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Unidade 1 – Sistemática, taxonomia e Evolução 1.1 - História e Importância da Sistemática Alguns autores consideram sinônimos os termos sistemática e taxonomia. Outros, porém, consideram que a Taxonomia seria uma ciência da Biologia responsável pelos estudos de classificação, seus princípios e regras, enquanto que a sistemática seria o estudo científico da variação e diferenciação dos organismos vegetais e do relacionamento existente entre eles. Em face a imensa diversidade do mundo natural, o homem instintivamente classifica, com o intuito principal de compreender o mundo que o cerca. Já na remota antiguidade, o homem aprendeu a reconhecer os tipos de plantas úteis como alimento, as que poderiam ser úteis como combustíveis, as medicinais, as venenosas, etc. Ao longo da história, surgiram numerosos sistemas de classificação, os quais costumavam ser agrupados em quatro categorias: os sistemas baseados no hábito das plantas, os sistemas artificiais, os naturais e os filogenéticos (em ordem cronológica). a) Sistemas baseados no hábito das plantas – Foram os menos elaborados. Fundamentado apenas nos hábitos das plantas (trepadeira, árvore, arbusto, etc.). Theophrastus (370-285) é o mais célebre deste período, sendo considerado o pai da botânica. Este sistema durou até metade do século XVIII. b) Sistemas artificiais – caracteriza-se por organizar os seres através da análise de uma ou poucas características. O sistema sexual de Lineu (Carl F. Von Linné, 1707-1778), publicado na obra “Species Plantarum” (1753), destaca-se como o mais difundido. Tal sistema de classificação baseava-se na posição do ovário e do número de estames. c) Sistemas naturais - Eram construídos com base num grande número de caracteres. Estes sistemas apareceram na segunda metade do séc. XVIII Neste período as teorias evolucionistas ainda eram desconhecidas. Surgiram como fruto do enorme contigente de novas espécies que passaram a ser conhecidas, devido às numerosas coleções que chegavam à Europa, provenientes dos países tropicais, o que estimulou um conhecimento mais detalhado da morfologia vegetal, especialmente após a melhoria do microscópio óptico. Prevaleceram até o surgimento do Darwinismo. Alguns nomes famosos relacionados a sistemas naturais são Lamarck, Jussieu, De Candole e Bentham & Hooker. d) Sistemas Filogenéticos – O surgimento e grande difusão das teorias de Charles Darwin sobre evolução das espécies, fez com que surgissem os sistemas filogenéticos que se fundamentavam nas relações genéticas entre os vegetais. Entretanto, reconhece-se que até hoje não existe um sistema totalmente filogenético, pois todos apresentam de alguma forma, um certo grau de artificialismo. Entre os sistemas filéticos conhecidos, pode-se citar: Eichler (1839-1887) – o autor, em sua obra, descrevia que a organização reprodutora mais complexa, representava um alto grau de processo evolutivo; Engler (1844-1930) – O seu sistema de classificação foi bastante difundido devido a riqueza de ilustrações, didática e facilidade de manuseio; Cronquist (1968), propôs uma classificação das Magliophyta, considerando diversos aspectos morfo-fisiológicos, em uma consistente linha filogenética. O sistema filogenético é o que predomina hoje e Cronquist foi o principal autor. Atualmente outra classificação está sendo utilizada e muita aceita pelos pesquisadores da área de Botânica que é o APG III, isso somente para o grupo de plantas que possuem flores, as Magnoliophytas. Antes das Magnoliophytas existem outras divisões. Distribuição da Divisão Magnoliophyta de acordo com CRONQUIST. Subclasses Subclasses Magnoliidae Alismatidae Hamamelidae Arecidae Caryophyllidae Commelinidae Classe Classe Magnoliopsida (Dicotiledônea) Liliopsida (Monocotiledônea) Dilleniidae Rosidae Zingiberidae Asteridae Liliidae Sistema APG (mais recente – filogenético, cladística e bases moleculares)/ Comparação com o Sistema de Cronquist: Categoria APG III Cronquist Reino Plantae Plantae Divisão ou Filo/clado Angiospermae Magnoliophyta Classe/clado Eudicotyledoneae/Monocotyledoneae Magnoliopsida/Liliopsida Subclasse/clado idae terminação idae Ordem ales terminação ales Família aceae terminação aceae Gênero Não há terminação padrão Não há terminação padrão Espécie Não há terminação padrão Não há terminação padrão Comparação entre os diferentes sistemas de classificação Sistemas Objetivos Características Artificial Praticidade, classificação rápida e fácil de realizar Utiliza o mínimo possível de caracteres, objetivos e fáceis de serem detectados. Fenético Agrupar organismos segundo sua máxima semelhança global Utiliza o maior número possível de características sem ponderá-las Filogenético Procura inferir a origem e relacionamento evolutivo dos grupos Utiliza caracteres derivados para reconhecer ancestrais comuns Descrição de alguns Métodos de Classificação: Método Tradicional Este é baseado numa comparação de semelhanças externas. Assim dependendo do ponto de vista do pesquisador poderemos adquirir muitas classificações distintas propostas para os mesmos grupos de organismos. Método Cladístico (Filogenético) O Método mais usualmente utilizado na classificação dos organismos é conhecido como cladística, ou análise filogenética, por chegar ao entendimento das relações filogenéticas. Ela tem uma abordagem que enfoca a ramificação de um grupo a partir de outro e identifica grupos monofiléticos, ou clados, que possuem atributos únicos (compartilhados). Em oposição temos os atributos compreendidos como estados de caracteres preexistentes ou ancestrais. Sistemática Molecular Durante a última década, a sistemática vegetal foi revolucionada pela aplicação de técnicas moleculares. As técnicas mais largamente usadas são aquelas para determinar a seqüência de aminoácidos e dos nucleotídeos nos ácidos nucléicos. Eles são fáceis de quantificar, fornecem potencialmente muito mais caracteres para análises filogenéticas e permitem a comparação de organismos que são morfologicamente distintos. 