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INTRODUÇÃO A SISTEMÁTICA VEGETAL E FILOGENÉTICA PROF. MARCOS JOSÉ DA SILVA PRINCÍPIOS DE CLASSIFICAÇÃO: TAXONOMIA E SISTEMÁTICA TAXONOMIA SISTEMÁTICA ELABORA AS LEIS DA CLASSIFICAÇÃO CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS IDENTIFICAÇÃO NOMENCLATURA CLASSIFICAÇÃO ORDENAÇÃO DAS PLANTAS EM UM TÁXON ATRIBUIÇÃO DE NOMES, CONFORME NORMAS ESTABELECIDAS PELO CINB. Comparação com materiais de herbários Envio a especialistas Uso de chaves dicotômicas RECONHECER COMO IGUAL OU SEMELHANTE A ALGO JÁ CONHECIDO. A NOMENCLATURA BOTÂNICA ESTÁ BASEADA EM 6 PRINCÍPIOS: 1. A Nomenclatura Botânica é independente da Zoológica. 2. A aplicação de nomes é determinada por meio de tipos nomenclaturais* 3. A nomenclatura de um grupo taxonômico baseia-se na prioridade de publicação. 4. Cada táxon tem apenas um nome válido. 5. Independentemente de sua origem os nomes dos táxons são tratados como nomes latinos. 6. As regras de nomenclatura são retroativas, exceto quando claramente limitadas. O CÓDIGO INTERNACIONAL DE NOMENCLATURA BOTÂNICA UNIVERSALIDADE E ESTABILIDADE PRÍNCIPIOS, REGRAS E RECOMENDAÇÕES NOMENCLATURA BASEADA NO SISTEMA BINOMIAL - LINNAEUS 1753 (SPECIES PLANTARUM) UM NOME DE UMA PLANTA É UMA COMBINAÇÃO BINÁRIA: 1° NOME = NOME DO GÊNERO 2° NOME = EPÍTETO ESPECÍFICO 1° + 2° NOME = NOME DA ESPÉCIE REGRAS ESTABELECIDAS PELO CÓDIGO INTERNACIONAL DE NOMECLATURA BOTÂNICA: Todo nome deve ser acompanhado pelo nome do autor da espécie e deve ser destacado no texto: Phyllanthus niruri L. GÊNERO EPÍTETO ESPECÍFICO AUTOR ESPÉCIE CATEGORIAS TAXONÔMICAS REINO = PLANTAE DIVISÃO = MAGNOLIOPHYTA (ANGIOSPERMAE) OPHYTA CLASSE = MAGNOLIOPSIDA OPSIDA SUBCLASSE = ROSIDAE IDAE ORDEM = FABALES ALES FAMÍLIA = FABACEAE ACEAE SUBFAMÍLIA = PAPILIONOIDEAE OIDEAE TRIBO = MILETTIEAE EAE GÊNERO = LONCHOCARPUS Subgênero = LONCHOCARPUS Secçãoões = PUNCTATI ESPÉCIE= Lonchocarpus punctatus Kunth Subespécie = L. punctatus subsp. berriozabalensis M. Sousa Variedades = Obs: 1 - Categorias em vermelho não são obrigatórias 2 - Acima da categoria gênero existem terminações peculiares paras as categorias taxonômicas. TIPIFICAÇÃO TYPUS: espécime conservado num herbário no qual foi baseado a diagnose original. HOLOTYPUS: Exemplar escolhido pelo autor como modelo para descrição da espécie e mencionado por ele na descrição original. ISOTYPUS : Duplicata do holotypus PARATYPUS: Qualquer exemplar citado ao lado do holotypus numa descrição original, mas que não seja da mesma série dele. SYNTYPUS: Qualquer exemplar de uma série de exemplares citados pelo autor, sem especificação do holotypus. LECTOTYPUS: Syntypus escolhido como holotypus, quando o autor deixou de mencionar o holotypus. NEOTYPUS: Tipo criado quando o holotypus ou coleções associadas foram perdidas Processo de designação de um tipo nomenclatural. Tipo nomenclatural é o elemento ao qual o nome de um táxon está permanentemente ligado. 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 N.V. pau-brasil DEFINIÇÕES GERAIS 1. NOME: termo geral usado 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; 3. conter indicação do tipo nomenclatural. 