Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 PREFÁCIO Esta apostila foi elaborada por alunos bolsistas do Projeto Institucional de Bolsas de Ensino de Graduação da Universidade Federal de Uberlândia com a finalidade de servir como um guia de aulas práticas da Disciplina de Sistemática de Criptógamas. A apostila traz um texto introdutório sobre Sistemática Vegetal, já que esta é a primeira Disciplina de Botânica, no currículo atual, ministrada para o Curso de Graduação em Ciências Biológicas da UFU, além de textos complementares antes de cada protocolo de aula prática. Anexos aos protocolos de aulas práticas, encontram-se chaves dicotômicas ilustradas (exceto para fungos) e glossários para cada um dos grupos abordados – fungos, algas, briófitas e pteridófitas. No final da apostila, apresentamos algumas sugestões de atividades práticas como um guia para trabalho de campo. Os grupos abordados na apostila são os tradicionalmente ensinados na Disciplina de Sistemática de Criptógamas, embora fungos e a maioria das algas não sejam considerados como Criptógamas nos Sistemas de Classificação atuais. Os fungos são há muito tempo estudados com as plantas por serem multicelulares e sésseis e continuam fazendo parte das Disciplinas de Botânica em boa parte das Universidades Brasileiras. As algas são um grupo artificial que engloba desde cianobactérias até protistas clorofilados uni- e multicelulares, além de alguns de seus parentes não-pigmentados. Briófitas e pteridófitas são os componentes mais basais do Reino Plantae e apresentam as características que foram fundamentais à colonização do ambiente terrestre. 2 SUMÁRIO Fundamentos em Sistemática Vegetal A Sistemática Vegetal ............................................................................................................... 03 Sistemas de Classificação ........................................................................................................ 03 Chaves de Identificação: um método de classificação artificial ............................................... 07 Nomenclatura Botânica ............................................................................................................ 07 Procedimentos em um Herbário ............................................................................................... 10 Exercícios: Fundamentos em Sistemática Vegetal .................................................................. 14 Fungos ................................................................................................................................................... 15 Roteiro: Aula prática de fungos ................................................................................................ 19 Glossário de fungos .................................................................................................................. 23 Algas ...................................................................................................................................................... 25 Roteiro: Aula prática de algas ................................................................................................... 28 Chave dicotômica ilustrada de algas ........................................................................................ 34 Glossário de termos de algas ................................................................................................... 70 Reino Plantae ........................................................................................................................................ 74 Briófitas .................................................................................................................................................. 74 Roteiro: Aula prática de briófitas ............................................................................................... 77 Chave dicotômica ilustrada de briófitas .................................................................................... 81 Glossário de termos de briófitas ............................................................................................... 88 Pteridófitas ............................................................................................................................................. 91 Roteiro: Aula prática de pteridófitas.......................................................................................... 95 Chave dicotômica ilustrada de pteridófitas ............................................................................. 102 Glossário de termos de pteridófitas ........................................................................................ 110 Sugestões de atividades práticas complementares ............................................................................ 115 Construção de chaves dicotômicas ........................................................................................ 115 Elaboração e desenvolvimento de projeto de pesquisa ......................................................... 115 Referências Bibliográficas ................................................................................................................... 120 3 FUNDAMENTOS EM SISTEMÁTICA VEGETAL A SISTEMÁTICA VEGETAL Os termos Sistemática e Taxonomia frequentemente se confundem no estudo da Botânica, embora possuam conceitos distintos. A Sistemática é a ciência que se ocupa da diversidade e relações de parentesco entre os organismos, enquanto a Taxonomia se atém às normas de nomenclatura e de classificação dos organismos. A Taxonomia é tratada como um ramo da Sistemática ou como uma ferramenta a ser utilizada em Sistemática Vegetal. As principais categorias taxonômicas são amplamente conhecidas por leigos e pesquisadores, Reino, Filo, Classe, Ordem, Família, Gênero e Espécie, mas categorias adicionais como, por exemplo, Subclasse, Subfamília, Secção, etc., podem existir dependendo do grupo a ser estudado. Um táxon (taxon em Latim) é um grupo formado por grupamentos de organismos como, por exemplo: Reino Plantae, Filo Lycopodiophyta, Família Lycopodiaceae, Gênero Lycopodium. A palavra táxon tem como plural táxons (taxa em Latim). Os termos Classificação e Identificação também geram confusão e devem ser bem compreendidos. A Classificação de um organismo consiste em enquadrá-lo em táxons apropriados, o que é necessário no caso do descobrimento de espécies novas ou de modificações na classificação já existente. A Identificação de um organismo consiste em verificar em que táxons o organismo está classificado, ou seja, deve ser um organismo já descrito anteriormente. SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO Os Sistemas de Classificação e Nomenclatura devem conter as categorias taxonômicas organizadas hierarquicamente dentro das quais diferentes grupos de organismos devem ser situados. Os primeiros sistemas de classificação surgiram da necessidade de organizar as informações sobre a utilidade das plantas e de suas periculosidades, atualmente, levam em consideração as afinidades evolutivas entre os organismos. Sistemas Baseados no Hábito das Plantas Os primeiros Sistemas de Classificação foram elaborados na antiguidade e tinham como intuito informar as pessoas sobre a utilidade dessas plantas. Theophrastus (Ca. 370 – 285 aC) é considerado o “Pai da Botânica”, classificou as plantas como árvores, 4 arbustos, subarbustos e ervas e muitos dos nomes atuais de plantas têm sua origem no nome dado por Theophrastus. Dioscórides (100 dC) foi um importante Botânico e uma de suas missões foi melhorar o serviço médico do Império Romano. Coletou plantas em toda a Europa e escreveu o livro “Materia Medica” com descrições deaproximadamente 700 espécies de plantas medicinais. Durante a Idade Média houve pouco progresso no conhecimento das plantas na Europa, havendo algum progresso no mundo Islâmico. San Alberto Magno (1193-1280 aprox.) escreveu “De vegetabilis” com descrição detalhada de muitas plantas e supostamente foi o primeiro a distinguir monocotiledôneas e dicotiledôneas. Com o surgimento da imprensa nos séculos XVI e XVII, o interesse e difusão da Botânica aumentaram bastante com muitas publicações, principalmente na Alemanha. Curiosamente, as civilizações chinesa e hindu alcançaram o nível de conhecimento Botânico existente na Europa no século XVI muito antes deste período, desenvolvendo culturas importantes como as do arroz, feijão, laranja, pimenta do reino, dentre outras. No início do século XVI, os Herbalistas que se interessavam principalmente pelas características curativas das plantas, descreveram e ilustraram minuciosamente muitas espécies de plantas. Leonhart Fuchs destacou-se pela descrição de 500 espécies e pela elaboração de um glossário em sua obra “De historia stirpium commentarii insignes”. Sistemas Artificiais Os sistemas artificiais têm como único objetivo ser um meio conveniente de situar uma planta dentro de uma classificação e contribuir para sua identificação. Não tem qualquer preocupação de mostrar relações de afinidade. Caesalpino, Bauhin, Ray e Tournefort são pesquisadores de destaque nos séculos XVI e XVII. Adrea Caesalpino (1519-1624) reconheceu grupos considerados naturais nos dias de