1.2- Regras de taxonomia e nomeclatura → Alguns termos da linguagem taxonômica Caracteres taxonômicos – são caracteres utilizados na classificação dos seres vivos. Um caráter é qualquer atributo de um ser vivo, que pode ser considerado separadamente ou comparado com outros de seres da mesma espécie ou de espécies diferentes. Identificação – é o processo para se conseguir a denominação de uma planta. Classificação – é a ordenação das plantas de maneira hierárquica, feita através do sistema de classificação que pode ser artificial, natural ou filogenético. Táxon - é um agrupamento taxonômico de qualquer categoria. Pode ser gênero, espécie, família etc. Plural: táxons ou taxa. → O Código Internacional de Botânica (categorias e táxons; processo de tipificação, escrita dos nomes científicos): A primeira tentativa para estabelecer regras de nomeclatura botânica foi realizada por Lineu, na obra Philosofia Botânica, publicada em 1751. Em 1867, foi elaborado o 1º Código Internacional no Congresso Internacional de Botânica, realizado em Paris. A partir de 1905 vários outros congressos foram realizados, possibilitando o aperfeiçoamento do Código Internacional. Ele está organizado em princípios, regras e recomendações., sendo atualizado a cada quatro anos durante os Congressos Internacionais, garantindo uma universalidade aos nomes dados aos diferentes táxons, conforme suas normas de nomeclatura. O Código está organizado em Princípios, Regras e Recomendações: Princípios - Estabelecem a estrutura do sistema nomeclatural. A nomeclatura botânicaé independente da zoologia. A determinação dos nomes é determinada por tipos nomeclaturais (exemplares que foram utilizados no trabalho de identificação). A nomeclatura de um grupo taxonômico baseia-se na prioridade de publicação. Cada táxon tem apenas um nome válido. Independente da sua origem, os nomes dos táxons são tratados como nomes latinos. As regras de nomeclatura têm efeito retroativo, exceto quando claramente limitadas. Regras – Ordenam os nomes existentes e orientam a criação de novos nomes. Artigo 1 – Os grupos taxonômicos de qualquer categoria constituem os taxa (singular – táxon). Artigo 2 – Cada indivíduo pertence a um certo número de categorias organizadas hierarquicamente, sendo a espécie a categoria mais elementar. Artigo 3 – As categorias fundamentais de táxon hierarquizadas de forma ascendente são: espécie, gênero família, ordem, classe, divisão. Artigo 4 – Se há necessidade de um maior número de categorias, seu nome se forma pela adição do prefixo sub ao nome da categoria, ou pela introdução de novos termos. Artigo 11 – Toda família ou táxon de categoria inferior só possui um nome correto. Exetuando-se algumas famílias com nomes alternativos. Art. 29 _ uma publicação é aceita quando impressa e distribuída às instituições de Botânica de acesso aos Botânicos e especialistas. Recomendações – Tratam de pontos secundários e indicam a melhor forma de um nome. 1) As seguintes terminações dos nomes designam as categorias taxonômicas em Angiospermas. 2) Gênero e espécie não têm terminações fixas. 3) O nome de uma planta é uma combinação de nomes binários, sendo o primeiro, o nome do gênero e o segundo o epíteto específico. Todo nome de espécie deve ser acompanhado pelo nome do autor da mesma, e deve aparecer destacado no texto. Ex: Cattleya labiata Lindl. 4) Quando uma espécie muda de gênero, o nome do autor do basiônimo (primeiro nome dado a uma espécie), deve ser citado entre parênteses, seguido pelo nome do autor que fez a nova combinação. Ex: Tabebuia alba (Cham.) Sadw.; basiônimo : Tecoma alba Cham. Unidades ou Categorias Taxonômicas Dentre as unidades ou categorias taxonômicas temos o Taxon que é a unidade de classificação dos seres vivos dentro de um sistema de categorias hierárquicas que constitui a sistemática e a taxonomia. Podemos entender como sinônimos uma unidade taxonômica ou subunidade. Ainda nas categorias temos o gênero tipo, o mais representativo, que é utilizado como ponto de referência nomenclatural de uma família, subfamília, subordem e ordem, utilizando o prefixo desse gênero. Exemplo de tipos de categorias na forma hierárquica: CATEGORIAS TERMINAÇÕES OU SUFIXOS DIVISÃO PHYTA SUBDIVISÃO PHYTINA CLASSE OPSIDA SUBCLASSE IDEAE ORDEM ALES SUBORDEM INEAE FAMÍLIA ACEAE SUBFAMÍLIA OIDEAE GÊNERO - ESPÉCIE - Espécie A espécie é escrita com dois nomes, isto é, binomial, conforme estabelecido por Linneu (1753). O primeiro é o nome do gênero (epíteto genérico), escrito com letra inicial maiúscula e o segundo é o nome ou epíteto da espécie (epíteto específico), escrito em minúsculo. Ele pode ser maiúsculo quando for substantivo próprio. Ex: Cattleya labiata Lindl. Escrita: Os nomes devem ser escritos em latim, se usar outra língua, o nome deve ter a terminação em latim; Nome de uma espécie é um binômio seguido pelo nome de seu autor para maior precisão; Destacar os nome nos textos para não serem