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Prof. Floriano Pastore EMENTA DA DISCIPLINA UNIDADE 1 – Introdução à Botânica Sistemática 1.1. Apresentação da disciplina Definições, objetivos e importância, programa da disciplina, cronograma das aulas, metodologia e avaliação, bibliografia. 1.2. Herborização. 1.3. Principais sistemas de classificação. Sistemas Artificiais, Sistemas Naturais e Sistemas Filogenéticos. UNIDADE 2 – Reino Plantae. Classificação e critérios taxonômicos 2.1. Briófitas. Morfologia, classificação e ciclo de vida. 2.2. Samambaias e licófitas. Morfologia, classificação e ciclo de vida. 2.3. Gimnospermas. Morfologia, classificação e ciclo de vida. 2.4. Origem e evolução das angiospermas. Morfologia e classificação. UNIDADE 3 – Sistemática vegetal 3.1. Principais táxons de interesse agrícola e florestal no sul do Brasil, com ênfase nas famílias Asteraceae, Brassicaceae, Cyperaceae, Fabaceae, Lauraceae, Myrtaceae, Poaceae, Rosaceae, Rubiaceae e Rutaceae. BIBLIOGRAFIA BÁSICA • JUDD, W.S.; CAMPBELL, C.S.; KELLOG, E.A.; STEVENS, P.F.; DONOGHUE, M.J. Sistemática Vegetal – um enfoque filogenético. 3ª. ed. Artmed, Porto Alegre, 2009. • RAVEN, P.H., EVERT,R.F.; EICHHORN, S.E. Biologia vegetal. 6.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan., 2001. 906 p. • VINICIUS C. SOUZA, HARRI LORENZI. Botânica sistemática: Guia ilustrado para identificação das famílias de Angiospermas da flora brasileira, baseado em AGP II. Nova Odessa: Instituto Plantarum, 2005. BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR • BARROSO, G.M. et al. Sistemática de angiospermas do Brasil. V. 1. Viçosa: Imprensa Universitária da Universidade Federal de Viçosa. 2007. 309 p. • BARROSO, G.M. et al. Frutos e Sementes: morfologia aplicada à sistemática de dicotiledôneas. Viçosa: Editora da UFV, 1999. • BEZERRA, P. & A. FERNANDES. Fundamentos de taxonomia vegetal. Fortaleza, Ed. UFC. 1984 100p. • JOLY, A. B. Botânica: introdução à taxonomia vegetal. São Paulo: Companhia editora Nacional, 1979. • LORENZI, H. Árvores brasileiras – vol. 1.(5ª ed). Instituto Plantarum, Nova Odessa, 2008. • LORENZI, H. Árvores brasileiras – vol. 2.(3ª ed). Instituto Plantarum, Nova Odessa, 2009. • REITZ, R. Flora ilustrada catarinense. Itajaí: Herbário Barbosa Rodrigues. AVALIAÇÃO • Quatro instrumentos de avaliação (prova teórica, prova prática, coleção botânica e realização de atividades em sala de aula). – Três provas teóricas • 28/04 - 23% • 02/06 - 23% • 07/07 - 24% – Uma prova prática • 08/07 - 10% – Confecção de herbário/coleção botânica • 01/07 – 15% – Relatórios de aulas práticas, saídas de campo e atividades extraclasse • 5% Nesta aula abordaremos 1. Classificação dos seres vivos; 2. Histórico da classificação de plantas; 3. Conceitos de fenética, gradismo e cladismo 4. Impacto dos dados filogenéticos Classificação dos seres vivos Carolus Linnaeus (1707-1778) Mundo natural -Mineral, Animalia e Vegetalia Os quais os seres vivos eram classificados em Animalia: movimento e desenvolvimento determinado Vegetalia: sem movimento e desenvolvimento indeterminado Classificação clássica • Cinco Reinos (Whittaker, 1969) • nutrição e organização celular: Monera: Procaritos: bactérias Protista:Eucariotos, protozoários Fungi: fungos Plantae: vegetais Animalia: ou Metazoa: animais. Woese (1970) estudos com rRNA • Bases para classificação em três domínios • Archea, Bacteria e Eukaria Woese C, Kandler O, Wheelis M (1990) Classificação atual Keeling et al., 2005 Classificação atual Sistema de classificação de plantas • Primeiros classificadores • Ideias diferentes da natureza e a função da classificação • Os termos tinham sentidos diferentes • ͚“istema͛ e ͚sistema͛ vs ͚método͛ - criação de grupos baseados no hábito e no tipo de inflorescência - descreveu ca. 480 plantas - De Historia plantarum Pedanios Dioscorides (1º século d.C.): - De Materia Medica - ca. 600 plantas de interesse medicinal -- Obra de referência durante 16 séculos ! Theophrastus (372-287 a.C.): ȃPai da BotânicaȄ essencialista -Classificação prática de acordo com o uso e importância -Hábito, frutos, presença de goma, uso medicinal, etc. -Não havia uma intenção de classificar pela relação das plantas. 1ª FASE: AS CLASSIFICAÇÕES CLÁSSICAS Narcissus 2ª FASE: HERBALISTAS Durante o período Renascentista. Idade Média - raras publicações botânicas originais , as disponíveis eram baseadas nos clássicos gregos. Botânica como arte, própositos medicinais Também supertição e mitos da Europa medieval. Criador ao Homem, para que este aproveitasse as suas virtudes Brunfels (1530), Fuchs (1542), L'Obel (1570) e L'Ecluse (1601): A Botânica como uma arte e com propósitos medicinais Primeiros sistemas Independentes Primórdios dos sistemas de classificação e nomenclatural Coleções do Novo Mundo, Ásia e África Sistemas nomenclaturais com polinomios (nomes- descrições)/ sistema binomial; Falta de padronização em vários aspectos; Não era claro o princípio da prioridade; Comumente redescreviam as espécies citando as descrições da mesma por outros autores como sinônimos G. Bauhin (1560-1624) J. Bauhin (1541-1613) A. Cesalpino(1519-1603) J.P. Tournefort (1656-1708) C.Clusius (1541-1609) C.Plumier (1646-1704) 3ª FASE : OS PRIMEIROS TAXONOMISTAS A. Cesalpino(1519-1603 G. Bauhin (1560-1624) J. Bauhin (1541-1613) J.P. Tournefort (1656-1708) Uso de binômios e lista de sinônimos agrupamento e morfologia Separação entre gênero e espécie, coleções de herbário Os primeiros taxonomistas John Ray (1627–1705, Inglaterra) - Publicou Methodus Plantarum Nova (1682), contendo ca. 18.000 spp., em um sistema de classificação combinando diversos caracteres - Primeiro a propor a divisão das angiospermas em monocotiledôneas e dicotiledôneas - Sua principal contribuição foi o estabelecimento da espécie como unidade final da taxonomia. • Marcgrav in Piso & Marcgrav (1648) “Erva Cidreira Lusianica” • Plukenet (1698) “Melissa jamaicana odoratissima” • Plumier (1703) “Mentastrum maximum, flore caeruleo, nardi odore“ • Sloane (1707) “Melissa humilis, caule hispido” • Browne (1756) “Mesosphaerum hirsutum, foliis, serrata, sinuatis” • Burmann (1758) “Mesosphaerum folis cordato-ovatis, serratis, caule hispido” E agora ??? Padronizou o uso do latim, padronizou e difundiu o uso de binômios, Importâncias as coleções científicas e Explicitou normas na forma de aforismo; Systema Naturae 1753, considerado o ponto de partida da nomenclatura atual das plantas. Carolus Linnaeus (1707-1778) 4ª FASE: LINEU E SEUS DISCÍPULOS • Marcgrav in Piso & Marcgrav (1648) “Erva Cidreira Lusianica” • Plukenet (1698) “Melissa jamaicana odoratissima” • Plumier (1703) “Mentastrum maximum, flore caeruleo, nardi odore“ • Sloane (1707) “Melissa humilis, caule hispido” • Browne (1756) “Mesosphaerum hirsutum, foliis, serrata, sinuatis” • Burmann (1758) “Mesosphaerum folis cordato-ovatis, serratis, caule hipido” • Marcgrav in Piso & Marcgrav (1648) “Erva Cidreira Lusianica” • Plukenet (1698) “Melissa jamaicana odoratissima” • Plumier (1703) “Mentastrum maximum, flore caeruleo, nardi odore“ • Sloane (1707) “Melissa