hoje. Caspar Bauhin (1560-1624) é autor de uma obra com descrição de 6000 plantas e seus sinônimos e distingue pela primeira vez os conceitos de gênero e espécie, conferindo grande importância à sua obra. John Ray (1627-1705) apresenta um Sistema de Classificação baseado principalmente nas características de estruturas reprodutivas, sendo o avanço mais importante na botânica teórica do século XVII. Ao utilizarem muitos caracteres, os grupos finais das classificações tendem a ser naturais e a maioria é reconhecida atualmente. Entretanto, ao utilizar o porte como o primeiro nível de classificação, dois ou mais grupos naturais encontram-se separados no sistema. Carl Linnaeus (1707-1778) é o pai da taxonomia como é conhecida atualmente, por ter criado o sistema binomial de nomenclatura. Em suas obras “Systema naturae”, “Genera plantarum“ e “Species plantarum” criou um sistema muito útil para identificação de plantas baseado apenas em 5 características reprodutivas (Sistema Sexual de Lineu), embora as relações naturais entre os grupos não tenham sido enfatizadas. Muitos dos importantes botânicos atuais foram alunos da escola Lineana, evidenciando a grande contribuição deste mito a essa ciência. Devido ao conjunto de expedições científicas realizadas na época e, sobretudo às obras de Tournefort, Ray e Linnaeus as ciências naturais sofrem uma profunda modificação. Sistemas Naturais Os sistemas naturais surgiram como fruto do enorme contingente de novas espécies que passaram a ser conhecidas, devido às numerosas coleções que chegavam à Europa provenientes dos Países tropicais. No final do século XVIII, muitos botânicos se dedicaram à busca de afinidades naturais entre as plantas, passando a utilizar um número de caracteres muito superior ao utilizado por Lineu para atingir este propósito. Entretanto, deve-se ter em mente que o Sistema Natural foi criado para refletir o plano criador de Deus ao invés das verdadeiras relações de parentesco. Apesar da grande influência de Linnaeus, alguns de seus contemporâneos seguiram as idéias de Ray e Tournefort, dentre os quais destacam-se Michel Adanson (1727-1806) e Antoine-Laurent De Jussieu (1748-1836). Michel Adanson em “Families des Plantes” dá o mesmo peso a cada caráter observado, empregando caracteres morfológicos, químicos, ecológicos e biológicos. Antoine-Laurent De Jussieu em “Genera plantarum” observa que certos caracteres têm maior peso na classificação. Agustin Pyramus De Candolle (1778-1841) baseou-se no sistema de Jussieu e separou algas e fungos de briófitas. Mais tarde, seu filho Alphonse De Candolle (1844) une as pteridófitas às briófitas. M. Wilkomm (1854) apresenta uma das melhores classificações de sua época, onde divide os vegetais em Criptógamas e Fanerógamas, é um dos primeiros a separar Gimnospermas de Angiospermas e considera Monocotiledôneas e Dicotiledôneas como classes de Angiospermas. Sistemas Filogenéticos O sistema filogenético é considerado o que mais se aproxima do ideal, já que procura agrupar os táxons conforme ancestralidade e descendência (Bicudo & Menezes 1970) e considera tanto os vegetais atuais quanto os de outras eras geológicas. Ele se afirma na teoria da evolução e só pode surgir após a publicação de “Origem das Espécies” de Charles Darwin em 1859. Reconhece-se que o atual estado de conhecimento do homem não permite a reconstrução de um sistema filogenético perfeito. Os sistemas disponíveis representam uma tentativa com vistas a um objetivo filético, configurando-se numa combinação de evidências naturais e filéticas. Não perdendo de vista a busca de relacionamentos naturais entre os táxons. 6 Sistemas Gradistas - Classificações evolucionistas ou Darwinianas Durante a segunda metade do século XIX o estudo da Botânica se concentrou na Alemanha e a classificação era exclusivamente morfológica. August W. Eichler (1839- 1887) consolida as idéias de Wilkomm com a separação entre Criptógamas e Fanerógamas e de outras dicotomias importantes e estabelece grupos ancestrais ou derivados. Adolf Engler (1844-1930) baseou-se em Eichler para a elaboração de um Sistema de Classificação - Syllabus der Pflanzenfamilien - o qual é considerado o primeiro autenticamente filogenético e é base para a organização de grandes herbários. A obra conjunta com Karl Prantl, Die naturlichen Pflanzenfamilien é uma enciclopédia com abundantes referências sobre morfologia, anatomia e geografia que foi amplamente aceita pela sua elaborada forma de apresentação. No início do século XX, Bessey (1845-1915) publicou um sistema filogenético baseado nos princípios da evolução orgânica e juntamente aos seus discípulos estabeleceu diversas tendências evolutivas aceitas até a atualidade. A representação gráfica de uma classificação, um dendrograma, pode ser elaborado com as semelhanças entre os grupos e é denominado fenograma ou, se além dos dados fenéticos, levar em conta a idade dos grupos, denomina-se árvore filogenética ou filograma. A ordenação dos grupos se estabelece de acordo com caracteres considerados primitivos e derivados. Seguindo a tradição de Eichler, Engler, Prantl e Beesey, constituíram-se diversos sistemas de classificação de orientação filética durante o século XX. Dentre eles podem ser mencionados os de Sprone (1959), Benson (1962), Hutchinson (1969, 1973), Cronquist (1968, 1988) Cronquist et al. (1966), Thorne (1968, 1976, 1992) e Takhtajan (1969, 1980, 1987, 1996), tendo grande aceitação e seguimentos consideráveis. As teorias sobre as tendências evolutivas de órgãos vegetativos e reprodutivos estabelecidas por Takhtajan foram amplamente aceitas por muitas décadas. As classificações de Cronquist abrangem caracteres histológicos e sobre metabólitos secundários e seus sistemas continuam sendo utilizados em muitas Universidades Européias. Taxonomia Numérica ou Sistemática Fenética Michel Adanson (1727-1806) é considerado o pai da taxonomia numérica. O procedimento supõe um grande esforço para compilar o maior número possível de caracteres, mas não se confere nenhum peso especial a nenhum dos caracteres. É baseada em similaridades fenéticas independentementedas considerações filogenéticas, na prática, não foi considerada pelos taxonomistas. Sistemas Cladistas-Cladística-Sistemática Filogenética 7 Como a taxonomia numérica, também surge com o objetivo de trazer mais objetividade à construção das classificações. Tem sua origem no trabalho do entomólogo alemão Willi Hennig (1950) e, a partir da segunda metade da década de 70, o número de seguidores e publicações em cladística cresce. Hoje o que se conhece como cladística reúne quase todas as tendências derivadas da prática filogenética, considera-se transformação o processo histórico real da evolução. Baseiam-se em sinapomorfias para construir grupos monofiléticos, e os demais grupos são arbitrários. Desde o falecimento de Arthur Cronquist em 1992, um crítico feroz da cladística, essa área da ciência diversificou muito seus métodos e está sendo melhor aceita pela comunidade científica; atualmente, tem o auxílio da reconstrução filogenética através da sistemática molecular. CHAVES DE IDENTIFICAÇÃO: UM MÉTODO DE CLASSIFICAÇÃO ARTIFICIAL Os Sistematas têm muitas ferramentas disponíveis para a identificação de plantas e a mais importante delas é a chave dicotômica. As chaves de identificação são muito antigas na história da Botânica, remetidas a John Ray (1682). Consistem num sistema de classificação cujo fim é servir de ajuda para a identificação dos distintos grupos taxonômicos, sendo frequentemente artificiais. Os caracteres têm de ser claros, menos plásticos e que necessitem de menos métodos ou materiais para sua identificação. As chaves são geralmente dicotômicas podendo ser escritas no formato identado ou pareadas. Ela apresenta ao usuário uma série de alternativas entre dois caracteres mutuamente exclusivos, se o usuário fizer a escolha correta ele será levado ao nome do objeto desconhecido. Também existem chaves de múltiplos acessos, as quais possuem um número muito maior de caracteres que podem ser consultados em qualquer ordem. Dessa forma, se alguma estrutura estiver faltando no exemplar, pode-se pular esse passo e obter um grupo de poucos nomes que podem corresponder ao exemplar em questão. Esta apostila traz chaves dicotômicas ilustradas após cada uma das seções de aulas práticas para gêneros de algas, gêneros e ordens de briófitas e famílias de pteridófitas. NOMENCLATURA BOTÂNICA Algumas regras básicas devem ser observadas para o uso correto da Nomenclatura Botânica para que haja a universalização dos nomes dados aos diferentes táxons. Os nomes científicos de plantas seguem o “Código Internacional de Nomenclatura 8 Botânica” que é atualizado durante os Congressos Internacionais de Botânica. Este código não é utilizado apenas para plantas terrestres, mas também para protistas, algas e fungos. O sistema nomenclatural é baseado em 6 princípios: 1.Independência do Código Internacional de Nomenclatura Botânica: “A nomenclatura Botânica é independente da nomenclatura Zoológica” 2.Princípio da Tipificação: “Tipo” vem de exemplar típico. Quando se descobre uma espécie nova, um espécime é depositado em um herbário e estará disponível para estudo. Ele é considerado o exemplar típico (tipo) do grupo e será a referência para o nome dado à espécie. Este conceito requer que o nome original da espécie seja aplicado à espécie à qual o espécime tipo pertence. Tipos nomenclaturais Holótipo: espécime eleito como tipo do nome na publicação original. Isótipo: outros ramos da mesma planta do holótipo, ou seja, duplicatas. Parátipos: qualquer espécime além do holótipo. Síntipos: espécime da descrição original onde não elegeu-se o holótipo. Isosíntipo: qualquer espécime além dos síntipos. Lectótipo: é um espécime selecionado entre isótipo, parátipo, sintipo ou isosíntipo quando não elege-se o holótipo ou este desapareceu. Paralectótipo: são os síntipos que remanesceram após a seleção do lectótipo. Neótipo: é um espécime novo que será coletado para colocar no local da série tipo quando esta se perder ou não existir mais. 3.Prioridade na Publicação: O nome correto para um táxon é o primeiro nome que foi publicado de acordo com as regras de nomenclatura. Em alguns casos, os nomes mais utilizados não são os publicados primeiro, o que ocorre devido à sua ampla aceitação como é o caso de algumas famílias de angiospermas. 