confundidos, deixando-os grifados ou em itálico. → Conceitos importantes a) Sinonimia – é o fato de uma mesma espécie receber mais de uma denominação; b) Homonimia – ocorre quando espécies diferentes exibem a mesma denominação; c) Basonimia – é a troca de gênero de uma espécie identificada incorretamente. Algumas modificações na Nomenclatura Os nomes de taxa que não obedeciam ainda a regra de nomenclatura foram modificados e adequados as regras. Fazendo como uso principal o radical do gênero tipo. Famílias que sofreram modificações nomenclaturais Nome antigo da família Gênero tipo Nome novo da Família Compositae Aster Asteraceae Graminae Poa Poaceae Cruciferae Brassica Brassicaceae Palmae Areca Arecaceae Labiatae Lamium Lamiaceae Leguminosae Subfamílias à famílias Fabaceae, Mimosaceae, Caesalpinaceae Guttiferae Clusia Clusiaceae Umbelliferae Apium Apiaceae Outras alterações foram nas unidades superiores como a Divisão: Angiospermas passando para Magnoliophyta; Classe: Monocotyledoneae para Liliopsida; a Ordem: Scitamineae para Zingiberales. → Outra Classificação das Angiospermae (Magnoliophyta) Joly (1991) adota o sistema de Melchior (1964), uma adaptação do sistema de Engler, para a classificação das angiospermas. O sistema de Melchior admite na divisão Angiospermae duas classes: Dicotyledoneae e Monocotyledoneae: Subclasses Archichlamydeae Sympetalae Classe Classe Dicotyledoneae Monocotyledoneae Caracteres diferenciais entre as subclasses de Dicotyledoneae (Sistema de Engler): Órgão Archichlamydeae Sympetalae Flor Aclamídea Monoclamídea Diclamídea dialipétala Diclamídea gamopétala * Archichlamydeae – com corola dialipétala. Aclamídea – flor destituída de perianto; Monoclamídea – ausência de um dos verticilos florais, Diclamídea – presença de cálice e corola. * Sympetalae – Com corola gamopétala. Outras recomendações: Recomendações do Artigo 20: Nomes genéricos Terminação latina; Nomes que se adaptam a língua latina; Sem formar nomes longos e de pronúncia difícil; Sem combinar palavras de diferentes idiomas; Que indiquem afinidades a analogias; Não dedicá-las a pessoas fora da Botânica; Quando usar nome de pessoa, usar a forma feminina; Não usar nome semelhante derivado do epíteto de uma espécie do taxon. Recomendações do Artigo 23: Epítetos específicos Terminação latina; Não ser nomes longos e de difícil pronúncia; Sem combinar palavras de idiomas semelhantes; Não usar nomes de etiquetas ou correspondências, etc; Evitar palavras unidas por hífens; Evitar epítetos com o mesmo significado do nome genérico. 1.3. Processo de identificação e coleções científicas → Processo de Herborização a) Técnica de coleta – A coleta deve constar de pelo menos 5 espécimes com flores e frutos, se houver, para mostrar a variação da população e possibilitar a eficiência da identificação. Na ocasião da coleta deverão ser anotadas as características que são perdidas durante o processo de herborização, tais como a cor da flor, altura da planta, presença ou não de sistema subterrâneo, freqüência da espécie na área, tipo de vegetação local (mata, capoeira, cerrado, etc). Outras informações também são importantes para os pesquisadores, como o substrato em que a planta foi coletada, se é epífita, aquática, rupícola. Quanto a luminosidade, se é uma planta de luz (heliófila) ou de sombra (umbrófila). O porte da planta, se é uma árvore, arbusto, trepadeira, erva, liana. A origem, se é nativa da região, endêmica ou exótica. Os dados específicos de órgãos, como particularidades dos caule, aspectos da casca, indicar a presença de látex nas folha e ramos, cheiro, coloração da flor, odores, glândulas, grau de maturidade do fruto. Outras informações importantes no local de coleta são nome vulgar da planta e sua utilidade na região. b) Herborização – O material coletado deverá ser seco e para isso, é colocado entre o papel de jornal e o papelão e fechado em uma prensa. Cada amostra é acondicionada numa folha de jornal dobrada e o conjunto das amostras na prensa. As amostras podem ser secas em uma estufa ou ao sol, trocando-se o papel diariamente. Aumenta-se a eficiência da secagem interpondo-se entre asamostras, papel chupão e grades onduladas de alumínio. Em Excursões rápidas o material poderá ser trabalhado no laboratório. Em excursões longas, em locais sem estufa ou sol, o material poderá ser borrifado com álcool e vedado no saco plástico até a chegada no laboratório. c) Etiquetagem – Em cada material herborizado inclui-se uma etiqueta de coleta indicando todas as informações, como a data, local, nome do coletor, número da coleta, data e observações de campo. Cada coletor tem sua própria numeração, iniciada na primeira excursão em que tiver herborizado o material. Os frutos, bulbos, tubérculos ou mudas do material recebem o mesmo número de coleta. d) Montagem – Depois de herborizada, a planta é montada em uma folha de papel pardo (camisa) e fixada com uma fita adesiva ou costurada. Todas as amostras (exsicatas) de uma mesma espécie são colocadas no interior de uma folha dupla de papel pardo (saia) com o mesmo número. e) Identificação – O material deverá ser identificado até em níveis de família, gênero ou espécie, dependendo do objetivo do trabalho, utilizando-se chaves de identificação e bibliografias especializadas. e) Catalogação e registro - cada exsicata recebe um número de registro no herbário. A etiqueta do coletor que acompanha o material é transcrita para uma ficha de herbário, com todos os dados originais. No livro de