humilis, caule hispido” • Browne (1756) “Mesosphaerum hirsutum, foliis, serrata, sinuatis” • Burmann (1758) “Mesosphaerum folis cordato-ovatis, serratis, caule hipido” Ballota suaveolens L. Atualmente: Mesosphaerum suaveolens (L.) Kuntze NOMENCLATURABINOMIAL i. Nome genérico ii. Polinômio descritivo iii. Epíteto específico (margem) iv. Sinônimos v. Distribuição Conceito de tipo A classificação é baseada em espécimes Os espécimes-testemunhos são coletados, herborizados e armazenados em coleções, geralmente herbários. Coleções preservar os espécimes é importante pois garante que a classificação seja revisada com base nos dados que foram estudados originalmente. • Jardins Botânicos. Jardim Botânico de Kew O Jardim Botânico de Pádua foi fundado no ano de 1545 e é o Jardim Botânico universitário mais antigo do mundo. Jardim botânico de Coimbra Jardim Botânico de São Paulo (1928) Jardim Botânico de Curitiba (1991) Pós-Lineu • Sistema de classificação baseado nos arranjos dos estamos seguido dos pistilos • Arficial – sistema de Ray (1703) era mais avançados em alguns aspectos; • Adanson – Não dar ênfase em caracteres: comparar maior número possível para a classificação; • Jussieau – Seleciona caracteres de interesse (grupos contínuos); • Dividide ͞família ,͛ ͞gênero͟ e ͞classe͟ • Lamarck – Caracteres podem ser avaliados pela sua distribuição; • De Candole – Atribui a Lamarck um sistema de classificação • - Grupos independentes – guerra das plantas; • - Nomes deveriam ter prioridade • Influenciou Darwin - Base para o conceito evolutivo. A.P. de Candolle (1778-1841) J.B.Lamarck (1744- 1829) 6ª FASE: SISTEMAS FILOGENÉTICOS PÓS-DARWINIANOS A teoria evolutiva teve grande impacto conceitual; Entretanto, não inspirou um novo sistema ou método de classificação; G. Bentham •categorias não mais providas de essência intrísecas – taxa não correspondentes. •A ideia de evolução complexa e reticulada, dura até o século XX. C. Darwin 1809-1872 G. Bentham 1800-1874 A. de Candolle (filho de A.P De Candolle) • Insatisfação com o código de zoologia nomenclatura; • Independencia dos ͚códigos͛ • Aprimorou o conjunto de regras de Lineu; • Cƌiou o Ƌue viƌia seƌ as ͚‘egƌas De Candolle͛ • Tem inicio a hegemonia da escola Suíça • Primeiro código 1906 – sob a tutela de Briquet. A. De Candolle 1806-1893 J.I Briquet 1870-1931 Classificação dos seres vivos: ordem hierárquica Domínio Reino Divisão ou Filo Classe Ordem Família Subfamília Tribo Subtribo Gênero Subgênero Espécie Subespécie Variedade Ideia de evolução Linnaeus Darwin O conceito evolutivo não conflita com a classificação hierárquica de Linnaeus Ofereceu subsídios teóricos para aprimorar. O conceito evolutivo não conflita com a classificação hierárquica de Linnaeus Ofereceu subsídios teóricos para aprimorar. O conceito evolutivo não conflita com a classificação hierárquica de Linnaeus Ofereceu subsídios teóricos para aprimorar. O conceito evolutivo não conflita com a classificação hierárquica de Linnaeus Ofereceu subsídios teóricos para aprimorar. O conceito evolutivo não conflita com a classificação hierárquica de Linnaeus Ofereceu subsídios teóricos para aprimorar. Reino Classe Ordem Gênero Espécie Nomes sistemas de classificação ‘evolutiva’ ou gradista Amentiferae (e.g. Fagaceae) seriam mais primitivas. Flores simples em amentilho, geralmente unissexuais, reduzidas, anemófilas, sem perianto, com orgãos livres, não-fundidos. Outras Dicotiledonêas (1) apetalia, (2) polipetalia (pétalas distintas), (3) monopetalia (pétalas soldadas) Syllabus der Pflanzenfamilien (13 edições: 1887-2009) H.G.A. Engler 1844-1930 Gilmour 1940 Tentava acaba com a lógica circular (caracteres vs escolha de grupos) Aproveitava o início da computação Taxonomia numérica Pretendia criar um sistema objetivo de classificação. Na prática era um método para velha ideia de Adanson (compare tudo de tudo para classificar!) Seus trabalho marcam o início da fenética Na prática o problema da escolha de caracteres persiste definição do que é homólogo e novamente a subjetividade! Cladismo e Gradismo Volta da pesagem de caracteres Remete a Lamarck e De Candolle Henning 1950 (Inglês em 1966) Zoólogo trabalhando com Dípteras; Pesagem vs polarização Classificar apenas pela novidade taxonomica; Como saber: Comparar com o grupo externo ou fóssil Metodologia cladista Henning definiu o termos: Simplesiomorfia Sinapomorfia Apomorfia Autapomorfia Resistência em utilizar o cladismo - classificação gradista Classifica pelas novidade e pelos caracteres plesiomórficos Cladismo Fenética C la ss if ic aç ão - A n ál is e Gradismo Esqueleto ósseo C la ss if ic aç ão - A n ál is e Cladismo A B C Sinapomorfia novidade taxonômica compartilhada Plesiomorfia arcabouço evolutivo A cor verde é uma autapormorfia A forma de estrela é uma sinapomorfia A forma de circular é uma plesiomorfia A polarização só é possível com a definição de um grupo externo a priori C la ss if ic aç ão - A n ál is e Cladismo Esqueleto ósseo C la ss if ic aç ão - A n ál is e Nomenclatura • A nomenclatura passa ter um papel de destaque; • Princípios, regras, recomendações e padronizações; • Qual o nome correto para cada táxon? Código de Botânica (ICN) • Mais conservativo possível, o artifício de mudança nomenclaturais têm um viés dentro de um contexto mais amplo estabilidade. Prioridade • Apenas um nome correto. Exceto: 1. Palmae (Arecaceae) 2. Graminae (Poaceae) 3. Cruciferae (Brassicaceae) 4. Leguminosae (Fabaceae) 5. Guttiferae (Clusiaceae) 6. Umbelliferae (Apiaceae) 7. Labiatae (Lamiaceae) 8. Compositae (Asteraceae) Nome correto Mesosphaerum suaveolens (L.) Kuntze Gênero correto Nome correto Mesosphaerum suaveolens (L.) Kuntze Epíteto específico legítimo mais antigo* Nome correto Mesosphaerum suaveolens (L.) Kuntze Autor original do táxon Nome correto Mesosphaerum suaveolens (L.) Kuntze Autor da combinação Prioridade Ballota suaveolens L. (1759) Hyptis suaveolens (L.) Poit. (1806) Mesosphaerum suaveolens (L.) Kuntze (1895) Inferência • Observação direta • Lupa: Morfológicos • Microscópio: Anatômicos • Raio X: Anatômicos In fe rê n ci a Análise • Intuitiva (exemplo: Aristóteles - Linnaeus) • Fenética • Gradista • Cladista C la ss if ic aç ão - A n ál is e •Análises químicas: Químicos •Sequenciadores de DNA •PCR - Sequências de DNA •Next generation: Genoma In fe rê n ci a 7ª FASE: SISTEMAS FILOGENÉTICOS (APG) Ancestral comum Surgimento de traqueídes Surgimento de sementes Surgimento de flores, frutos, endosperma triplóide Atraqueófitas Licopódios Cavalinhas Psilófitas Samambaias Cícadas Coníferas Ginkgos Gnetófitas Angiospermas Traqueófitas sem sementes G im n o sp e rm as Esp e rm ató fitas Traq u e ó fitas APG III Classificação atual • Baseada em Sistemática molecular e comparação de sequências de DNA • Comparação de características celulares; • Divisão de eucariotos ainda está sendo investigada; Amanhã • Teremos discussão sobre o sistema de classificação; • Comosequenciar um trechos de DNA? • Artigos de filogenia. Trabalho de Herbário • No mínimo 10 espécies • Cada espécie deve ser coletada com no mínimo 3 duplicatas, melhor 