4.Cada Táxon Tem Apenas Um Nome Válido Não são aceitas homonímias ou sinonímias. Sinonímia: nomes publicados tardiamente para um táxon já descrito ou nomes que não obedeçam às regras de nomenclatura. Homonímia: um nome já publicado validamente para um táxon que é dado posteriormente a outro táxon. 5.Latim 9 Os nomes das espécies devem estar de acordo com o sistema lineano, onde o nome do gênero deve ser escrito com inicial maiúscula e o epíteto específico com inicial minúscula. Caso escritos à mão, devem estar sublinhados; se digitados, devem estar em itálico. Exemplo: Nomes para táxons superiores a gênero no Reino Plantae: Radical + Terminações recomendadas Filo ou Divisão Classe Subclasse Ordem Família Subfamília Tribo Subtribo phyta psida idea ales aceae oideae eae inae 6.Retroatividade do Código As regras de nomenclatura são retroativas, a menos que expressamente limitadas. Ressalvas: Tautônimos: Não são válidos tautônimos como Rodobryon rodobryon Subespécie: apesar de não ser obrigatória, a abreviação subsp. pode ser usada entre os epítetos específicos. Ex: Jacaranda decurrens subsp. symmetrifoliolata Variedade: a abreviação var. torna-se necessária entre os epítetos específicos para se diferenciar de subespécie. Ex: Kielmeyera coriacea var. intermedia Híbrido: coloca-se o símbolo ‘x’ entre o binômio escolhido. Ex: Musa x paradisíaca Cultivar: insere-se entre aspas após o nome da espécie o nome dado ao cultivar. Não existem regras específicas para se nomear um cultivar, podendo, inclusive tratar-se de números. Ex: Lactuca sativa “moreninha-de-Uberlândia” Espécie nova: publicação válida I- Publicação efetiva: trabalhos publicados em revistas científicas amplamente disponíveis (disponíveis para venda, troca e doação). II- Obedece a regra de prioridade. 10 III- Nomes acompanhados de descrição ou diagnose em Latim. IV- Atualmente há a exigência do holótipo. PROCEDIMENTOS EM UM HERBÁRIO Um herbário é uma coleção de plantas composta por amostras secas de briófitas e pteridófitas com esporângios, ou de gimnospermas e angiospermas com ramos contendo folhas, flores e/ou frutos, fixadas num pedaço de cartolina. Esta amostra é chamada exsicata, a qual é acompanhada de uma etiqueta com dados sobre o nome científico e descrição da planta, a identificação, local e ambiente de coleta; coletor e data de coleta. A exsicata é a unidade básica de coleção de um herbário, pois constitui material testemunho referencial para futuros estudos. Ela é registrada e numerada antes de ser incorporada ao acervo. Um material herborizado funciona como um arquivo, que pode ser mantido por longo tempo, fornecendo informações a respeito não só da espécie herborizada como também da área de coleta. Um programa de coletas botânicas é dispendioso e necessita de financiamento, mas é indispensável para manter ativo o herbário, aumentando o interesse nacional e internacional em intercambiar material. Etapas para a incorporação de plantas em um herbário: Coleta - A coleta varia conforme o grupo de plantas, ou seja, o tipo de coleta de algas é diferente do utilizado para pteridófitas. O material a ser coletado deverá estar fértil, no caso de Criptógamas deveapresentar esporângios ou esporos e em boas condições. É importante também que haja pelo menos três duplicatas do espécime para garantia de conservação do material e permuta ou doação para outros herbários. Durante o trabalho de campo o pesquisador deve anotar em seu caderno de campo alguns dados, como coletor, data e local de coleta, local onde a planta está fixada, coloração, odor, presença de látex, dentre outros. Os Sistematas ainda devem utilizar um número de coleta para cada exemplar, que corresponde ao número de plantas que este pesquisador já incorporou em diferentes herbários. Prensagem, Secagem e Montagem das Exsicatas – Logo após a coleta, o material deve ser prensado entre folhas simples de jornal intercaladas por folhas de papelão e placa de alumínio corrugado entre duas grades de madeira e, então, amarrado com as cordas (figura 1). O número de coleta que foi anotado no caderno de campo deve constar no jornal de cada planta para sua posterior identificação. O material deve ir à estufa e o tempo em que permanecerá nesta depende do tipo de material coletado (figura 11 1). Deverá ser feita a troca regular dos jornais que estiverem úmidos no caso de plantas mais crassas. O material botânico é considerado seco quando apresentar-se rígido, sem flexionar ao ser suspenso e sem umidade ao toque. A secagem na estufa: é feita através de calor artificial e pode demorar de 12 horas a uma semana dependendo do material. O objetivo dessa técnica é retirar a água para que não haja proliferação de certos fungos e bactérias sobre o exemplar, além de tornar a planta laminar e fácil de ser guardada. Posteriormente, a exsicata será montada, o que consiste em colar envelopes com a planta inteira no caso de briófitas e nos demais casos colar ou costurar ramos com folha, flor e/ou fruto no centro de um pedaço de cartolina de 33 x 45 cm (figura 1). No canto superior esquerdo da cartolina, pode ser adicionado um envelope com pequenos fragmentos da amostra. No canto inferior direito é afixada a etiqueta do Herbário, onde estão registrados os dados da planta, do local e ambiente de coleta, e do coletor (figura 2). Os espécimes devem ser fixados em cartolinas por cola ou costurados nas mesmas. Geralmente, as exsicatas são armazenadas em pastas separadas por gênero e em armários separados por família. O herbário não está invicto do ataque de insetos ou fungos, por isso as exsicatas devem estar armazenadas em locais apropriados e que evitem a umidade, além de serem tratadas com produtos químicos como cânfora, naftalina e gás cianídrico. Figura 1: Esquema de prensagem, secagem e montagem das exsicatas elaborado pelo Prof. Dr. Paulo Eugênio A. M. de Oliveira 12 A ETIQUETA DO HERBÁRIO Figura 2: Esquema da etiqueta do Herbarium Uberlandense (HUFU) elaborado pelo Prof. Dr. Paulo Eugênio A. M. de Oliveira Algumas plantas, algas e fungos não podem ser preservados em exsicatas e precisam de um espaço separado nos Herbários para que possam ser armazenados. Esses são os casos das coleções úmidas e carpotecas (coleção de frutos). Coleta e Preservação de Criptógamas As coletas de Algas Continentais podem ser realizadas em diferentes pontos de rios ou lagos na porção superficial da coluna d’água. Os melhores pontos para coleta geralmente são aqueles em que a água está mais parada e apresenta lodo (massa de algas verdes). Antes de guardar o material coletado é aconselhável lavar o frasco 4 ou 5x com a água do próprio ambiente da coleta para retirar um pouco do álcali natural dos frascos feitos de vidro comum. O processo mais simples para a coleta consiste em passar um frasco aberto no meio da massa visível de algas enchendo-o até a metade. O substrato em que as algas perifíticas podem estar aderidas também deve ser coletado (folhas, animais, pedras, etc.). Para se obter uma amostra concentrada de algas arrasta- se a rede de plâncton (figura 3A) no corpo d’água e as algas ficarão retidas no fundo da rede. Para amostragens quantitativas existem amostradores específicos (figura 3B) que descem abertos até o ponto desejado na coluna d água e ali são fechados. Algas coletadas em ambientes secos como troncos, barrancos, dentre outros, podem ser armazenados em sacos de papel ou envelopes. As amostras devem ser armazenadas com os frascos abertos em ambiente fresco e iluminado. Depois de aproximadamente 3 dias, os potes devem ser mantidos em geladeira. No caso de algas não fixadas, a identificação do material não pode demorar muito ou os cloroplastos começam a se degradar, dificultando a identificação. Algumas 13 amostras ainda devem ser fixadas na solução de Transeau na proporção de 1:1 com a água da amostra. As soluções de FAA 50%, FPA50% e Lugol (10% em relação ao volume da amostra) também podem ser utilizadas. A fixação deverá ocorrer no máximo 24hs após a coleta. A quantidade excessiva de material em um mesmo frasco pode provocar a degeneração precoce deste material e, portanto, deve ser fixado o mais rapidamente possível. Algas macroscópicas além de serem armazenadas em coleções úmidas também podem ser armazenadas secas como exsicatas. Para tal, a alga é colocada em um recipiente com água sobre uma folha de papel sulfite, onde se deve arranjar o talo da forma mais natural possível com o auxílio de um pincel. O papel com a alga são retirados com auxílio de uma lâmina de metal (figura 3C) e colocados entre folhas de papel impermeável, mata-borrão e papelão ondulado, posteriormente, devem ser secos em estufa por não mais que 5 horas. Para as coletas terrestres de Fungos, Liquens, Briófitas e Pteridófitas os métodos de amostragem devem ser definidos previamente (trilha, quadrante, transecto, etc.). No caso dos Fungos, a fixação é realizada em vidros com líquidos orgânicos (etanol, etanol/metanol, FAA, Carnoy) ou fazem-se cortes longitudinais para diminuir o volume e montar uma exsicata. No caso de Briófitas e Liquens, devem ser coletados indivíduos inteiros e colocados em envelopes de papel fino ou manteiga. Se o exemplar estiver muito úmido, pode-se prensar delicadamente entre folhas de jornal, deixando um tempo mais reduzido que para outros vegetais. Figura 3A: Esquema da rede de plâncton. 