5. NOME LEGÍTIMO: todo nome publicado de acordo com as regras de nomenclatura botânica, destacando-se a publicação válida e o princípio de prioridade. PARA QUE CONHECER A DIVERSIDADE DIVERSIDADE BIOLÓGICA? COMPREENSÃO DO MUNDO QUE O CERCA: USUFRUTO OU MANIPULAÇÃO: PRIMÓRDIOS DA HUMANIDADE HOMEM: DESCOBERTA DA UTILIDADE DAS ESPÉCIES: ALIMENTAÇÃO, CURA DE DOENÇAS, COMBUSTÍVEL, VENENO. CLASSIFICAÇÃO NATURAL - Afinidade natural das plantas ARTIFICIAL - um único caráter FILOGENÉTICO - Relações filogenéticas 1. TIPOS DE SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO pragmática, baseada em poucos caracteres * baseada em conjuntos de caracteres * busca refletir a idéia de um autor acerca da natureza (evolutivas ou não) * baseada no método cladístico * Agrupamento por descendência e ancestralidade Os “sistemas“ de classificação podem ser organizados na seguinte ordem cronológica: BOTÂNICA CLÁSSICA (370 a.c. a 1582) 1a. Fase: Primeiras classificações 2a. Fase: Herbalistas BOTÂNICA FUNDAMENTAL (1583 a 1883) 3a. Fase: Primeiras classificações taxonômicas 4a. Fase: Classificações Pós-Lineanas Carolus Linnaeus (1753) BOTÂNICA MODERNA (1884 – presente) 5a. Fase: Classificações Pós-Darwinianas 6a. Fase: Classificações modernas 7a. Fase: Classificações filogenéticas Charles Darwin (1869) APG (1993, 1998, 2003) Willi Hennig (1950, 1966) 2. Histórico da sistemática vegetal 1ª fase: classificações clássicas - criação de grupos baseados no hábito e no tipo de inflorescência - descreveu ca. 500 plantas - De Historia plantarum: gêneros Daucus e Narcissus Pedanios Dioscorides (1º século d.C.): - Materia Medica - ca. 600 plantas de interesse medicinal -- Obra de referência durante 16 séculos ! Theophrastus (372 a 287 a.C.): “Pai da Botânica” SYSTEMA NATURAE (1735) - base para classificação de vegetais, animais e minerais - reconhecimento de sexo nas plantas Carolus Linnaeus (1707-1778): “pai da taxonomia animal e vegetal” -Hortus Uplandicus (1730) 4ª fase: Lineu e seus discípulos Carolus Linnaeus (1707 - 1778) – Considerado o fundador da taxonomia moderna, botânica e zoológica, criador do sistema de nomenclatura utilizado até hoje. CAROLUS LINNAEUS (1707-1778) Arthur Cronquist (1919-1992): - An integrated system of classification of flowering plants (1981) Magnoliopsida LiliopsidaDicotiledôneas: 64 ordens e 318 famílias Monocotiledôneas: 19 ordens e 65 famílias ● Caracteres anatômicos, endosperma, química, morfologia órgãos reprodutores, etc. 8ª fase: sistemas de classificação contemporâneos - subclasses: idae Willi Hennig (entomologista) 1950: elaborou a cladística O que é a cladística? No que se baseia a cladística? Qual é o princípio da cladística? 1- Cladística – Método sistemático - sistema natural - grupos monofiléticos - critério de parcimônia 2- mudanças nos estados de caracteres ao longo da evolução, fundamentalmente nas novidades evolutivas. 3 - provar que a relação filogenética entre diferentes táxons é fornecida somente quando eles compartilham os mesmos caracteres derivados, isto é, sinapomorfias E u d ic o tile d ô n e a s E u d ic o tile d ô n e a s c e n tra is A s te ríd e a e R o s id e a e Monocotiledôneas Eumagnoliideae Sistemas de Classificação - Função prática e sintética de um SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO ? Fornecer uma classificação que expresse tanto quanto possível as relações naturais entre os organismos. Refletir a história evolutiva dos grupos. Fornecer um método para a identificação e comunicação, ou seja, chaves de identificação e descrições dos táxons. Predição D