada vez mais a utilização de técnicas moleculares tem contribuído para determinar o real grau de parentesco entre as espécies, revelando afinidades e divergências imperceptíveis quando consideradas apenas as características morfológicas das espécies. Dessa forma, hoje se sabe que o grupo das pteridófitas é considerado um grupo parafilético, já que todas as espécies não descendem de um mesmo ancestral. Por isso, a classificação do grupo vem sofrendo profundas modificações, assunto que será da mesma forma melhor conhecido ao longo do conteúdo do curso. O fato de ocuparem os mais variados ambientes sugere que este grupo de espécies possui adaptações que permitiu colonizar desde ambientes aquáticos até áreas semidesérticas, incluindo algumas espécies capazes de resistirem à ação do fogo, conforme veremos no Módulo III do nosso curso. Em diversas partes do mundo, as pteridófitas são utilizadas para diversos fins, desde o paisagismo até para a alimentação. Ao final do Módulo IV, é apresentado um pequeno glossário detalhando aqueles termos comuns a quem estuda o grupo das pteridófitas, mas nem tão usual para quem possui afinidade com outros grupos botânicos e áreas afins. Esperamos que ao final deste curso, o participante seja plenamente capaz de identificar qualquer exemplar fértil pertencente ao grupo das pteridófitas em seu ambiente natural, bem como ter pleno conhecimento acerca do ciclo de vida e aspectos ecológicos relacionados com o grupo das pteridófitas. Bons estudos e um excelente curso para todos! Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 8 2 MORFOLOGIA GERAL DE UMA PTERIDÓFITA Morfologicamente, o corpo de uma pteridófita é formado por três partes: raízes, cáudice e frondes. Cáudice e frondes são termos utilizados em pteridologia e serão adotados ao longo de nosso curso conforme estabelecido em Lellinger (2002). Podem ser encontradas na natureza desde espécies de pequeno porte, medindo não mais do que alguns centímetros de comprimento como é o caso de Hecistopteris pumila (Spreng.) J.Sm. (Figura 2A) até espécies que atingem vários metros de altura como é o caso dos representantes do gênero Cyathea (Figura 2B). FIGURA 2: A) EXEMPLAR DE HECISTOPTERIS PUMILA CRESCENDO NO INTERIOR DE UMA FLORESTA PLUVIAL NA REGIÃO AMAZÔNICA E B) POPULAÇÃO DE CYATHEA SP. SITUADA EM FORMAÇÃO FLORESTAL NA NOVA ZELÂNDIA. FONTE: Adaptado de Zuquim et al.., 2008. A seguir, detalharemos as principais estruturas que compõem a morfologia geral de uma pteridófita. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 92.1 RIZOMA/CÁUDICE O cáudice ou rizoma é uma estrutura que pode apresentar variadas formas. Diferentemente das briófitas, as pteridófitas possuem sistema vascular bem desenvolvido, o que contribui para promover a resistência do cáudice e permite que as pteridófitas possuam um porte muito maior quando comparadas com as briófitas. Como citado anteriormente, o cáudice pode ser pequeno ou apresentar vários metros de comprimento. O sistema vascular das pteridófitas é formado basicamente por traqueídes como elementos condutores de xilema, e elementos crivados como elementos condutores do floema. Até pouco tempo, se acreditava que as pteridófitas apresentavam apenas os traqueídes como elementos do xilema. Entretanto, recentemente, com o avanço das técnicas de microscopia eletrônica, sabe-se que em alguns grupos de espécies, como aquelas pertencentes ao gênero Danaea J. Sm., pertencente à família Marattiaceae, foram observados elementos de vaso, até então considerados típicos do grupo das Angiospermas (Figura 3). FIGURA 3: ELEMENTO DE VASO EM DANAEA NODOSA (A) E INDIVÍDUO EM AMBIENTE NATURAL (B). FONTE: A) Adaptado de Carlquist & Schneider, 1999 e B) Adaptado de Zuquim et al.., 2008. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 10 É justamente nas espécies arborescentes que o cáudice (caule) é mais desenvolvido. Em espécies que apresentam porte herbáceo o cáudice é geralmente classificado como sendo um rizoma, podendo crescer acima ou abaixo da linha da superfície do substrato. Podemos citar como exemplo de espécies com rizoma que cresce acima da linha do substrato as espécies de hábito epifítico, como aquelas pertencentes ao gênero Microgramma (Figura 4). FIGURA 4: SETA INDICANDO RIZOMA DE MICROGRAMMA DICTYOPHYLLA (KUNZE EX METT.) DE LA SOTA EM UMA FLORESTA PLUVIAL NA REGIÃO AMAZÔNICA. FONTE: Adaptado de Zuquim et al.., 2008. Existem também as pteridófitas herbáceas de hábito aquático, que possuem rizoma flutuante, como é o caso das espécies pertencentes ao gênero Salvinia e Ceratopteris. No caso do gênero Ceratopteris, as espécies apresentam pecíolo com aerênquima bem desenvolvido, o que auxilia a flutuação, conforme podemos observar nos indivíduos de Ceratopteris pteridoides (Hook.) Hieron., espécie pertencente à família Pteridaceae e de ampla ocorrência no continente americano (Figura 5). Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 11 FIGURA 5: IMAGEM MOSTRANDO INDIVÍDUOS PERTENCENTES A TRÊS ESPÉCIES DE PTERIDÓFITAS AQUÁTICAS. REPARAR EM CERATOPTERIS PTERIDOIDES, O PECÍOLO INFLADO QUE FACILITA A FLUTUAÇÃO DA ESPÉCIE FONTE: foto de Carlos Rodrigo Lehn. 2.2 RAÍZES As raízes das pteridófitas são mais evidentes na fase esporofítica. Estas estruturas têm origem caulinar e por isso são chamadas de raízes adventícias. Na fase gametofítica são observadas estruturas de menor porte, que desempenham funções similares às raízes e que são chamadas de rizoides. Em algumas pteridófitas arborescentes, existem estruturas chamadas de estolões (Figura 6) que Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 12 auxiliam na fixação da planta ao substrato, mas que se caracterizam como projeções caulinares. A partir de um estolão pode um novo indivíduo ter origem caracterizando um processo de reprodução vegetativa ou clonal. FIGURA 6: REPRODUÇÃO CLONAL EM UM INDIVÍDUO DE CYATHEA DELGADII A PARTIR DE UM ESTOLÃO JUNTO À BASE DO CÁUDICE. O PROCESSO DE REPRODUÇÃO VEGETATIVA É MUITO COMUM EM PTERIDÓFITAS ARBORESCENTES. FONTE: foto de Carlos Rodrigo Lehn. 2.3 FRONDES As pteridófitas apresentam frondes que podem variar desde alguns milímetros até ultrapassar mais de dois metros de comprimento. Basicamente, uma fronde é formada pelas seguintes partes: estípite (que corresponde ao pecíolo), raque e pinas (pínulas quando subdivididas). Vejamos o exemplo na figura a seguir (Figura 7). Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 13 FIGURA 7: ESQUEMA DEMONSTRANDO PARTES DE UMA FRONDE DE PTERIDÓFITA. FONTE: Adaptado de Pietrobom & Barros, 2006. Entre as pteridófitas existem representantes com tipos distintos de frondes, podendo estas serem classificadas como frondes micrófilas ou megáfilas. As frondes micrófilas, observadas nas selaginelas, licopódios e nas espécies pertencentes ao gêneros Isöetes, possuem como principal característica o fato de apresentarem a nervação formada por apenas uma nervura central (Figura 8). A partir desta nervura central, o transporte de água e nutrientes ocorre de célula para célula. Por apresentarem um sistema de nervação formado apenas por uma nervura central, as frondes micrófilas possuem pequeno porte, reduzido em algumas espécies a apenas alguns milímetros de comprimento. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 14 FIGURA 8: A) ASPECTO GERAL DE UM SEGMENTO DE UM RAMO DE SELAGINELLA KRAUSSIANA E B) DETALHE MOSTRANDO FRONDE MICRÓFILA DESTACANDO APENAS A NERVURA CENTRAL. FONTE: Adaptado de Hirai & Prado, 2008. Além das frondes micrófilas, podem ser encontradas entre as pteridófitas as espécies com folhas megáfilas, cuja principal característica é o fato de apresentar um sistema de nervação complexo com uma ampla gama de nervuras secundárias, que partem da nervura principal, além do porte variando entre alguns centímetros até vários metros de comprimento. Existem casos de espécies, cujas frondes ultrapassam mais de três metros de comprimento (Figura 9), como é o caso da