3B: Esquema do amostrador subaquático horizontal de van Dorn. 3C: Esquema da preparação de alga macroscópica de água doce para preservação a seco (Esquema retirado de Bicudo e Bicudo, 1970 e de Bicudo e Menezes, 2005). 14 No caso de Pteridófitas arborescentes, coleta-se a fronde com soros até a inserção do pecíolo. Durante a prensagem as folhas devem ser divididas em região apical, média e basal que serão colocadas em diferentes jornais com o mesmo número de coleta. As Pteridófitas de pequeno porte são coletadas inteiras, incluindo o rizoma. Exsicatas de plantas com megáfilos devem mostrar os lados ventral e dorsal das folhas e quando estas precisarem ser cortadas, o local de sua inserção deve permanecer evidente. As algas e os fungos, ou outros materiais conservados em vidros com soluções fixadoras, são guardados em uma coleção à parte. No caso de Briófitas e Liquens os envelopes são colados nas cartolinas das exsicatas e recebem uma etiqueta do herbário como qualquer outra planta. Pteridófitas são exsicatadas de forma padrão. EXERCÍCIOS: FUNDAMENTOS DE SISTEMÁTICA VEGETAL 1) Qual a diferença entre Sistemática e Taxonomia? 2) Se você faz o levantamento de plantas da Estação Ecológica do Panga, você irá identificar e/ou classificar as plantas? Por quê? 3) O que sãoSistemas Artificiais e Sistemas Naturais de Classificação? 4) Porque o Sistema Sexual de Lineu representou um grande avanço em relação aos sistemas de classificação anteriores? 5) Qual o importante acontecimento no mundo científico que possibilitou o surgimento dos Sistemas Filogenéticos de Classificação? 6) Crie duas situações em que os tipos nomenclaturais holótipo, lectótipo, isótipo, sintipo, isosíntipo e neótipo sejam aplicados em pelo menos uma das situações. 7) Homonímias e Sinonímias não são aceitas pelo Código Internacional de Nomenclatura Botânica. O que significam esses termos? 8) Considere os seguintes táxons ou taxa: Charales, Chlorophyta, Characeae. Escreva o nome dos táxons em ordem hierárquica decrescente, sublinhando as terminações pré- estabelecidas a cada grupo e indicando, na frente de cada um, a categoria taxonômica a que pertence. 9) Imagine que você descobriu uma espécie nova. Agora você deve nomeá-la. Apresente abaixo o nome completo da espécie que você descobriu e os passos que deve tomar para que este nome seja válido no meio científico. 10) Quais as exigências para que um pesquisador possa incorporar uma exsicata num Herbário? 11) Qual o procedimento mais simples para a coleta de algas microscópicas? 12) O que significa coletar material fértil de briófitas e pteridófitas? 13) Se você estivesse incluindo a exsicata de uma samambaia no Herbário, quais as características da planta você anotaria na ficha do Herbário? 15 FUNGOS Texto complementar O reino Fungi é composto por organismos heterotróficos que compõem o segundo maior reino, com aproximadamente 1.500 mil espécies. Esse reino possui características parecidas com os animais, como a presença de quitina e sua reserva de glicogênio. Em sua maioria são constituídos por filamentos microscópicos denominados hifas, que em conjunto formam o micélio. Podem viver livres na água ou no meio terrestre, onde há predominância de matéria orgânica. Para que possam absorver a matéria orgânica de que necessitam, os fungos mantêm três tipos de interações com outros seres vivos: saprofitismo, mutualismo e parasitismo. Os fungos, juntamente com as bactérias do solo, desempenham um importantíssimo papel na natureza ao atuarem como decompositores, além de serem colonizadores primários. As importâncias econômicas são muitas, como o uso direto na alimentação, na fermentação do pão, na produção de bebidas alcoólicas e na fabricação de antibióticos, além de serem causadores de prejuízo ao infectarem plantas e animais de interesse econômico. Muitas vezes são conhecidos apenas pela sua importância médica já que causam vários tipos de micoses importantes no ser humano O reino é composto por quatro filos (Chytridiomycota, Zygomycota, Ascomycota e Basidiomycota), além de um grupo artificial conhecido como Deuteromicetos e as leveduras que são apenas formas de crescimento: Filo Chytridiomycota: São os únicos fungos aquáticos e os únicos a apresentarem células móveis. Possuem organização multicelular e unicelular. Suas hifas são asseptadas e sua reprodução é feita por meiose espórica. Há representantes que acarretam problemas econômicos, como Synchytrium endobioticum, responsável pela verrugose preta da batata, ou Physoderma maydis, agente causal da mancha marrom do milho. Ainda são importantes parasitas de algas, protozoários, plantas e rãs. Filo Zygomycota: São terrestres e apresentam organização multicelular e unicelular (leveduras). Suas hifas são asseptadas. O zigoto fica contido em uma estrutura de resistência chamada zigosporângio e apresentam meiose zigótica. A produção de esporos sexuados ou assexuados dá-se dentro de esporângios. São conhecidos como o bolor negro, que parasita pães e morangos. Fungos deste filo ainda têm grande importância ecológica, pois participam da associação simbiótica com endomicorrizas. Filo Ascomycota: São terrestres e apresentam organização multicelular e unicelular (leveduras). Suas hifas são septadas. Sua reprodução assexuada é feita por esporos chamados conídios que não estão contidos em esporângios, enquanto a reprodução sexuada é feita por esporos chamados ascósporos contidos em ascos (parede celular 16 original da célula que passou pelo processo de meiose). Ascos e ascósporos estão localizados na região do himênio dos corpos de frutificação denominados ascomas (estrutura em forma de saco ou bolsa). Os ascomas possuem forma, número e cor variáveis para cada espécie e podem ser dos tipos: apotécio, peritécio e cleistotécio, dependendo de sua morfologia. O filo é muito conhecido pelas trufas comestíveis e morchelas, além das terríveis doenças causadas em vegetais. Filo Basidiomycota: São fungos terrestres e apresentam organização multicelular e unicelular (leveduras). Possuem hifas septadas com doliporos. O filo possui três classes: Classe Basidiomycetes: Mais conhecidos pelos cogumelos e orelhas-de-pau. Os corpos de frutificação são denominados basidiomas. Os basidiomas são compostos por píleo e estipe, podendo estar presentes volva e anel (figura 1). O píleo é composto pela região do himênio que pode ser constituída por lamelas ou poros. No himênio estão presentes estruturas chamadas basídios e basidiósporos, correspondentes aos ascos e ascósporos dos ascomicetos (figura 1). Os representantes deste filo produzem apenas esporos sexuados, os basidiósporos, esporos assexuados estão ausentes. Figura 1 – Esquema de basidioma compilado de www.enq.ufsc.br. Estão divididos em dois grupos artificiais, Hymenomycetes e Gasteromycetes: Hymenomycetes: possuem os himênios visíveis (cogumelos e orelhas-de- pau). Muitas espécies desse grupo são comestíveis, como o difundido Champignon, e algumas espécies mais utilizadas na culinária japonesa que está em franca expansão no mundo ocidental, como Shimeji, Shiitake e Pleurotus. Os cogumelos tóxicos e alucinógenos podem causar alucinações ou até mesmo a morte. 