registro, anota-se, por ordem numérica, o número de registro e dados da planta. O material incluído no herbário geral é de acordo com sua identificação, o qual deve ser organizado segundo um sistema de classificação. f) Conservação – O herbário deve ser conservado em latas ou armários fechados e com bastante naftalina ou cânfora, para evitar a proliferação de insetos. → Chave dicotômica Chama-se chave dicotômica ou chave de identificação, a descrições sistemáticas que permitem identificar os nomes dos taxas pertencentes a um determinado grupo. A chave oferece duas alternativas em cada ítem específico e cada uma das alternativas possibilita ir para a etapa seguinte. Em botânica, encontram-se chaves de identificação para família, gênero e espécie. As chaves seguem modelos tradicionais, como o sistema de Cronquist, para identificação de gênero com base na filogenética. e o mais recente, elaborado por Lorenzi , para identificação de famílias segundo o novo sistema de classificação APG II. Exemplo de chave para identificação de gênero seguindo o modelo de Cronquist: Família Crassulaceae DC. 1. Cálice tubuloso.....................................................................................Bryophyllum Salib. 1“ Cálice não tubuloso........................................................................................2 2. Pétalas concrescidas entre si 3. Até quatro pétalas; mais de cinco estames.................................Kalanchoe Adams. 3”. Sem o conjunto de caracteres 4. Folhas opostas ou verticiladas......................................................Cotyledom L. 4” Folhas alternas.............................................................................Echeveria DC. 2” Pétalas livres entre si 5. Pétalas membranáceas 6. Até cinco estames..........................................................................Cotyledom L. 6” Mais de cinco estames...............................................................Sedun Adans. 5” Pétalas carnosas............................................................................ Echeveria DC. → Tipos Nomeclaturais – A aplicação do nomes aos grupos taxonômicos, é realizado através de tipos nomeclaturais. Estes fazem parte dos princípios formulados pelo Código Internacional de Botânica. a) Holótipo – espécime eleito e citado pelo autor de uma espécie nova, na descrição original; b) Neótipo – espécime eleito para substituir o holótipo, no caso deste ter sido perdido ou destruído; c) Isótipo – espécime duplicata; d) Lectótipo – espécime eleita para representar o padrão (tipo) de uma espécie em que o autor, na descrição original, não elegeu o holótipo. e) Sintipo – conjunto de espécimes usado pelo autor de uma espécie nova, na descrição original. f) Parátipo – espécime citado pelo autor de uma espécie nova, na descrição original, juntamente com o holótipo. Evolução e Sistemática A sistemática é a área da Biologia que se preocupa principalmente em compreender a filogenia: história evolutiva das espécies de seres vivos. Sistemática evolutiva X sistemática filogenética ou cladística: Diferem nos critérios para se definir os táxons: a filogenética usa apenas as novidades evolutivas para formar grupos e há um método para se testar hipóteses de parentesco. A cladística foi introduzida a partir da divulgação dos trabalhos de Willi Hennig, em 1966. Sistemática Filogenética ou Cladística Entende-se que a diversidade de seres vivos é resultante de processos evolutivos e que esses processos ocorrem por anagênese e por cladogênese. As relações evolutivas entre os seres vivos são representadas por diagramas denominados cladogramas (clado = ramo), em que se destacam os pontos onde ocorreram os eventos cladogenéticos e se considera a anagênese como processo que origina as novidades evolutivas. A filogenia só pode ser reconstruída com base em caracteres derivados compartilhados. Anagênese e Cladogênese Anagênese: processo pelo qual um caráter surge ou se modifica numa população ao longo do tempo, sendo responsável pelas novidades evolutivas. Cladogênese: processo responsável pela ruptura da coesão inicial numa população, gerando duas ou mais populações que não mais se comunicam. Cladogramas Vamos trabalhar apenas com uma das formas de cladogramas: o enraizado. Definir a raiz, ou seja, onde o cladograma se inicia, pode ser feito de várias formas: analisando a ontogenia ou comparando os organismos que se pretende estudar (grupos internos) com outros grupos evolutivamente próximos, cuja cladogênese tenha sido anterior (grupos externos). Para cada caráter é destacada qual a condição ancestral (ou primitiva) e qual a condição derivada que surgiu a partir desta condição primitiva. Somente as condições derivadas são usadas para definir os agrupamentos. Somente são aceitos grupos monofiléticos: formados por organismos que compartilham a mesma condição derivada de um ou mais caracteres e que descendem de um ancestral comum exclusivo. Partes que compõem um cladograma: Raiz, ramos, nós e terminais. Os grupos de seres vivos compõem os terminais nos cladogramas. Os ramos são as linhas do cladograma. Nó: ponto de onde partem as ramificações. Representa o ancestral comum hipotético para todos os grupos acima dele. Os grupos acima de cada nó são monofiléticos. Cada nó simboliza um evento cladogenético. Conceitos de espécie Conceito biológico: organismos capazes de se reproduzir e dar origem a descendentes férteis. Conceito filogenético: população ou grupo de populações definidas por uma ou mais condições derivadas. 