espécie conhecida como “giant fern” (Angiopteris evecta), cujo centro de diversificação do gênero está localizado na região tropical do sudeste asiático (TRYON & TRYON, 1982). Entre outras espécies que apresentam frondes de porte avantajado estão as samambaias arborescentes, conhecidas no meio científico internacional como “tree ferns”, e que no Brasil são popularmente chamadas de samambaiaçus. A título de curiosidade, o nome samambaia deriva da palavra guarani “mbay’a”, que significa “cresce de forma enrolada” (em alusão às folhas jovens ou Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 15 báculos). Já o terminativo “açu” é utilizado por algumas tribos indígenas em alusão a tudo o que possui avantajado, como por exemplo samambaiaçu, ou seja, a maior das samambaias. FIGURA 9: IMAGEM MOSTRANDO UMA PESSOA SEGURANDO UMA FRONDE DE ANGIOPTERIS EVECTA APRESENTANDO CERCA DE 3,5 M DE COMPRIMENTO. Outro gênero em que é comum observar frondes excedendo vários metros de comprimento é o gênero Lygodium, representado por cerca de seis espécies, ocorrendo desde os Estados Unidos até a região tropical da América do Sul (TRYON & TRYON, 1982). Segundo Tryon & Tryon (1982), já foram observados indivíduos de Lygodium apresentando mais de 10 metros de comprimento, o que poderia ser considerada como a maior fronde observada entre todasas espécies de pteridófitas conhecidas pela ciência. Outro aspecto interessante relacionado com as frondes das pteridófitas pode ser observado nas espécies pertencentes ao gênero Salvinia. Nestas espécies as frondes crescem sempre em verticilos de três, sendo que duas destas frondes Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 16 crescem na superfície, enquanto que uma terceira fronde modificada, com aspecto semelhante ao de uma raiz, cresce submersa (Figura 10). FIGURA 10: IMAGEM MOSTRANDO SALVINIA AURICULATA AUBL., COM SETA INDICANDO FOLHA SUBMERSA ALTAMENTE MODIFICADA. FONTE: desenho de Caroline Leuchtenberger; foto de Carlos Rodrigo Lehn. 2.4 CICLO DE VIDA Assim como as briófitas, as pteridófitas apresentam um ciclo de vida marcado pela alternância de duas fases distintas. Entretanto, ao contrário do que ocorre com as briófitas, o esporófito é a fase duradoura, e o gametófito, a fase perene. Posteriormente, estudaremos as diferenças entre as pteridófitas e as briófitas, que por sinal, são muitas. Caracteristicamente, a fase gametofítica é a responsável pela produção dos gametas, enquanto que a fase esporofítica é a responsável pela produção dos esporos. Veremos a seguir as características de cada uma destas fases. 2.4.1 Gametófito O gametófito é a fase do ciclo de vida de uma samambaia responsável pela produção dos gametas, podendo ser hermafrodita (como observado para a maioria Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 17 das espécies) ou ainda unissexual, como observado em algumas espécies aquáticas. O gametófito é uma estrutura de pequeno porte, de forma talosa, clorofilada na maior parte das vezes, e de vida curta. Possui forma de coração (cordiforme) e é fixado ao chão por estruturas que lembram as raízes, os rizoides (Figura 11). FIGURA 11: GAMETÓFITOS DE PITYROGRAMMA CALOMELANUS LINK EM SOLO EXPOSTO DEVIDO A QUEDA DE UMA ÁRVORE. FONTE: foto de Carlos Rodrigo Lehn. No gametófito existem estruturas especializadas para a produção de gametas. O gameta masculino, chamado de anterozoide, é produzido no anterídio (Figura 12). O gametófito é haploide, logo, as células do anterídio são também haploides e, por isso, o gameta masculino é também haploide. Tendo o mesmo conteúdo genético da célula-mãe, isso significa que os gametas são produzidos por mitose, diferentemente do que ocorre na formação dos gametas animais que têm origem por meiose. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 18 FIGURA 12: GAMETÓFITO MASCULINO DE CERATOPTERIS THALICTROIDES COM SETAS INDICANDO OS ANTERÍDIOS. A estrutura responsável pela produção dos gametas femininos se chama arquegônio. O gameta feminino se chama oosfera, e da mesma forma que o gameta masculino possui carga genética haploide. Os arquegônios possuem a forma de uma pequena taça, possuindo uma forma afunilada e reunindo em seu interior, na porção basal, a oosfera (Figura 13). Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 19 FIGURA 13: IMAGEM DE MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA MOSTRANDO ARQUEGÔNIOS DE UMA PTERIDÓFITA. É justamente através deste canal que o gameta masculino irá se deslocar até encontrar o gameta feminino, realizando a fecundação e dando origem ao zigoto. É importante ressaltar que os anterozoides são gametas móveis, e para que possam se deslocar até a oosfera necessitam de um meio líquido. Este meio líquido pode ser uma gota de água e, segundo alguns autores, basta a umidade relativa do ar elevada para que o anterozoide consiga “nadar” até a oosfera. Uma vez efetuada a fecundação, o zigoto passa por sucessivas divisões, dando origem a um embrião, que no início de seu desenvolvimento receberá aporte nutricional das células estéreis. O embrião dará origem ao esporófito jovem e este originará o esporófito adulto. No tópico a seguir veremos em detalhe alguns aspectos relacionados com o esporófito. Antes, segue uma dica muito importante: Atualmente, são consideradas plantas apenas os representantes do grupo das briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas. A sinapomorfia, que reúne estes grupos entre as plantas, é o fato de apresentarem embrião multicelular que recebe aporte nutricional das células estéreis, ao menos na fase inicial de seu desenvolvimento. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 20 2.4.2 Esporófito O esporófito pode ser considerado a planta propriamente dita. Quando observamos em um vaso uma samambaia crescendo, estamos observando diretamente a fase esporofítica, duradoura e que depende do gametófito apenas no início de seu desenvolvimento. Uma vez originadas as raízes do esporófito, e este sendo capaz de realizar a fotosossíntese, gradualmente o gametófito deixa de fornecer aporte nutricional para o esporófito e este passa a produzir toda a energia necessária para a sua sobrevivência (Figura 14). FIGURA 14: ESPORÓFITO JOVEM DE PITYROGRAMMA CALOMELANUS AINDA PRESO AO GAMETÓFITO FEMININO EM UMA ÁREA DE SOLO EXPOSTO DEVIDO À QUEDA DE UMA ÁRVORE. FONTE: foto de Carlos Rodrigo Lehn. O esporófito é fase duradoura de uma pteridófita. Uma vez que tem origem a partir da junção de um anterozoide haploide (n) e de uma oosfera (n), os tecidos do esporófito possuem carga diploide (2n). Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 21 O esporófito é a fase responsável pela produção de esporos. Os esporos possuem carga haploide (n), o que significa dizer que uma vez se originando de um tecido diploide (2n), os esporos são formados por meiose. Os esporos podem ser de dois tipos, classificados como monoletes ou triletes (Figura 15). FIGURA 15: A) ESPORO MONOLETE, COM ASPECTO SEMELHANTE AO FORMATO DE UM GRÃO DE FEIJÃO E B) ESPORO TRILETE COM ASPECTO TRIANGULAR Os esporos são produzidos em estruturas especializadas chamadas de esporângios. Os esporângios possuem formas variadas e geralmente se situam na face abaxial das frondes, formando agrupamentos conhecidos como soros (Figura 16). Os soros podem assumir formas variadas, circulares, lineares, acrosticoide entre outras, sendo este arranjo utilizado como um importante critério taxonômico. Embora não seja uma regra, na maior parte das famílias de pteridófitas é possível observar que dentro de cada gênero os soros apresentam arranjo similar. Algumas espécies apresentam ainda uma estrutura que protege os esporângios, auxiliando o amadurecimento dos esporos. Esta estrutura de consistência membranosa recebe o nome de indúsio (Figura 16), e sua presença/ausência também é utilizada como um caráter taxonômico, auxiliando a delimitação de alguns gêneros. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdosão dados aos seus respectivos autores 22 FIGURA 16: ARRANJO DOS SOROS EM DIFERENTES ESPÉCIES DE PTERIDÓFITAS OCORRENTES NA REGIÃO AMAZÔNICA: A) ACTINOSTACHYS PENNULA, B) ADIANTUM CAJENNENSE, C) DANAEA NODOSA, D) MICRGRAMMA LYCOPODIOIDES, E) PTERIS TRIPARTITA E F) POLYTAENIUM GUAYANENSE. FONTE: Adaptado de Zuquim et al.., 2008. Uma vez os esporos sendo liberados no ambiente, ao encontrarem um sítio adequado, estes irão germinar e originar um gametófito unissexual ou hermafrodita. O processo de maturação dos esporos pode variar de uma espécie para outra. Lehn & Leuchtenberger (2008) reportam que o amadurecimento dos esporos em uma população de Cyathea atrovirens no Rio Grande do Sul é completado em cerca de cinco meses, enquanto Lehn (2008) reporta o amadurecimento de esporos para uma população de Danaea sellowiana completado em cerca de quatro meses. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 23 FIGURA 17: ESQUEMA MOSTRANDO INDÚSIO PROTEGENDO ESPORÂNGIOS NA FACE ABAXIAL DAS FRONDES. Existem dois diferentes tipos de esporângios, estando as diferenças associadas quanto ao número de células que dão origem a esta estrutura. No desenvolvimento do leptosporângio, o processo tem origem a partir de uma única célula inicial, que ao sofrer sucessivas mitoses origina a estrutura (Figura 18A). Já os eusporângios se originam a partir de sucessivas mitoses de duas células iniciais (Figura 18B). FIGURA 18: A) DESENVOLVIMENTO DE UM LEPTOSPORÂNGIO E B) DESENVOLVIMENTO DE UM EUSPORÂNGIO. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 24 Nas espécies que apresentam esporângios do tipo eusporângio, é possível observar que estes se apresentam unidos, formando estruturas conhecidas como sinângios (Figura 19). Sinângios podem ser observados em representantes pertencentes às famílias Equisetaceae, Marattiaceae, Ophioglossaceae e Psilotaceae. FIGURA 19: IMAGEM MOSTRANDO UM SINÂNGIO EM OPHIOGLOSSUM SP. OBSERVAR QUE O SINÂNGIO É CONSTITUÍDO POR VÁRIOS EUSPORÂNGIOS FUSIONADOS. Segundo a visão de alguns especialistas, a presença de esporângios fundidos pode representar uma característica primitiva no processo evolutivo, tanto que em estudo recente, todas as famílias que apresentam tais estruturas ocupam uma posição basal no que se entende como sendo a filogenia atual do grupo (SMITH et al., 2006). Seguindo a tendência em se reconhecer as famílias e grupos de espécies de acordo com suas histórias evolutivas, Psilotaceae e Ophioglossaceae (classe Psilotopsida) formam um clado basal, considerado grupo irmão das demais classes de monilófitas. Já a família Equisataceae forma uma classe distinta, considerada irmã da classe Marattiopsida formada apenas pela família Marattiaceae. Futuramente, em nosso curso, estudaremos a classificação atual das pteridófitas, onde abordaremos as respectivas classes hoje reconhecidas. Ainda com relação à produção dos esporos, nas pteridófitas aquáticas é Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 25 possível observar algumas estruturas especializadas, no interior da qual se situam os esporângios e consequentemente onde são produzidos os esporos. Estas estruturas recebem o nome de esporocarpos (Figura 20). FIGURA 20: IMAGEM MOSTRANDO ESPOROCARPO EM MARSILEA QUADRIFOLIA L. Resumidamente, o ciclo de vida de uma pteridófita é composto pelas seguintes etapas (Figura 21): 1) Os esporos são produzidos por meiose no interior dos esporângios. A maior parte das pteridófitas são homosporadas, ou seja, produzem um único tipo de esporo; 2) Ao encontrar um sítio adequado, os esporos germinam e dão origem a um gametófito cordiforme (forma de coração), que se mantém por si só por meio da fotossíntese; 3) Cada gametófito produz gametas masculinos e femininos. Entretanto, o arquegônio e o anterídio madurecem em tempos distintos, facilitando a ocorrência de fertilização cruzada entre os gametófitos; 4) O anterozoide chega até o arquegônio, fecunda a oosfera dando