17 Gasteromycetes: esse grupo não possui o himênio visível, e seus esporos localizam-se dentro dos corpos de frutificação envoltos pelo perídeo. Normalmente alguma pressão mecânica é necessária para que os esporos sejam dispersos. As diferentes formas observadas nos fungos mal cheirosos, bolotas e estrelas-da-terra e ninhos de passarinho chamam a atenção por sua beleza peculiar. Classe Teliomycetes: São de grande importância agronômica por causar doenças nos vegetais, conhecidos popularmente como ferrugem. Não possuem basidioma, os esporos aglomerados chamam-se soros e seus basídios são septados. São parasitas heteroécios, ou seja, necessitam de mais de um hospedeiro para completar o seu ciclo de vida, sendo um deles uma planta da família das Poaceae e o outro da família Berberidaceae. Classe Ustomycetes: Conhecidos como carvões por tornarem os grãos do milho hipertrofiados e acinzentados/enegrecidos devido ao desenvolvimento do micélio dentro do grão. Como os Teliomycetes, também não possuem basidioma e os esporos aglomerados chamam-se soros. São parasitas autoécios, pois necessitam de apenas um hospedeiro para completar seu ciclo de vida. Deuteromicetos e Leveduras Os deuteromicetos já foram considerados um filo à parte, mas constituem um grupo artificial de formas assexuais de espécies de Ascomycota, poucos Basidiomycota e Zygomycota. A fase sexuada pode não ser conhecida, não utilizada na classificação ou perdida no curso da evolução. A reprodução assexuada ocorre através da produção de conidióforos e conídios, que podem estar espalhados no micélio ou agrupados em outras estruturas.Algumas espécies de deuteromicetos são amplamente utilizadas em pesquisa biológica e, principalmente, em controle biológico. Entretanto, é no setor industrial que alcançam grande importância econômica, na culinária ressalta-se a produção de queijos, Missô, Shoyu e Saquê. Podem ser prejudiciais pela produção de toxinas, além de causarem doenças de pele. As leveduras são formas de crescimento unicelulares que ocorrem principalmente no filo Ascomycota, mas também nos filos Basidiomycota e Zygomycota. São seres unicelulares e eucariontes que não formam filamentos, são imóveis e possuem reprodução assexuada e sexuada. Estão presentes em solos, ar (esporos), flora do intestino de animais, casca de frutas, folhas, etc. A maioria não é patogênica, mas podem causar doenças como o sapinho. São agentes de fermentação alcoólica, atuando na 18 produção do álcool industrial e de todas as bebidas alcoólicas destiladas ou não destiladas e são utilizadas na panificação. Relações simbióticas com os fungos Liquens: O líquen é uma associação simbiótica entre um fungo, o micobionte, e um microorganismo fotossintetizante, o fotobionte. O fotobionte fornece à associação produtos da fotossíntese e, no caso de ser uma cianobactéria, fornece também nitrogênio. Os benefícios recebidos pelo fotobionte e proporcionados pelo micobionte são menos óbvios, mas podem incluir proteção à dessecação, à radiação excessiva, manutenção de uma alta pressão parcial de dióxido de carbono (em virtude da atividade respiratória) e a fixação e provisão de nutrientes minerais retirados do substrato. Os dois componentes dessa associação podem ocorrer isoladamente na natureza e se encontrarem ao acaso para a formação de um líquen. A proliferação de liquens também pode se dar por fragmentação ou por sorédios, que são a união de uma alga unicelular e de uma pequena hifa de fungo, liberados pelos liquens já estabelecidos. De qualquer modo, quando estão habitando ambientes extremos, a chance de sobrevivência só existe quando estão associados, o que faz deles importantes colonizadores do ambiente terrestre. São sensíveis a poluentes atmosféricos e, assim, constituem-se em excelentes bioindicadores e biomonitores da qualidade do ar. O nome científico dado ao líquen é o nome do fungo e 98% dos micobiontes são ascomicetos. Apenas 40 gêneros de fotobiontes já foram relatados. Os liquens são divididos em três formas de crescimento distintas, crostosa, onde o líquen é totalmente aderido ao substrato; folhosa, onde as extremidades do líquen se soltam do substrato e têm consist6encia folhosa; e fruticosa/arborescente, onde apenas uma pequena porção do líquen fica aderida ao substrato, enquanto a porção livre, semelhante a um caule, é ramificada, podendo ser ereta ou pendente. Micorrizas: São uma associação mutualística entre certos fungos do solo e as raízes das plantas. A planta fornece energia (carboidratos) para a sobrevivência e multiplicação dos fungos, enquanto estes fornecem água e sais minerais às plantas, além de protegerem as raízes contra determinadas injúrias. Os fungos absorvem água e sais minerais do solo através de suas hifas que têm uma superfície de contato muito maior que as das raízes das plantas e os transferem para as raízes, dessa forma, o aproveitamento de nutrientes em solos pobres é aumentado. Estas associações parecem ter sido importantes para a conquista do ambiente terrestre pelas plantas, pois na época das primeiras colonizações os solos eram muito pobres em nutrientes e as “raízes” pouco especializadas. 19 Existem dois tipos de micorrizas, as endomicorrizas e as ectomicorrizas. Endomicorrizas são o tipo mais comum, ocorrentes principalmente dentre os Zygomycota, onde as hifas formam um envoltório menos denso ao redor do ápice radicular e, ao penetrar a raiz, invadem o interior das células corticais formando arbúsculos ou vesículas. Nas ectomicorrizas as hifas formam um invólucro em torno das raízes, como um manto, e atingem a região cortical penetrando entre os espaços intercelulares, sem penetrar no interior das células. As raízes com ectomicorrizas não desenvolvem pêlos absorventes. Ocorrem prioritariamente em zonas temperadas e são representadas pelos Ascomycota e Basidiomycota. ROTEIRO DE AULA PRÁTICA: FUNGOS Nessa aula você irá estudar exemplares dos filos Zygomycota, Ascomycota e Basidiomycota. 1- Inicialmente iremos trabalhar com estruturas microscópicas e, para isso, será necessária a confecção de lâminas histológicas com material a fresco. O material a ser utilizado são pães, morangos e tomates que estejam fungados, além de uma solução de água, açúcar e fermento biológico que permaneceu em estufa por aproximadamente 30 minutos. Para a confecção de lâminas dos fungos do pão, morango e tomate, pingue uma gota de água na lâmina e com o auxílio de estiletes (feitos com agulhas), retire uma pequena porção do micélio dos alimentos, com cuidado para não pegar partes do alimento que irão dificultar a visualização das hifas, e coloque o material na gota de água cobrindo com lamínula. No caso do tomate, é difícil retirar as hifas sem retirar partes do substrato, então recomenda-se picar o tomate com as hifas em pedaços bem pequenos para a análise. Pingue uma gota da solução de fermento biológico em uma lâmina e cubra com lamínula para visualização de leveduras. Espera-se encontrar representantes de Zygomycota nos fungos do morango e do pão e de Ascomycota no fungo do tomate, mas existem casos em que mais de um tipo de fungo ocorrem no mesmo alimento, fique atento para representar todas as formas presentes. No caso das leveduras, é possível encontrar algumas se reproduzindo por fissão binária, o que foi estimulado pelo açúcar da solução e pela elevada temperatura da estufa. No seu relatório deve constar o desenho esquemático do fungo observado, evidenciando e nomeando o tipo de hifa e de estrutura reprodutora observados. Quando possível, diga se a estrutura reprodutora é de origem sexuada ou assexuada. Baseado 20 em suas observações, indique a que filo pertence o fungo observado. Caso não seja possível determinar o filo, indique a forma de crescimento observada (leveduras ou fungos conidiais/deuteromicetos). a) Fungo do morango ou do pão b) Fungo do tomate c) Leveduras 2- Agora observe as estruturas macroscópicas provindas de material fresco ou fixado, pertencente à coleção didática de sua Instituição. Vocês irão observar os corpos de frutificação de representantes dos filos Ascomycota e Basidiomycota. Nas letras a e b faça desenhos esquemáticos de ascomas e basidiomas, nomeando as estruturas que os compõe. Diga se as hifas que constituem estas estruturas são haplóides, diplóides ou dicarióticas. Repare se região do himênio é formada por poros ou lamelas. Todo exemplar esquematizado deve conter o nome do filo a que pertence e, quando possível, da classe. 21 a) Filo ____________________________________ b) Filo ____________________________________ c) Alguns exemplares do filo Basidiomycota, da classe Basidiomycetes não possuem forma de cogumelo e nem de orelha-de-pau, eles são os Gasteromicetos. Esquematize as formas de Gasteromicetos disponíveis em seu laboratório, elas podem ser bolotas-da- terra, estrelas-da-terra, ninhos-de-passarinho ou fungos mal cheirosos. 22 3- Alguns exemplares de associações liquênicas estão disponíveis para observação.a) Esquematize os liquens observados e diga qual a forma de crescimento dos exemplares analisados. b) Você pode observar alguma estrutura semelhante aos corpos de frutificação esquematizados nos itens 2a e 2b? Em caso positivo, você saberia explicar porque isso ocorre? c) Você saberia dizer como os liquens podem ter ajudado as plantas a colonizarem o ambiente terrestre? 