1.0 Adaptações Reprodutivas São aquelas que ocorrem nos órgãos reprodutivos de uma planta, isto é, nas flores, frutos e sementes. Uma das principais adaptações envolvendo órgãos reprodutivos é a que envolve a dispersão de sementes. Segundo Raven et al. (1996), os frutos e flores evoluíram em relação a seus agentes dispersores, num sistema de co‐evolução com muitas modificações em relação aos diferentes agentes dispersores. 1.1 Polinização É o processo de transferência do pólen do órgão masculino (antera) ao órgão feminino (estigma) da flor que resulta na fertilização do óvulo e conseqüentemente, no desenvolvimento do fruto e da semente. a) Polinização direta ou (autogamia). Quando a transferência do pólen ocorredas anteras de uma flor até o estigma da mesma flor ou de outra flor do mesmo indivíduo. É denominada por autopolinização. b) Polinização cruzada (alogamia). Quando o pólen é transferido para o estigma de outra flor, em indivíduos diferentes. Sendo denominada polinização cruzada. 1.2 Evolução Anos de co‐evolução entre planta e agente polinizador, favoreceram adaptações morfológicas, fisiológicas e comportamentais, que em alguns casos tiveram como consequência uma dependência tão estreita que a extinção de um leva a extinção do outro. Entre as Gimnospermas, a polinização é quase sempre anemófila. É provável que isso seja consequência do momento em que estas plantas evoluíram, quando não haviam insetos especializados na coleta de pólen. A pequena variedade de meios de polinização neste grupo reflete‐se na pouca variação morfológica de suas estruturas reprodutivas. Em contraste, nas Angiospermas o surgimento de flores coincidiu com o surgimento de abelhas, borboletas, mariposas, aves e mamíferos, e a estrutura reprodutiva destas plantas foi selecionada de forma a atrair estes animais comestíveis, glândulas de perfume, óleo e resina. O sucesso das Angiospermas entre os outros grupos vegetais, no que se refere à polinização, deve‐se, entre outros fatores, à variedade morfológica das flores e sua capacidade de adaptação a diferentes agentes polinizadores. 1.3 Síndromes florais ou de polinização É o conjunto floral que favorece a relação com um determinado polinizador, como cor, simetria, tamanho da flor, comprimento do tubo da corola, perfume. 1.4Agentespolinizadores a) Anemofilia Flores desprovidas de envoltórios vistosos e de nectários; São comuns nas espécies de coníferas, em locais montanhosos e também em campoabertos; Grande produção de pólen, pequenos e leves, dotados de câmaras de ar; Filetes longos, estigmas plumosos ou com uma superfície ampla; situadas nas pontas dos galhos; Anteras com filetes longos e flexíveis, que oscilam com o vento, facilitando dispersão; Estas árvores freqüentemente têm flores pequenas com simetria radial e cores pálidas; São hermafroditas ou monóicas (unissexuadas, masculinas ou femininas) e produzem muitas flores num curto intervalo de tempo; A falta de vento na floresta tropical úmida, a diversidade e estrutura, promovem a zoofilia. Este fato deve ser considerado no planejamento e implementação das políticas de conservação; Pólen b)Hidrofilia Um exemplo típico é a Valisneria spiralis: flor feminina flutua, presa por um pedúnculo espiralado e a masculina se destaca, sobe e flutua, graças ao ar que existe no botão, até encontrar a feminina. C) Entomofilia Termo geral para todos os meios de polinização através de insetos; Flores com elementos atrativos, como a corola e brácteas vistosas; Odor característico, servindo de aviso ao polinizador da existência de néctar e pólen comestíveis. ‐ Melitofilia (Efetuadas por abelhas,vespas e formigas): Muitas flores melitófilas apresentam corola tubular, com simetria bilateral (zigomorfia); Ampla plataforma de pouso com guia de néctar; Algumas vezes, as flores de uma dada síndrome podem não ser visitadas por polinizadores de outras; Por exemplo, o vermelho não é nítido para as abelhas; Quilha bem desenvolvida, que protege as estruturas férteis e o néctar no fundo do tubo da corola, principal recurso procurado pelas abelhas; Flores amarelas, violetas ou azuis, com guias de néctar e odores doces; Nunca são puramente vermelhas, que é uma tonalidade não percebida pelas abelha São visitantes florais por excelência, no sentido que dependem exclusivamente das flores como fontes de alimento, quase sem exceção; A melitofilia é uma das síndromes mais amplas e complexas; Nas flores, as abelhas coletam pólen como fonte de proteína e néctar como fonte de carboidratos, além de óleos, resinas, evitando as flores que produzem apenas pólen; ‐ Lepidopterofilia (por borboletas e mariposas): Flores geralmente tubulares e estreitas, de forma que apenas a probóscide do polinizador atinge o néctar ou flores eretas, radiais, achatadas na parte superior da corola; Frequentemente flores de hábito pendente ou horizontal; ‐ Psicofilia (por borboletas): Flores de antese diurna, com cores chamativas (amarelo, roxo, azul, podendo ocorrevermelho); Sem perfume, odor fraco geralmente fresco, agradável; Néctar bem escondido em tubos; Muito néctar; guias de néctar simples ou fendas adaptadas à probóscide; frugívoras e nectarívoras. As que se alimentam de néctar e/ou pólen são as nectarívo-ras ao visitar as plantas podem realizar a polinização; ‐ Falenofilia (por mariposas): Flores de antese noturna, brancas e fortemente perfumadas com odor adocicado; Miofilia(por moscas): Há variedade de formas de flores incluídas nesta