5! • Plantas cultivadas valem apenas 1/3! • Todos os herbários devem ter no mínimo 5 plantas nativas; • Briófitas e Pteridófitas podem ser coletadas desde que da maneira correta e com identificação até ordem (melhor família); • Caderneta de campo com os dados de coleta é parte da nota! •Os três melhores herbários ganharão 1 ponto na média geral! •O aluno com melhor herbário – ganha um estágio. Critérios de seleção do melhor herbário Qualidade, Quantidade, Raridade do material e Identificação; 1. Todos os herbário ficarão comigo (não serão devolvidos); 2. Todas as plantas nativas coletadas dentro do padrão serão depositadas no herbário da Universidade com o nome e número do aluno que coletou. Herbário Coleta, Preparação, Conservação e Armazenamento de material botânico Sistemática Vegetal • Taxonomia – O reconhecimento e descrição formal dos táxons; • Nomenclatura – A nomeação formal dos táxons; • Filogenia – A análise da relação dos táxons; • Classificação - A formalização do arranjo hierárquico dos táxons. Herbário • É uma coleção científica, composta por amostras de PLANTAS OU FUNGOS SECOS (exsicatas); • Os espécimes de um Herbário servem como REGISTRO e REFERÊNCIA sobre a vegetação e flora de uma determinada região • O começo do herbário é atribuído a Luca Ghini, sec. XVI Histórico Herbário • Vandelli e A.R.Ferreira Histórico de coletas no Brasil Herbário Marques de Pombal Após 1815 Reino Unido de Portugal, Brasil e Algarves • Naturalistas Europeus: Gardner, Burchell e Pohl. Saint-Hilaire No Brasil: 1817-1822 Martius No Brasil: 1817-1820 Sellow No Brasil: 1815-1831 Histórico Herbário No Brasil 84 lugar (4 lugar na América Latina!) Museu Nacional do Rio de Janeiro – 500.000 Jardim Botânico do Rio de Janeiro – 350.000 Instituto de Botânica de São Paulo – 320.000 Em Santa Catarina 70.000 (HBR, Itajaí)! Aqui menos de 1.000 plantas. As maiores coleções botânicas do Brasil estão na Inglaterra, França e EUA! • Sistemática Vegetal (Nomenclatura, taxonomia, classificação) • Identificação; • Inventário; • Avaliação da ação do homem; Finalidades Herbário • O Herbário Internacional, Nacional, Estadual ou Regional • Index Herbariorum – Registro de todos os Herbários • Quantos herbarios há no Brasil? • 231 herbários apenas 152 cadastrados (7 em Santa Catarina). Política de Coleções Herbário Coleções Botânicas Coleta Equipamentos de Campo: Tesoura de poda Podão Desplantador Sacos plásticos e de papel de diferentes tamanhos Fita métrica Caderneta de campo, caneta de tinta indelével ou lápis GPS Binóculos Máquina fotográfica Luvas de couro Lupa de bolso Prensas de campo Líquido conservante Coleções Botânicas Coleta Material coletado: O mais completo possível Exemplar mais representativo No mínimo 5 exemplares de cada espécie Secagem Herborização • Depois de prensando, o material deve ser desidratado para sua conservação • O processo de secagem dura de 3 a 5 dias, a 60-70C • Constatação da secagem do material: folhas quebradiças Secagem Herborização • Depois de seco, material segue para freezer a -18C por 2 semanas. Pronto para a MONTAGEM! Descontaminação Herborização Montagem de exsicatas Herborização Montagem de exsicatas Herborização Tamanho e formato de uma exsicata Envelope para fragmentos Nº de acesso ou código de barras Etiqueta de herbário Etiqueta de Identificação posterior Fotografia (opcional) Partes dissecadas Herborizações especiais Plantas de grande porte: Arecaceae (Palmeiras) Bromeliaceae Plantas suculentas Orchidaceae Cactaceae Araceae Plantas aquáticas Lemnaceae Pontederiaceae Armazenamento de material • Os herbários devem possuir sistemas anti-incêndios e climatizadas Armazenamento de material Berlin 1943 Armazenamento de material Herbário Virtual Herbário Incorporação Os diferentes tipos de códigos 1. Código Internacional de Nomenclatura Botânica (incluindo algas procariotas e fungos). 