23 GLOSSÁRIO – FUNGOS Anel: restos do véu, que após a expansão do píleo, persistem em forma de um colarinho preso à parte superior do estipe. Apotécio: ascoma aberto. Asco: célula especializada, característica de ascomicetos, na qual dois núcleos haplóides se fundem produzindo um zigoto, que imediatamente se divide por meiose. Na maturidade contém os ascósporos. Ascoma: é o corpo de frutificação dos ascomicetos, também conhecido como ascocarpo. É uma estrutura multicelular que contém os ascos, podendo ser abertos ou fechados. Ascósporo: esporo produzido no interior de um asco. Autoécio: diz-se dos fungos referidos como ferrugens, que requerem apenas uma espécie de planta hospedeira para completar seu ciclo de vida. Basídio: célula reprodutiva especializada dos basidiomicetos, freqüentemente clavada, na qual a fusão nuclear e a meiose ocorrem. Basidioma: é o corpo de frutificação dos basidiomicetos, também conhecido como basidiocarpo. É uma estrutura multicelular, dentro da qual se formam os basídios. Basidiósporos: esporos dos basidiomicetos produzido internamente nos basídios. Células corticais da raiz: localizadas entre a epiderme e o cilindro vascular da raiz. Cleistotécio: ascoma fechado. Conidióforo: hifa na qual são produzidos um ou mais conídios. Conídio: esporo assexuado de fungo, que não está contido dentro do esporângio; pode ser produzido isoladamente ou produzido em cadeias; a maioria dos conídios é multinucleada. Doliporo: tipo de poro especial que ocorre nos septos das hifas de basidiomicetos. Esporângio: estrutura unicelular ou pluricelular no interior da qual os esporos são produzidos. Estipe: pedúnculo com função de suporte, tal como ocorre nos fungos himenomicetos, nos “cogumelos”. Fotobionte: organismo fotossintetizante de um líquen. Heteroécio: diz-se dos fungos referidos como ferrugens, que requerem duas espécies de hospedeiros diferentes para completar seu ciclo de vida Hifa: (do grego: hyphe, teia) filamento tubular simples de um fungo. Podem ser asseptadas (sem paredes celulares), constituindo cenócitos, ou septadas (com paredes celulares). 24 Himênio: termo usado para indicar a camada de conformação muito variada que recobre determinadas áreas dos esporocarpos. A camada de ascos num ascoma ou de basídios num basidioma, mais algumas hifas estéreis associadas. Lamela: pequenas lâminas ou placas que se encontram na face inferior do píleo de basidiomicetos. Micélio: o conjunto de hifas de um fungo. Micobionte: organismo heterotrófico de um líquen. Mutualismo: dois ou mais organismos vivendo juntos, numa associação que é mutuamente vantajosa. Parasitismo: fenômeno no qual um organismo vive sobre ou dentro de outro organismo de espécie diferente e obtém destes seus nutrientes, a associação é benéfica para o parasita e prejudicial para o hospedeiro. Perídeo: invólucro de um aparelho esporífero. Peritécio: ascoma com formato de garrafa. Píleo: parte superior expandida de muitos cogumelos (basidiomicetos), comumente referida como chapéu. Quitina: polissacarídeo rígido, resistente, contendo nitrogênio, que forma as paredes celulares de certos fungos. Saprofitismo: fenômeno no qual o ser heterotrófico obtém seus nutrientes diretamente de matéria orgânica não-viva. Sorédio: unidade reprodutora dos liquens, que consiste em algumas células de algas verdes ou de cianobactérias envolvidas por hifas de fungos. Soros: um grupo ou um conjunto de esporângios ou esporos. Volva: membrana que envolve o corpo de frutificação de certos Basidiomicetos e que se rompe pelo desenvolvimento do píleo, ficando na base do estipe com forma semelhante a uma xícara. Zigosporângio: um esporângio contendo um ou mais zigósporos. Zigósporo: Esporo de resistência formado no interior de um zigosporângio em Zigomicetos. O zigósporo passa por meiose durante a germinação do zigosporângio. Zoósporo: esporo móvel. 25 ALGAS Texto complementar As algas habitam ambientes terrestres úmidos ou meios aquáticos, de água doce ou salgada. Esses organismos dispostos na superfície oceânica compõem o fitoplâncton, que libera através do processo fotossintético cerca de 70 a 90% do oxigênio contido na atmosfera. As algas constituem um grupo artificial de organismos fotossintetizantes que não estão incluídos do reino Plantae. Têm como características gerais serem uni- ou pluricelulares, fotossintetizantes e diferenciados das plantas terrestres por não possuírem embrião e tecidos especializados. No estudo das algas estão reunidos desde as cianobactérias, que são seres procariontes, até os protistas fotossintetizantes e alguns de seus parentes não fotossintetizantes, os seres eucariontes. Algas multicelulares, incluindo as algas verdes, são parte do reino Protista na maioria dos Sistemas de Classificação atuais. Alguns Sistemas de Classificação consideram as algas verdes como parte do reino Plantae, visto que o ancestral das plantas terrestres provém de um dos representantes extintos das algas verdes. Nesta apostila adotamos o Sistema apresentado em Raven et al. (2007), em que as algas verdes fazem parte do reino Protista. As cianobactérias, cianofíceas ou algas azuis são microorganismos com características celulares procariontes e fazem parte do grupo Eubactéria ou do domínio Bactéria (Raven et al. 2007), porém apresentam um sistema de membranas fotossintetizante semelhante ao das algas eucarióticas. Segundo a teoria da endossimbiose, deram origem aos cloroplastos de todos os seres eucariotos. Seus pigmentos fotossintetizantes são a clorofila a, carotenóides e ficobilinas, e armazenam carboidratos em forma de glicogênio. Acredita-se que tenham tido um papel preponderante na formação do oxigênio da atmosfera do Planeta Terra e como produtor primário dos corpos d’água. São aquáticas ou terrestres, estabelecem várias relações simbióticas importantes e ainda têm um importante papel na fixação do nitrogênio que é disponibilizado às 26 demais formas de vida. Apresentam formas unicelulares ou coloniais simples e ramificadas. Quando coloniais, as células são unidas entre si por uma matriz mucilaginosa e possuem vida independente. As colônias possuem células especializadas como os esporos de resistência chamados acinetos, além dos heterocistos responsáveis pela fixação do nitrogênio. Florações tóxicas são comuns. As algas do reino Protista tiveram origem no evento de simbiose entre um protista primitivo e uma cianobactéria. O metabolismo das Rhodophyta ainda apresenta semelhanças marcantes com o das cianobactérias e podem evidenciar tal relação. Após o primeiro evento de endossimbiose, postula-se que endossimbioses secundárias ocorreram como a fagocitose de uma alga verde por representantes de Euglenophyta e a fagocitose de uma alga vermelha pelos ancestrais dos protistas que atualmente apresentam clorofilas a e c (figura 1). Figura 1: Cladograma evidenciando eventos de endossimbiose primária e secundária que resultaram no surgimento de todos os eucariotos fotossintetizantes. Retirado de Palmer et al. 2004. Dentre as característicasconsideradas na classificação das algas do reino protista, destacam-se o tipo de pigmento fotossintetizante e o tipo de substância de reserva armazenada no interior das células. As principais características de algas do reino Protista são abordadas na Tabela 1. Tabela 1: Principais filos de algas do reino Protista e características marcantes relacionadas a cada um deles. Modificada de Raven et al. (2007) Filo Metabolismo e pigmentos fotossintéticos Reserva de carboidratos Componentes da parede celular Habitat Características gerais Dinophyta (Dinoflagelados) Heterotrófico; com clorofilas a e c e carotenóides; ou mixotróficos Amido Placas celulósicas em alvéolos abaixo da membrana plasmática. Maioria marinha, alguns em água doce ou em relações simbióticas Unicelulares; flagelos ausentes ou 2 em sulcos, 1 longitudinal e 1 transversal; mixotróficos; formam cistos de resistência durante a reprodução sexuada; causadores da maré vermelha. Euglenophyta Maioria heterotrófica; com clorofilas a e b, carotenóides Paramido Estrias protéicas sob a membrana plasmática. Maioria de água doce, alguns marinhos Unicelulares; cloroplastos originados de simbiose com algas verdes; plastos com pirenóide; 2 flagelos apicais, 1 reduzido; estigma fotorreceptor; só a reprodução assexuada é conhecida. 27 Cryptophyta Heterotrófico; com clorofilas a e c, carotenóides e ficobilinas; ou mixotróficos Amido Placas protéicas sob a membrana plasmática. Marinhas e de água doce Unicelulares; 2 flagelos desiguais pinados; produtores importantes resistentes à sazonalidade; tamanho diminuto. Haptophyta Clorofilas a e c, carotenóides (fucoxantina) Crisolaminarina Escamas de celulose, algumas com escamas de matéria orgânica calcificada (cocólitos) Maioria marinha, poucas de água doce Unicelulares; flagelos ausentes ou 2 iguais; haptonema (estrutura sensitiva para captura de alimento); causam florações tóxicas. Oomycota* (antigos componentes do Reino Fungi) Heterotrófico Glicogênio Celulose Marinhos, de água doce ou terrestres Unicelulares ou filamentosos ramificados; flagelos do tipo heteroconta* em zoósporos; meiose gamética; gametas imóveis; importantes patógenos de plantas. Bacillariophyta* Diatomáceas Heterotrófico; clorofilas a e c, carotenóides (fucoxantina); ou mixotróficos Crisolaminarina Frústula com 1 par de valvas de sílica. Marinhos ou de água doce Unicelulares ou coloniais; flagelos ausentes ou apenas 1 pinado em gametas masculinos; reprodução assexuada gera diminuição do tamanho celular e obriga a realização de reprodução sexuada. Crysophyta* Algas douradas Heterotrófico; clorofilas a e c, carotenóides (fucoxantina); ou mixotróficos Crisolaminarina Ausentes ou escamas de sílica que podem conter celulose. Maioria de água doce, algumas marinhas Unicelulares ou coloniais; flagelos ausentes ou do tipo heteroconta*; reprodução assexuada predominante; causam florações em