categoria, que corresponde à diversidade de hábitos encontrados entre os dípteros polinizadores; Flores com néctar de fácil acesso (a probóscide das moscas geralmente é curta); Com odores doces ou podres; Raramente são visitadas exclusivamente por moscas; Antese diurna; Amarelas, brancas ou azuis; Flores geralmente actinomorfas, abertas até tubulosas, Geralmente com pouco néctar; Flores pequenas; Adaptações florais da Sapromiofilia (polinização por moscas varejeiras): A família da espécie Aristholochia, coevoluiu com espécies de borboletas que depositam seus ovos na planta e cujas larvas se alimentam das folhas. Ao assimilarem alcalóides, elas se tornam venenosas a eventuais predadores. As flores podem variar bastante na família, tanto em relação à forma quanto ao tamanho, chegando a cerca de 1 m em A. gigantea (papo‐de‐peru). A cor, a textura e o odor de putrefação ou de fezes presente nas flores de várias espécies caracterizam a sapromiofilia, típica na família. Tricomas rígidos e retrorsos na região estreita no interior do tubo garantem que os polinizadores permaneçam na flor até a liberação do pólen. Cantarofilia (besouros): Flores abertas, produzem grande quantidade de pólen e frequentemente são robustas Com odor de frutos frescos ou em decomposição; Antese diurna; Odor forte; Cor clara, geralmente branco ou esverdeado; Pétalas e sépalas geralmente carnosas; Flores isoladas, geralmente grandes e actinomorfas; Néctar e pólen acessíveis; Geralmente com muito pólen e sem guia de néctar; Quiropterofilia: As flores de morcego abrem à noite; São muito robustas com forte pedúnculo e corola ampla; Perfume muito forte de fermentação ou de peixe fresco e coloração clara, já que esses animais têm a visão pouco desenvolvida; Flores muitas vezes semelhantes às polinizadas por aves, mas grandes, robustas, com secreção abundante de néctar, que é muito diluído; Apresentam antese noturna e são geralmente brancas ou esverdeadas. Tubo floral largo e bem expostas; A quiropterofilia é relativamente comum em Cactaceae, Bromeliaceae, Caesalpiniaceae, Bombacaceae e Bignoniaceae, e está amplamente distribuída pela flora. Ornitofilia: Secretam muito néctar, que é mais diluído em relação às flores polinizadas por abelhas e mantido de maneira que dificulte o acesso de animais menores como abelhas e besouros (por exemplo, a posição pendente); Paredes das flores resistentes, filetes rígidos ou unidos, néctar escondido; Ausência de odor; Néctar abundante; A distância entre néctar‐órgãos sexuais pode ser grande; Os beija‐flores têm o sentido do olfato pouco desenvolvido, mas visão aguçada e, com seus longos bicos, são especialmente atraídos para flores tubulares, vermelhas, alaranjadas e sem cheiro,que se abrem durante o dia, como em mulungu (Fabaceae),várias bromélias (Bromeliaceae) e heliconias (Heliconiaceae) e Hibiscus(Malvaceae). A "plataforma de pouso" que existe em flores polinizadas por insetos também está ausente. → Conceito de espécie Conceito biológico de espécie - Uma espécie pode ser definida como um grupo de populações naturais cujos membros podem cruzar entre si, gerando descendentes férteis. Conceito morfológico de espécie – espécies biológicas são identificadas segundo uma avaliação de suas diferenças morfológicas, estruturais e anatômicas. Taxonomistas - o conceito de espécie baseado nas características morfológicas. Ou ainda, o conceito filogenético de espécie, baseado na história evolutiva das populações. Especiação - formação de novas espécies / as populações que compartilharam em outro tempo um conjunto gênico comum devem estar reprodutivamente isoladas uma das outras e sujeitas a pressões seletivas diferentes. Especiação / outros fatores - mutações, processos adaptativos condições ambientais novas. Radiação adaptativa - Ocorrendo isolamento reprodutivo, os grupos separados da população original podem acumular diferenças adaptativas e originar novas espécies. Especiação alopátrica – isolamento reprodutivo, que poderá ocorrer através da separação geográfica de uma população de organismos Especiação simpátrica - Quando ocorre a especiação sob outras condições e sem o isolamento geográfico Especiação Simpátrica - Pode ser representada pela poliploidia. Poliploidia - organismos que possuem mais de dois conjuntos de cromossomos. Surgem como resultado da não separação dos cromossomos homólogos, podendo originar gametas diplóides. A união desses gametas, produzidos pelo mesmo indivíduo ou por indivíduos diferentes da mesma espécie, irá produzir um indivíduo autoplóide ou tetraplóide. Este indivíduo é capaz de reproduzir-se sexualmente, mas está reprodutivamente isolado da espécie parental diplóide. a) Autopoliploidia - a poliploidia que leva à formação de novas espécies como resultado da duplicação do número de cromossomos em indivíduos de uma espécie é chamada autopoliploidia. b) Alopoliploidia –cruzamento entre duas espécies diferentes, produzindo um híbrido interspecífico. Os híbridos formados serão estéreis, pois não há cromossomos homólogos para o emparelhamento não há gamentas viáveis. Se ocorrer a autopoliploidia e as células resultantes se dividirem ele produzirá um novo indivíduo que terá o dobro de cromossomos de seus parentais. Ele estará isolado de sua linhagem parental e os seus cromossomos poderão emparelhar-se, e a fertilidade é restaurada. É uma nova espécie capaz de se reproduzir. Convergência • Isolamentos levaram formas de vida em lugares únicos da terra. Formas de vida em muitas regiões, condições ambientais semelhantes em cada uma das regiões, também levaram à evolução de soluções semelhantes. • As plantas que habitam as áreas com climas sub-tropicais na América central e Leste da África, tem origens diferentes, refletindo mais de 100 milhões de isolamento, mas compartilham formas de crescimento semelhantes às condições áridas. 