V W X Y ZA B C E Filogenia - Diagrama que ilustra a história evolutiva dos vários organismos - Pode ser reconstruída com base em vários tipos de caracteres (especialmente morfológicos e moleculares) - Uma série de utilidades: sistemática, evolução, ecologia, biogeografia e conservação Grado: grupo não-monofilético, constituído por um ancestral mas não por todos os seus descendentes Terminologia das árvores Taxon C Taxon B Taxon A Ramos Comprimento do ramo Nó NÓ: Uma unidade taxonômica (“OTU: operational taxonomic unit”) • Pode ser uma espécie, uma população, um indivíduo ou um gene • Nós externos representam táxons existentes • Nós internos representam táxons ancestrais (inferidos) RAMO: Uma linha que define o parentesco entre os táxons em termos dos seus ancestrais e dos seus respectivos descendentes COMPRIMENTO DO RAMO: Representa a quantidade de mudanças que ocorreram ao longo de um ramo Terminologia das árvores Taxon C Taxon B Taxon A Clado Raiz CLADO: Um grupo que contém um ancestral comum e todos os seus descendentes RAIZ: O ancestral comum de todos os táxons na árvore TOPOLOGIA: O padrão de ramificação geral da árvore D V W X Y Z A B C E Grupo Monofilético Inclui um ancestral e todos os seus descendentes D V W X Y Z A B C E Grupo Parafilético Inclui um ancestral e alguns dos seus descendentes (mas não todos) D V W X Y Z A B C E Grupo Polifilético Um grupo derivado a partir de mais de um ancestral comum Um grupo que não comparte o ancestral comum mais recente “DICOTILEDÔNEAS” SÃO PARAFILÉTICAS. AS EU DICOTILEDÔNEAS SÃO MONOFILÉTICAS “PIPERALES + ROSALES FORMAM UM GRUPO POLIFILÉTICO Apomorfia: estado de caráter derivado Plesiomorfia: estado de caráter ancestral Sinapomorfia: estado de caráter derivado compartilhado Simplesiomorfia: estado de caráter ancestral compartilhado Homoplasia: Paralelismo: Reversão: similaridade que surgiu por paralelismo ou reversão estado de caráter derivado que volta ao estado de caráter ancestral origem diferente de um estado caráter em dois ou mais organismos ALGUNS TERMOS IMPORTANTES EM SISTEMÁTICA FILOGENÉTICA GRUPOS IRMÃOS: Cada uma de duas linhagens que compartilham de um ancestral comum = CARACTERÍSTICA DERIVADA (NOVA) ESPORÓFILO ------------------------------> CARPELO (CARACTERÍSTICA ANCESTRAL) (APOMORFIA) APOMORFIA óvulos PRESENÇA DE CARPELOS - UMA APOMORFIA PARA AS ANGIOSPERMAS. Folha carpelar com óvulos = esporófilo Carpelo PLESIOMORFIA APOMORFIA GINECEU APOCÁRPICO Condição comum entre as Angiospermas basais GINECEU SINCÁRPICO Condição predominante entre as eudicotiledôneas FUSÃO DOS CARPELOS SINAPOMORFIA ESTADO DE CARÁTER DERIVADO COMPARTILHADO AUTAPOMORFIA NOVIDADE EVOLUTIVA DE ÚNICA LINHAGEM HOMOPLASIA: PARALELISMO CACTACEAE EUPHORBIACEAE SIMILARIDADE NÃO HERDADA A PARTIR DE UM MESMO ANCESTRAL CONVERGÊNCIA EVOLUTIVA HOMOPLASIA: REVERSÃO CARÁTER APARECE, DESAPARECE E RE E APARECE ANGIOS BASAIS NYMPHACEAE Limnocharitaceae - Monocots Menyanthaceae Eudicots Asterídeas Linhagens terrestres Linhagens terrestres Linhagens terrestres HOMOLOGIA Similaridade devido à ascestralidade comum FLORES NAS ANGIOSPERMAS REVERSÃO – Perda do perianto em Lemna e Wolffia GRUPOS IRMÃOS monophyletic group A B C D E F TIME Cladogram or Phylogenetic Tree TAXA common ancestor (of taxon A & taxa B-F) common ancestor (of taxon D, E, & F) Cladograma ou árvore filogenética RESUMO - CLADOGRAMA