águas de abastecimento (marés marrons). Phaeophyta* Algas pardas Clorofilas a e c, carotenóides (fucoxantina) Laminarina Celulose em matriz mucilaginosa de alginatos, algumas com presença de plasmodesmos. Quase todas marinhas Multicelulares de filamentos ramificados, pseudoparênquima (agregação de filamentos) ou parênquima; as parenquimatosas são as maiores algas existentes e podem apresentar vesículas de ar, crescimento intercalar ou células de condução; flagelos do tipo heteroconta* em células reprodutoras; meiose espórica ou gamética. Rhodophyta Algas vermelhas Clorofila a, ficobilinas e carotenóides Amidos das florídeas (molécula semelhante ao glicogênio) Celulose em matriz mucilaginosa de ágar ou carragenano (galactanos), muitas possuem deposição de carbonato de Maioria marinha e bentônica, poucas de água doce Poucas unicelulares, maioria multicelular filamentosa ou pseudoparenquimatosa que podem formar lâminas; não possuem centríolos nem células flageladas; meiose 28 cálcio (algas coralináceas). espórica; zigoto forma um carpoesporófito que dissemina carpósporos diplóides dando origem a muitos esporófitos; as coralináceas são importantes na manutenção dos recifes de coral. Chlorophyta Algas verdes Clorofilas a e b, carotenóides; ou mixotróficos Amido Glicoproteínas; celulose ou polissacarídeos não- celulósicos, algumas com presença de plasmodesmos. Maioria aquática, de água doce ou marinha; algumas terrestres, muitas em simbiose Unicelulares, coloniais; ou multicelulares filamentosas, sifonáceas ou parenquimatosas; flagelos ausentes ou 2 do tipo liso; os 3 tipos de meiose estão presentes *Constituem o grupo natural Heteroconta, característico pela presença de um flagelo liso e um pinado em alguma fase do ciclo de vida do organismo. O Filo Chlorophyta apresenta três classes principais: As Chlorophyceae são em sua maioria de água doce. São unicelulares flageladas ou não, coloniais móveis ou não, filamentosas ou laminares. A meiose é zigótica. As Ulvophyceae são marinhas, poucas ocorrem em água doce. Podem ser multicelulares filamentosas, parenquimatosas ou sifonáceas, podem apresentar paredes calcificadas. São em sua maioria bentônicas, fixas por apressório. A meiose pode ser gamética ou espórica. As Charophyceae ocorrem predominantemente em água doce. Podem ser unicelulares, coloniais, multicelulares filamentosas e parenquimatosas. Sua meiose é zigótica. Apresenta algumas semelhanças importantes com as plantas terrestres como, a quebra do envelope nuclear, fusos persistentes, precursores cutícula e esporopolenina. As ordens Coleochaetales e Charales são consideradas as mais próximas das plantas terrestres, nas quais se observam meristema apical; talo dividido em nós e entrenós, presença de fragmoplasto, placa celular, zigoto preso ao talo parental. ROTEIRO DE AULA PRÁTICA: ALGAS 1- Inicialmente você deverá montar lâminas de algas microscópicas frescas, obtidas em 29 amostras de água doce e não fixadas. Para montar a lâmina, utilize uma Pipeta de Pasteur para pipetar em uma amostra de água a sua escolha, de preferência onde tiver uma maior concentração de matéria orgânica. Coloque uma gota desse material pipetado na lâmina cobrindo com a lamínula e retirando o excesso de água com papel filtro (caso o material pareça meio “embaraçado” utilize os estiletes – pontas de agulha - de sua bancada para dissociá-lo). Lembre-se de colocar pouco material na lâmina para que a lamínula não fique muito alta e prejudique sua observação. Você poderá encontrar algas unicelulares, coloniais e filamentosas. Nessa aula você deve identificar de 2 a 5 algas microscópicas utilizando a chave dicotômica “Algas Continentais do Estado de São Paulo” que encontra-se ao final deste roteiro de aula prática. Caso você não encontre algum gênero de alga presente em sua amostra nessa chave consulte o livro “Bicudo, C.E.M.; Menezes, M. 2005. Gêneros de algas de águas continentais do Brasil: chave para identificação e descrições. RIMA, São Carlos”. Para cada alga você devefazer um desenho fiel ao que observou, descrever os passos da chave que utilizou para chegar até o gênero e o nome do gênero. Você pode precisar montar mais de uma lâmina ou encontrar todo o material de que precisa em uma mesma lâmina, vai depender da amostra de água escolhida. a) Passos da chave: Gênero: Desenho esquemático: b) Passos da chave: Gênero: Desenho esquemático: 30 c) Passos da chave: Gênero: Desenho esquemático: d) Passos da chave: Gênero: Desenho esquemático: e) Passos da chave: Gênero: Desenho esquemático: 31 2- Agora você irá observar algas marinhas multicelulares em exsicatas, fixadas em solução de Formol 4% ou frescas, caso você resida em uma cidade litorânea. a) Filo Phaeophyta (algas pardas). Sugere-se a observação de dois gêneros de algas pardas: Sargassum e Padina. Observando sua morfologia, você poderia dizer se essas algas são filamentosas parenquimatosas? a1) Em Sargassum, podem-se observar vesículas de ar, esquematize estas estruturas e diga qual é sua função. a2) Em Padina (lâmina em forma de cauda de pavão) pode-se observar apressório, estipe e lâmina. Faça um desenho esquemático dessa “alga” evidenciando essas estruturas. Diga qual é a função do apressório e indique com uma seta a região onde ocorre o crescimento intercalar. Não deixe de evidenciar no desenho as características que dão ao gênero o nome Padina. b) Filo Rhodophyta (algas vermelhas). Sugere-se a observação de três tipos de algas vermelhas: filamentosa, laminar e coralinácea. 32 b1) Esquematize a estrutura dessas algas e diga qual a composição da parede celular de cada um dos tipos esquematizados. b2) Porque você acha que as algas vermelhas coralináceas são importantes para a sustentação e manutenção dos recifes de coral? c) Filo Chlorophyta (algas verdes). Sugere-se a observação de membros das classes Ulvophyceae e Charophyceae. c1) Os gêneros de Ulvophyceae sugeridos para estudo são Codium, Acetabularia e Caulerpa, todos de estrutura sifonácea com células grandes e cenocíticas, e o gênero Ulva, de estrutura parenquimatosa. Faça desenhos esquemáticos dos gêneros observados. 33 c2) Agora você deve montar lâminas histológicas dos talos de Codium e Ulva. Para tal, você deve realizar cortes transversais finos no talo de Codium com o auxílio de uma lâmina de barbear e rasgar uma pequena porção da lâmina de Ulva. Coloque os fragmentos obtidos de Codium e Ulva em lâminas diferentes e cubra-os com uma gota de água e com uma lamínula. Observe ao microscópio as lâminas de Codium (em 4x) e Ulva (40x). Desenhe os tecidos dessas algas que você observou ao microscópio e descreva suas principais características, lembre-se que Codium apresenta estrutura sifonácea e Ulva parenquimatosa, diferencie-as. c3) Sugere-se a observação de um exemplar da classe Charophyceae, e do gênero Chara, as algas verdes mais próximas evolutivamente das plantas terrestres. O exemplar dessa alga multicelular de água doce pode estar fresco, fixado ou em uma exsicata. Faça um desenho esquemático dessa alga e aponte duas características morfológicas que se assemelham às das plantas terrestres. Chave Ilustrada – Algas ALGAS do Estado de São Paulo Chave artificial para identificação de alguns gêneros Eurico Cabral de Oliveira Filho 1-Pigmentos difusos no citoplasma. 2-Talo filamentoso ou tricomatoso. 3-Filamentos com heterocisto. 4-Heterocisto terminal pro4-Heterocisto terminal. 5-Células vegetativas com diâmetro uniforme em todo o filamento, geralmente com um grande esporo entre o heterocisto e as células vegetativas...........................................................................Cylindrospermum otist.i.hosei.ac.jp w 5-Células vegetativas com diâmetro diminuindo a partir da parte basal, fixa, (onde se localiza o heterocisto) para a parte terminal, livre................Calothrix w w w .m su.edu 4 Heterocisto intercalar w w w4-Heterocisto intercalar. 6-Filamentos ramificados (ramificação falsa ou verdadeira). 7-Ramificação falsa. Filamentos unisseriados. 8-Ramificação simples, geralmente junto a um heterocisto............Tolypothrix w .nervousaxon.comm 34 8-Ramificação aos pares..............................................................Scytonema vis-pc.plantbbio.ohiou.edu 7-Ramificação verdadeira. Filamentos uni ou multisseriados. 9-Filamentos unisseriados; células cilíndricas...........................Hapalosiphon cyclot.hp.infoseek.co.jp w w 9-Filamentos parcialmente multisseriados; células globóides........Stigonema w w .kew eenaw algaee.m tu.edu 6-Filamentos não ramificados. 10-Tricomas dentro de uma massa gelatinosa firme, de forma definida, geralmente esférica...........................................................................Nostoc 35 10-Tricomas imersos em massa gelatinosa não consistente, sem forma d fi id A b w w w .m icrog definida........................................................................................Anabaena raphia.com 3-Filamento sem heterocisto. 11-Filamento ou tricoma não ramificado. 12-Tricoma torcido em espiral. 13-Tricoma não septado Spirulina w w w .spirulina.sg 13 Tricoma não septado..................................................................Spirulina 13-Tricoma septado.....................................................................Arthrospira w w w .rbgsyd.nsw .ggov.au 12-Tricoma ou filamento retilíneo. 