1‐ Relação Filogenética Homologia Caracteres homólogos caracteres que se em duas ou mais espécies retrocedermos até à espécie troncal são o mesmo caráter. Podem ter surgido da espécie troncal sem ou com transformações evolutivas. Homólogo é o mesmo órgão em diferentes animais, podendo ser apresentado com variedade de formas e funções. Como por exemplo, as patas de todos os quadrúpedes, as asas das aves com as mãos humanas, o pêlo dos mamíferos com as penas das aves, etc. As folhas, os cotilédones, as brácteas, e as brácteas florais têm funções e aparências diferentes, mas todas estas estruturas se originaram de modificações da folha. Tais estruturas têm uma origem comum, não necessariamente a mesma função. A homologia é a base de trabalho em sistemática filogenética. Para o reconhecimento de homologias é possível formular hipóteses. Esses são os atributos sobre os quais os sistemas evolutivos de classificação devem ser construídos. Apomorfia Num caráter que evolui numa determinada direção, a forma primitiva denomina‐se plesiomorfia e a novidade evolutiva é a apomorfia.. O conceito de apomorfia é definido como uma característica derivada. As novidades evolutivas (apomorfias) que interessam são apenas aquelas que se encontram fixas geneticamente e por outro lado são comuns na espécie estudada. Autapomorfia Os caracteres apomórficos, característicos de um grupo monofilético e presentes exclusivamente nesse grupo, denominam‐se caracteres autapomórficos de um grupo monofilético. autapomorfias são apomorfias que pertencem de forma exclusiva a um grupo monofilético. Sinapomorfia A presença de caracteres apomórficos em várias espécies denomina‐se sinapomorfias. É uma apomorfia compartilhada por um grupo monofilético. Apomorfia, autapomorfia e simplesiomorfia fazem referência às mesmas novidades evolutivas. Uma sinapomorfia para um grupo desse monofilo ou uma autapomorfia para o monofilo completo. Simplesiomorfia Partilha de caracteres homólogos primitivos Plesiomorfia Plesiomorfia De um par de homólogos, o caráter plesiomórfico é o caráter que surge no tempo em primeiro lugar e que dá lugar a outro, apomórfico. Um caráter plesiomórfico é relativo a um determinado nível. Um caráter A pode dar lugar a um apomórfico A’ e este produzir outro A” A’ é apomórfico relativamente a A e plesiomórfico relativamente a A” Homoplasia (Analogia) É o oposto de Homologia. São caracteres que não correspondem ao mesmo caráter quando se retrocede até à espécie troncal comum. Estruturas são ditas análogas e resultam de evolução convergente. As asas de uma ave e as de um inseto são análogas e não homólogas. São estruturas que podem ter uma função e uma aparência externa semelhantes, mas com um passado evolutivo diferente. Ex: O espinho de um cacto (folha modificada) e o espinho de uma euphorbiaceae (caule modificado.) Convergência Os caracteres convergentes são similares na estrutura e função, porém surgiram como resultado de adaptações semelhantes entre espécies diferentes. A convergência tem origem caracteres ancestrais diferentes. Por exemplo, as asas de um inseto e as de uma ave são convergentes; a sua função é a mesma, mas a sua história evolutiva é diferente. Se a convergência ocorre em grupos próximos então se trata de paralelismo.É um caso de convergência morfológica devido a um sistema devida semelhante, com as mesmas necessidades de adaptação. 2 ‐ Etapas para construção do cladograma • ‐ Buscar características homólogas (a mesma origem ontogenética, podendo ou não apresentar a mesma função); • ‐ Comparar estruturas homólogas; • ‐ Um engano poderá comprometer a análise sobre a evolução; • ‐ Formular hipóteses de como uma estrutura evoluiu, se modificou ao longo do tempo; • ‐ As modificações ocorrem durante a ANAGÊNESE; • ‐ Os caracteres podem ser diferenciados em mais antigos (plesiomórfico) e derivados, mais recentes (apomórficos); Uma apomorfia modifica‐se a partir de uma plesiomorfia; • ‐ O processo evolutivo é um conjunto de anagênese intercalada com um conjunto de cladogênese; • Se duas espécies apresentam o estado de caráter derivado (apomorfia), sugere que elas receberam o ancestral comum e exclusivo, onde o estado primitivo se modificou, durante a anagênese, no seu estado derivado. Este estado derivado compartilhado por duas ou mais espécies é denominado Sinapomorfia; • A sinapomorfia sugere a existência de ancestrais comuns exclusivos, o que indica maior relacionamento de parentesco entre os táxons que compartilham; Construímos o padrão filogenético de um grupo a partir da identificação de estados de caráter derivados compartilhados (sinapomorfias); • Para distinguir entre umaapomorfia e plesiomorfia, temos alguns métodos que podem ser utilizados: polarização de caráter; • Pode‐se recorrer ao método ontogenético ou o método do grupo externo; 3 ‐ Relações Filogenéticas Grupo‐Irmão – O conceito de parentesco pode ser representado. O salmão e o lagarto compartilham o mesmo ancestral X, que por sua vez não é compartilhado pelo tubarão. O tubarão está mais próximo do grupo‐irmão salmão+ lagarto, porque compartilham o mesmo ancestral Y. 4 ‐ Método do grupo Externo • Em