origem Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 26 ao zigoto; 5) O zigoto dá origem a um novo esporófito; 6) O novo esporófito dá origem a um esporófito adulto, que forma novos esporângios e estes produzem novos esporos; 7) Uma vez completada a maturação dos esporos, estes são liberados no ambiente, e encontrando um sítio adequado germinarão originando um novo gametófito e assim restabelecendo o ciclo de vida. A diferença deste ciclo de vida para o de uma pteridófita heterosporada, é que neste segundo caso os diferentes esporos originam gametófitos unissexuais e estes por sua vez dão origem apenas a um tipo de gameta. O restante do processo ocorre da mesma forma. FIGURA 21: CICLO DE VIDA DE UMA PTERIDÓFITA HOMOSPORADA. Existe um aspecto muito importante de mencionarmos com relação à maturação dos esporos. Os esporângios possuem uma estrutura simples, sendo Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 27 formados por um pedicelo, uma parede formada por uma camada de células e pelo ânulo. O ânulo pode ocupar distintas posições no esporângio, sendo esta posição uma característica taxonômica (Figura 22). FIGURA 22: POSIÇÃO DE ÂNULOS EM ESPORÂNGIOS. O ânulo é um conjunto de células de parede mais delgada e que desempenha um importante papel no processo de maturação dos esporos. Quando completada a maturação, as células do ânulo sofrem desidratação e encolhem, promovendo a ruptura das células da parede do esporângio, dando origem ao estômio e liberando os esporos no ambiente (Figura 23). Como as pteridófitas evoluíram de forma independente, o único agente responsável pela dispersão dos esporos é o próprio vento. Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 28 FIGURA 23: PROCESSO DE DEISCÊNCIA DOS ESPORÂNGIOS UMA VEZ COMPLETADA A MATURAÇÃO DOS ESPOROS. Agora já conhecemos as características gerais das pteridófitas e, da mesma forma, aspectos importantes relacionados com o ciclo de vida deste grupo interessante de plantas. Para que você possa fixar bem o conteúdo estudado, não deixe de realizar os exercícios disponíveis no ambiente virtual de aprendizagem. Qualquer dúvida entre em contato direto com a tutoria, sendo esta uma boa dica para todos os Módulos de nosso curso. 3 DIFERENÇAS ENTRE BRIÓFITAS E PTERIDÓFITAS Juntamente com as briófitas, as pteridófitas são classificadas como criptógamas, ou seja, plantas que produzem seus gametas de forma “escondida”. As briófitas e as pteridófitas possuem muitos aspectos em comum, como, por exemplo, a dependência da água para que os anterozoides possam realizar a fecundação. Este é o principal motivo pelo qual a maior parte das espécies, tanto das briófitas quanto das pteridófitas, crescem em ambientes úmidos. Existemoutras Este material deve ser utilizado apenas como parâmetro de estudo deste Programa. Os créditos deste conteúdo são dados aos seus respectivos autores 29 semelhanças, e, também, diferenças significativas entre estes dois grupos, sendo que na tabela a seguir estes aspectos serão abordados. Serão utilizadas as características de um musgo como representante das briófitas, e de uma monilófita como representante das pteridófitas (Tabela 1). TABELA 1: DIFERENÇAS E SEMELHANÇAS ENTRE BRIÓFITAS E PTERIDÓFITAS Características Briófita (Musgo) Pteridófita (Monilófita) Fase dominante Gametofítica Esporofítica Tecido vascular Ausentes* Presentes Organização corporal Filídio, caulídio e rizoide Fronde, cáudice e raiz Órgão produtor de gametas masculinos Anterídio Anterídio Órgão produtor de gametas femininos Arquegônio Arquegônio Gameta masculino Anterozoide Anterozoide Gameta feminino Oosfera Oosfera Estrutura que origina o gametófito Esporo Esporo *Os musgos apresentam células especializadas (leptoides e hidroides) para a condução de água e sais dissolvidas, mas que não chegam a constituir um sistema vascular, já que não possuem lignina em sua parede celular. ------------------FIM DO MÓDULO I-----------------
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