2. Código Internacional de Nomenclatura Zoológica. 3. Código Internacional de Nomenclatura de Bactérias. 4. Código Internacional de Nomenclatura de Plantas Cultivadas. Categorias taxonômicas: Divisão (phylum, diviso) eg. Spermatophyta Classe (clasis) eg. Angiospermae Ordem (ordo) eg. Poales Família (familia) eg. Poaceae Tribo (tribus) eg. Paniceae Gênero (genus) eg. Urochloa Espécie (species) eg. Urochloa decumbens (Stapf.) Webster eg. Urochloa decumbens (Stapf.) Webster ssp. pauciflora DC. eg. Urochloa decumbens (Stapf.) Webster var. pauciflora DC. eg. Urochloa decumbens (Stapf.) Webster f. pauciflora DC. Estrutura do Código de Nomenclatura Botânica Revisto a cada 6 anos durante o Congresso Internacional de Botânica. Atual código 2012 (Código de Melbourne). 䇾International Code of Nomenclature for algae, fungi and plants䇿 Princípios: I. A Nomenclatura Botânica é independente da Zoológica e Bacteriológica; II. A aplicação de nomes de grupos taxonômicos é determinada por meio de tipos nomenclaturais; III. A nomenclatura de um grupo taxonômico está baseada na prioridade de publicação; IV. Cada grupo taxonômico tem apenas um nome correto, qual seja, o nome mais antigo que esteja conforme as regras, exceto em casos específicos; V. Os nomes científicos de grupos taxonômicos são tratados em latim, independente de sua origem; VI. As regras de Nomenclatura são retroativas, a menos que expressamente limitadas. Definições Gerais: 1. Nome: termo geral para designar um grupo taxonômico. 2. Epíteto: qualquer palavra subseqüente ao nome genérico. 3. Publicação efetiva: aquela feita mediante publicação e distribuição em matéria impressa à biblioteca de instituições públicas. 4. Publicação válida: três aspectos: 1. ser efetivamente publicada; 2. apresentar diagnose ou descrição em latim (agora pode ser em Inglês); 3. conter indicação do tipo nomenclatural. 5. Legitimo - todo nome publicado de acordo com as regras de nomenclatura botânica; 6. Nome correto: Nome que se aplica a uma determinada espécie! Tipos nomenclaturais: 1. Holótipo: espécime ou ilustração designado pelo autor na descrição original. 2. Isótipo: demais duplicatas do espécime tipo. 3. Síntipo: espécimes citados pelo autor quando o holótipo não é indicado. 4. Lectótipo: espécime ou ilustração selecionado como tipo quando o holótipo não foi designado. 5. Neótipo: espécime ou ilustração selecionado como tipo quando todo o material original estiver desaparecido. 6. Epítipo: espécime ou ilustração para servir como tipo interpretativo. 7. Parátipo: qualquer espécime citado na publicação original que não seja holótipo, isótipo ou síntipo. 8. Cleptótipo... – fragmento furtado de um tipo. Desenho Distribuição geográfica Variação foliar Nomes vernaculares x Nomes científicos Problemática: Apenas uma pequena parcela das plantas possuem nomes vernaculares. Nomes vernaculares possuemcaráter regional. Problemática: Uma mesma espécie pode ter mais que um nome vernacular Várias espécies podem ter a mesma denominação vernacular. Nomes vernaculares não indicam categoria taxonômica. Fabales Fabaceae Caesalpinioideae Caesalpinia Caesalpinia echinata Lam. Nomes vernaculares x Nomes científicos
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