14-Tricoma sem bainha mucilaginosa; movimento oscilatório característico na porção terminal. (observar material vivo)...........................Oscillatoria m em bres.lycos.fr 36 14-Filamentos com bainha mucilaginosa evidente, sem movimento oscilatório. 15 Bainha mucilaginosa com apenas um tricoma Bainha amarelo w w w .rbg15-Bainha mucilaginosa com apenas um tricoma. Bainha amarelo acastanhado ou incolor, muitas vezes prolongando-se além do tricoma.....................................................................................Lingbya gsyd.nsw .gov.au 15-Bainha mucilaginosa com mais de um tricoma. 16-Tricomas torcidos..........................................................Microcoleus m icrobes.arcc.nasa.gov 16-Tricomas não torcidos................................................................Sirocoleus 11-Filamento ramificado. 17-Filamento com um único tricoma...............................................Plectonema w w w .rbgsyd.nsw 17-Filamento com mais de um tricoma. w .gov.au w 18-Filamento com poucos tricomas (poucos filamentos associados em uma mesma matriz gelatinosa) ; células geralmente mais largas que longas; célula terminal com caliptra ou capitada.................Hydrocoleum w w w .scielo.br 37 biology 18-Filamento com muitos tricomas; células geralmente mais longas que largas.....................................................................................Schyzothrix y.m issouristate.eduu 2-Talo não filamentoso. 19-Algas firmemente aderidas ao substrato; geralmente epífitas. 20-Células globosas; gregárias com 4 ou mais endósporos.............Dermocarpa w w w .ibvf.cartuja.cssic.es w w w .glerl.noaa.go 20-Célulasclavadas ou cilíndricas; isoladas com exósporos......Chamaesiphon ov 38 19-Algas não aderidas ao substrato, litófitas ou planctônicas. 21-Células isoladas ou em grupos pequenos (2-8). w w w .biltek.21 Células isoladas ou em grupos pequenos (2 8). 22-Envoltório gelatinoso incolor, lamelado...................................Chroococcus * .tubitak.gov.tr silicasecchidisk 22-Envoltório gelatinoso colorido, lamelado...................................Gloeocapsa * k.conncoll.edu 21-Plantas formando colônias com muitas células. 23-Células dispostas em colônias tabulares ou cúbicas. 24 Colônias cúbicas Eucapsis w w w .kew eenaw a24-Colônias cúbicas.......................................................................Eucapsis algae.m tu.edu 24-Colônias tabulares............................................................Merismopedia w w w .nostoc.pt * o critério de separação entre os gêneros Chroococcus e Gloeocapsa é discutível e varia conforme o autor considerado. 39 23 Cél l di t lô i d f l bóid i l serc.c 23-Células dispostas em colônias de forma globóide ou irregular. 25-Células cilíndricas, como cápsulas de vitaminas, imersas na matriz gelatinosa da colônia..........................................................Aphanothece arleton.edu w w w . 25-Células esféricas. 26-Células densamente dispostas dentro do envoltório gelatinoso...........................................................................Microsystis .dep.state.fl.us p 26-Células bem espaçadas dentro da matriz de gelatina..........................................................................Aphanocapsa protist.i.hosei.ac.jp gelatina..........................................................................Aphanocapsa 40 1-Pigmentos localizados em plastos bem definidos. 27-Plantas de água doce ou aéreas (terrestres ou epífitas) w w w -biol27 Plantas de água doce ou aéreas (terrestres ou epífitas). 28-Algas de coloração alaranjada, crescendo sobre barrancos, troncos, postes, etc.; talo filamentoso ramificado.....................................................Trentepohlia 28 Algas com outra coloração; predominantemente aquáticas .paisley.ac.uk 28-Algas com outra coloração; predominantemente aquáticas. 29-Talo filamentoso. 30-Filamentos não ramificados. 31-Filamentos formados por células mais largas que longas, com uma reetrância ou constrição mediana; ligeiramente torcidos e com bainha gelatinosa................................................................Desmidium 31-Filamentos com células mais longas que largas, e sem constrição31 Filamentos com células mais longas que largas, e sem constrição mediana. 32-Cloroplastos mais ou menos estrelados, 2 por células. 33-Cloroplastos nitidamente estrelados, pequenos; filamentos longos.............................................................................Zygnema w w w .rbgsyd.nsw .gov.au w w w 33-Cloroplastos entrelaçados ou irregulares, grandes, ocupando a maior parte da célula; filamentos curtos....................Zygogonium w .glerl.noaa.gov 41 32-Cloroplastos não estrelados. 34-Cloroplasto, 1 ou mais, em forma de fita, com bordo irregular, dispostos espiraladamente. 35 Cloroplastos geralmente numerosos; espirais com w w w .biologie 35-Cloroplastos geralmente numerosos; espirais com várias voltas...............................................................Spirogyra .uni-ham burg.de 35-Cloroplastos 1 ou 2; espiral aberta quase não chegando a completar uma volta............................................Sirogoneum 34-Cloroplasto não disposto em espiral. 36-Cloroplasto reticulado; estrias transversais presentes na w w wp ; p porção distal de algumas células; célula basal bem diferenciada..........................................................Oedogonium .rbgsyd.nsw .gov.auu w w w .rbgsyd 36-Cloroplasto não reticulado; ausência de estrias transversais; sem célula basal diferenciada. 37-Cloroplasto axial, 1 ou 2, em forma de lâmina, com vários pirenóides...................................................Mougeotia .nsw .gov.au w w wp g w.biologie.uni-ham bburg.de 42 pkukm w eb.u 37 Cl l t i t l l t d f d l km.m y 37-Cloroplasto parietal, geralmente curvado em forma de anel incompleto, com 1 ou mais pirenóides......................Ulothrix w w w .kew eenaw 30-Filamentos ramificados. 38-Células microscópicas. 39-Filamentos imersos em uma matriz gelatinosa, formando um walgae.m tu.edu 39 Filamentos imersos em uma matriz gelatinosa, formando um talo globoso..................................................................Chaetophora w w w .botany.haw ai 39-Filamentos não imersos em gelatina. 40-Parte basal com ramos prostrados; cerdas presentes..................................................................Coleochaete ii.edu w w w 2.una.edu 43 40-Plantas eretas com uma célula basal; com pêlos silicasecc40 Plantas eretas, com uma célula basal; com pêlos hialinos......................................................................Bulbochaete chidisk.conncoll.edu 38-Células macroscópicas. u w w w .k 41-Internos não corticados; coroa do oogônio com 10 células....................................................................................Nitella kew eenaw algae.m tuu.edu w w w . 41-Internos corticados; coroa do oogônio com 5 células.............Chara scientificillustrator.ccom 44 rydberg.biolo29-Talo não filamentoso. ogy.colostate.edu 42-Células isoladas, móveis por meio de flagelos. 43-Células com um único cloroplasto..............................Chlamydomonas 43-Células com vários cloroplastos. 44 Células mais ou menos fusiformes plásticas (mudando de44-Células mais ou menos fusiformes, plásticas (mudando de forma ao se locomoverem)...................................................Euglena 44-Células mais ou menos achatadas, com forma fixa...............Phacus w w w .nostoc.p, pt 42-Células isoladas ou coloniais, imóveis. 45-Indivíduos isolados. 46-Células com uma incisão mediana delimitando duas semicélulas. 47-Células discóides (às vezes alongadas) com incisões periféricas l b di t di l t Mi t ique separam lobos dispostos radialmente................Micrasterias 45 47-Células com outra forma. 48-Pólos arredondados com constrição muito tênue e sutura mediana.............................................................Penium w w w .nies.go 48-Pólos geralmente truncados, constrições mediana acentuadas. 49-Células bem alongadas (2 a 6 vezes o diâmetro), com uma dilatação em ambas as semicélulas acima da .jp w w incisão mediana. 50-Células bem alongadas (mais de 6 vezes o diâmetro), sem incisão apical......................................Pleurotaenium w w .plingfactory.de w w w .des 50-Células não tão longas, com incisão apical.......Euastrum m ids.nl w w w 49-Células não tão longas e sem a mencionada dilatação. 51-Células lisas, sem processos espiniformes podendo, entretanto, apresentar ornamentação em forma de pequenas saliências........................................Cosmarium w .dr-ralf-w agner.de 46 51-Semicélulas ornamentadas, com processos espiniformes em número limitado e relativamente longos. 52-Com um espinho simples em cada ângulo da él l St d w célula......................................................Staurodesmus 52-Sem espinhos simples, com processos angulares w w w .kew eenaw algap p , p g ou espinhos complexos em vários pontos da célula. 53-Células com um espessamento na porção mediana em vista frontal ou ornamentada com granulações ou espinhos........................Xanthidium ae.m
Compartilhar