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Introdução à botânica de criptógamas Bibliografia Digital Básica RAVEN, P.H.; EVERT, R. F.; EICHORN, S.E. Biologia vegetal. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2014 Complementar FRANCESCHINI, I. M. et al. Algas: uma abordagem filogenética, taxonômica e ecológica. Porto Alegre: Artmed, 2011. KERBAUY, G. B. Fisiologia Vegetal. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2008. REVIERS, B. De. Biologia e filogenia das algas. Porto Alegre: Artmed, 2006. SADAVA, D.; HELLER, C.; ORIANS, G.; PURVES, W.; HILLIS, D.. Vida: A Ciência da Biologia. VOL. 3: Plantas e Animais. Porto Alegre: ArtMed, 2009. SCHWAMBACH, C., SOBRINHO, G. C. Fisiologia Vegetal - Introdução às Características, Funcionamento e Estruturas das Plantas e Interação com a Natureza. 1. Introdução à sistemática vegetal 2. Grupo dos fungos 3. Grupo das algas 4. Grupo dos líquens 5. Introdução às plantas terrestres 6. Briófitas 7. Introdução às plantas vasculares 8. Pteridófitas Aulas teóricas e práticas Cronograma Bibliografia Avaliações NP1 (10 pts) NP2 (10 pts= 8 pts prova + 2 pts Banner de saída de campo) (NP1+NP2)/2= 7 aprovado < 7 reprovado =5 aprovado <5 reprovado Cálculo da média do exame média NP1 e NP2 + Ex 2 Parque Juquery Cripto + Eco Terrestre * Banner da saída de campo Atividades Estudos Disciplinares (ED) Questões que devem ser respondidas online Prática como Componente Curricular (PCC) Atividade sobre líquens como bioindicadores * Apenas para alunos de licenciatura Saída de Campo Introdução à Sistemática Vegetal Fernanda Mendes de Rezende fernanda.rezende@docente.unip.br 👩🏫 • Pra que classificar? Organizar é uma necessidade para se conseguir explorar adequadamente qualquer conjunto complexo de dados • O que é classificar? Sistema lógico de organizar objetos, organismos, fenômenos... Taxonomia Sistemas de classificação Ciência que estuda a classificação → Identificar, dar nomes e descrever os organismos. Premissa dos sistemas de classificação: • Fácil de utilizar •Preditivo •Estável • Fácil de memorizar prescrição hipóteses sintomas Hierárquico Por que classificar as plantas?Taxonomia • 1,5 milhões de espécies descritas, estimativas de 8,5 milhões Entender o passado nos auxilia a entender o presente e a nos preparar para o futuro • 391.000 plantas vasculares • 369.000 angiospermas (com flores 94%) • 1.730 espécies descobertas SÓ em 2016 • 28.197 espécies com reconhecida importância medicinal Como classificar as plantas? Nome popular Taxonomia Vantagens Nome científico Desvantagens Exemplos Oryza sativa Phaseolus vulgaris Saccharum officinarum Lens culinariss Arroz Feijão Cana de açúcar Lentinha Fácil de pronunciar Conhecido por muitas pessoas Varia localmente, linguísticamente, pronúncia Universal Em latim, estranho ao ouvido Teofrasto Dioscórides Herbalistas Lineau Jussieu Haeckel Eichler Hennig Darwin 1859 Idade média 476-1492 Sistema de Classificação Artificial • baseado no hábito (árvores, arbustos e ervas) Historia plantarum (9 livros) • Morfologia das plantas e suas inter-relações. • Divisão em classes (origem popular) associada à descrição do caracteres: eixos de simetria, organização dos órgãos sexuais, a unidade das pétalas, entre outros . Teofrasto (378-287 aC) “Pai da Botânica” “De Matéria Médica” Catalogou e ilustrou cerca de 600 diferentes plantas usadas para fins medicinais/ emprego terapêutico Principal referência ocidental na área de plantas medicinais até o Renascimento (usado por 1500 anos na Europa) 2º livro mais lido na época Dioscórides (378-287 aC) Herbalistas (1460-1670) Ilustrações científicas Chen Lin Pen Tsào 1108 Pen Tsà O Fa Hui 1450 Tsào kangmu 1590 Lá no ocidente... Herbários Doutrina das assinaturas Gaspard Bauhin Andrea CesalpiniGaspard BauhinOtto Brunfels “Pai da Taxonomia moderna” Lineu (1707 - 1778) • Systema Naturae (1758) • Species Plantarum (1753) FIXISMO: “A imutabilidade das espécies é condição para sua ordem (na natureza)” estames Ideia de “divisão e denominação“ Sistema de Classificação artificial • baseado no sistema sexual das plantas ➢ Categorias taxonômicas (sistema hierárquico) “Pai da Taxonomia moderna” Lineu (1707 - 1778) Reino Filo Classe Ordem Família Gênero Espécie Outros taxa intermediários: Infraclasse Infraordem Superfamilia Subfamilia Subgênero etc ➢ Categorias taxonômicas (sistema hierárquico) “Pai da Taxonomia moderna” Lineu (1707 - 1778) Reino Filo Classe Ordem Família Gênero Espécie Nepeta cataria L. gênero espécie Epíteto genérico Epíteto específico Classificação binomial Cada nome cientifico da espécie é formado por duas palavras, o nome do gênero seguido da espécie Nome do autor Nomenclatura botânica é independente da zoológica e da bacteriológica Código Internacional de nomenclatura de Bactérias Código Internacional de nomenclatura Zoológica Código Internacional de nomenclatura Botânica Sistemas de nomenclatura Algas, fungos e plantas 1 - Cada nível hierárquico (categoria), corresponde uma desinência* * sufixo/terminologia Reino - Plantae Filo - Anthophyta (Angiospermas) Classe -Monocotyledoneae Ordem - Poales (Gramíneas) Família - Poaceae Gênero - Zea Espécie - Zea mays Para os epítetos genérico e específico, não há desinências previstas Categorias taxonômicas (sistema hierárquico) Reino - Fungi Filo - Basideomycota Classe -Agaricomycetes Ordem - Agaricales Família - Agaricaceae Gênero - Agaricus Espécie - Agaricus bisporus Categorias taxonômicas (sistema hierárquico) 1 - Cada nível hierárquico (categoria), corresponde uma desinência* 1 - Os epítetos genérico e específico devem ser destacados do texto “O teor de cafeína das sementes de Paullinia cupana analisadas ...” “O teor de cafeína das sementes de Paullinia cupana analisadas ...” Nomes correspondentes a categorias supra-genéricas (tribo, família, etc.) não precisam destacados 😉 Classificação binomial 2 - Um nome científico é acompanhado do nome do autor da combinação binominal - Em alguns casos, há dois nomes de autores, associados ao nome da espécie, (significa que 2 autores nomearam a espécie). Exemplo - Ulva beytensis Thivy & Sharma Ex. espécies descritas por Lineu Allium cepa L. – cebola Carica papaya L. – mamão Ginkgo biloba L. – ginkgo Psidium guajava L. – goiabeira Zea mays L. - milho Carl Von Linné - L. Carl Friedrich Philipp von Martius - Mart. Auguste de Saint-Hilaire - A.St.-Hil. Princípio da Prioridade Classificação binomial Quando o nome cientifico da espécie já foi citado uma vez no texto, as outras citações da mesma espécie podem ser abreviadas. 3 – Abreviação do nome científico Porphyra umbilicalis P. umbilicalis Paullinia cupana P. cupana Ulva beytensis U. beytensis Classificação binomial Quando uma ou + características divergem entre uma mesma espécie, mas as características que as unem não está presente em outra espécie. Três nomes 4 – Subespécies Prunus persica var. persica Prunus persica var. nectarina Classificação binomial 5 – Referência a espécie(s) indefinida(s) “Folhas de Bauhinia spp. durante muitos anos foram usadas para………” (Várias espécies de Bauhinia foram usadas) Quando não se conhece a espécie (ou as espécies) de que se está tratando ou não há interesse