táxons com um estado de caráter X outros com caráter Y, observar estas características, ou o estado de caráter em um táxon a parte, externo, mas que seja próximo do grupo. • O estado verificado no grupo externo será primitivo, plesiomórfico e o estado diferente daquele observado no grupo externo será o derivado, apomórfico, indicando que os táxons do grupo compartilham a apomorfia e que possuem um ancestral comum exclusivo. Apresentando uma maior relação de parentesco. • Aceita‐se o grupo externo com características plesiomórfica, como sinal de parcimônia, economia. A hipótese parcimoniosa é a mais econômica. • A transformação de um caráter em estado primitivo para um estado derivado se dá através de uma mutação inicial, adaptação, seleção, durante a anagênese. As mutações ocorrem ao acaso. O esperado é que as transformações de um caráter ocorram uma única vez. Isto é parcimônia. • Se o caráter do grupo externo é o primitivo, então admite‐se uma única transformação do caráter, do estado primitivo para o derivado, durante a anagênese do ancestral exclusivo dos táxons incluídos, que apresentam agora como apomórfico. • Obs: Se o caráter for modificado mais de uma vez, em dois ou mais momentos diferentes da evolução, tanto do seu estado derivado ou do seu estado primitivo, pode ocorrer uma homoplasia. Evolução homoplástica. A partir do mesmo estado primitivo surge duas ou mais vezes o mesmo estado derivado. 5‐ Matriz de Caracteres A matriz de caracteres será uma tabela onde serão cruzadas as informações entre os táxons e os estados dos caracteres. Nessa etapa, como o próprio nome indica, lista‐se os caracteres estudados, geralmente incluindo‐se os estados plesiomórfico e apomórficos separados por barra oblíqua, ou ao menos o apomórfico. Essa matriz inicial pode ser transformada em uma Matriz Polarizada, onde os estados dos caracteres serão substituídos por códigos numéricos (números). Por convenção atribuí‐se aos estados plesiomórficos o código 0 (zero) e aos estados apomórficos o código 1 (um). 6‐ O Princípio da parcimônia • O Princípio da parcimônia é uma regra científica que postula "que se existem duas respostas a um problema ou a uma questão, então a mais simples das duas é a mais correta. Na Sistemática Filogenética (Cladística) a reconstrução filogenética que requer menos "passos evolutivos" é mais parcimoniosa que outra que requer mais "passos". • Para a grande maioria dos caracteres, assume‐se que cada um deles surgiu uma única vez na história evolutiva daqueles grupos e foi retido por todos os descendentes. Todavia, os dados disponíveis nem sempre sugerem a formação dos mesmos agrupamentos. • A análise cladística ordena as sinapomorfias de modo a obter uma classificação hierárquica (árvores) dos taxa terminais em estudo, recorrendo, sempre, à "via mais simples", ou seja, baseando‐se no princípio da parcimônia. Esquema de Argumentação • Hennig (1966) denominou esquema de argumentação o processo que estabelece a hipótese de qual de dois caracteres é o apomorfo. Trata‐se de uma série de deduções lógicas baseadas nas definições filogenéticas das homologias: apomorfas e plesiomorfas. Se o caráter 1 no taxon X e o caráter 1 no taxon Y são sinapomorfos no nível composto por X, Y e Z, então X e Y partilham um ancestral comum a ambos, não compartilhado por Z . Se outro caráter, 2, é partilhado apenas por X e Y, então fica corroborada a hipótese estabelecida com o caráter 1. Se, pelo contrário, o caráter 2 é partilhado por X e Z, mas não por Y, surge uma conflito que se pode sintetizar em: Se o caráter 1 é uma verdadeira sinapomorfía, então X e Y partilham uma única espécie ancestral e Z não. O caráter 2 é uma homoplasia. O caráter 1 é uma sinapomorfía entre X e Y. X y Z não partilham um ancestral único. Como ambas as opções não podem estar simultaneamente corretas pode deduzir‐se que uma das duas é falsa ou são as duas. Pode‐se agora juntar um terceiro caráter‐caráter 3. Este está presente em X e Y e não em Z, ou em qualquer outro taxon . Isto permite eliminar a hipótese de 2 ser uma sinapomorfia. O que será então o caráter 2? O caráter 2 é uma homoplasia. As espécies X e Y têm um antecessor comum não compartilhado. Pode ser uma homoplasia, um caso de convergência. Pode ser uma simplesiomorfia, ou seja, um caráter primitivo que a espécie Y perdeu. O caráter 2 é uma simplesiomorfia que teve origem antes da separação dos três taxa, posteriormente o taxon Y perdeu-a. SÍNDROME FLORAL ABERTURA COR ODOR FORMA NÉCTAR Besouros (Cantarofilia) (Cantarofilia) Dia/noite; às vezes com termogênese Opaca ou branca Adocicado Simetria radial; Carnosas, grandes Ausente Moscas (Miofilia) Dia/noite Variável, mas principalmente cores claras Variável Simetria radial; corola pouco profunda Abundante Abelhas (Melitofilia) Dia ou mais raramente à noite Cores vivas, menos vermelho; emissão de UV e guia de néctar Adocicado Simetria bilateral ou, menos comum radial; achatada ou com tubo longo. Abundante Mariposas (Falenofilia) Noite Branca ou verde pálido Adocicado Simetria radial; Abundante Borboletas (Psicofilia) Dia ou mais raramente à noite Variável; mais comum tons rosados Adocicado Simetria radial; corola longa, pequenas Abundante Morcegos (Quiropterofilia) Noite Parda e opaca ou esverdeada Bolor Simetria radial; achatada ou tubular; estames em pincel. Muito pólen; robustas Abundante Beija-flores Dia Brilhante; comum Ausente Simetria radial ou zigomorfa Abundante
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