em referir a espécie (ou espécies), usa-se no lugar do epíteto específico as abreviaturas sp. ou spp.em fonte normal, não sublinhadas. Classificação binomial O taxonomista tem liberdade ampla para criar nomes de gêneros e de espécies de plantas Critérios comumente adotados: 1. Caracteres morfológicos evidentes na planta Magnolia grandiflora Classificação binomial Magnolia grandiflora: grandiflora = flores grandes Bauhinia spp. PATA-DE-VACA homenagem à Bauhin 3. Referência ao local de onde a espécie é nativa Victoria amazonica VITÓRIA-REGIA Victoria - homenagem à rainha da Inglaterra amazonica - referência à região de ocorrência da espécie Classificação binomial O taxonomista tem liberdade ampla para criar nomes de gêneros e de espécies de plantas 2. Homenagem a personalidades Jacquinia pungens L. Theophrastaceae Brunfelsia uniflora (Pohl) D.Don. MANACÁ- DE- CHEIRO homenagem à Otto Brunfels Caesalpinia echinata Lam. PAU-BRASIL homenagem à Andrea Cesalpini FLORA BRASILIENSIS OBRA DE MARTIUS http://florabrasiliensis.cria.org.br/ http://floradobrasil.jbrj.gov.br Na prática, como lidamos com todos esses conceitos e regras?? LISTA DE ESPÉCIES DA FLORA DO BRASIL 2020 Algas, Angiospermas, Briófitas, Fungos, Gimnospermas e Pteridófitas TAXONOMIC NAME RESOLUTION SERVICE http://tnrs.iplantcollaborative.org/ WORLD CHECKLIST OF SELECTED PLANTS FAMILY KEW GARDEN – LONDRES http://apps.kew.org/wcsp/home.do Categorias taxonômicas (sistema hierárquico) Teofrasto Dioscórides Herbalistas Lineau Jussieu Haeckel Eichler Hennig Darwin 1859 Classificação artificial Classificação natural Classificação cladísta ATUAL Idade média 476-1492 Classificação evolutiva Jussieau (1758 – 1836) • Sistema de Classificação natural surgiu devido à grande quantidade de novas espécies descritas, provenientes dos países tropicais. Levava diversos caracteres em consideração. Antoine Laurent De Jussieu Começou a perceber que há formas intermediárias entre os organismos “A imutabilidade das espécies é condição para sua ordem (na natureza)” - Lineu melhoria dos instrumentos ópticos. Fortalecimento da teoria evolutiva A Origem das espécies, 1859 Caderno de anotações, 1837 Mudança ao longo do tempo que é passada entre gerações Evolução “Árvore genealógica monofilética dos organismos” • Filogenia • Monofilético • Ecologia Plantae Animalia Ernst Haëckel (1834 – 1919) Sistema de Classificação evolutivo (pós- Darwiniano) Simples = “primitivo” Solanaceae Complexo = “evoluído” Nymphaeaceae Criptógamas talófitas (fungos e algas), briófitas e pteridófitas Fanerógamas angiospermas e gimnospermas Angiospermas monocotiledôneas e dicotiledôneas Sistema evolutivo (pós- Darwiniano) • baseado no ciclo de vida das plantas August Wilhelm Eichler (1839-1887) Sistema de Classificação Cladista Sistemática filogenética: classificação que reflita as relações de parentesco entre os organismos. * Mais robusta * Mais informativa * Preditiva Willi Hennig (1912 – 1976) Construções filogenéticas baseadas em toda a evidência disponível, homologias e sinapomorfias. Cladística Cladística Cladística Se ao invés de duas gerações, representarmos 250 gerações, fica esse emaranhado Raiz Origem de tudo Grupos irmãos História evolutiva dos organismos (ancestralidade e descendência) representadas e reconstruída por um diagrama hipotético. Partes que compõem um cladograma: raiz, ramos, nós e terminais. recente passado descendentes Característica comum do ancestral de A, B e C Ramos Nó Ancestral hipotético Terminais Cladograma (clado = ramo) ➢ A criação de um cladograma é a criação de uma hipótese que represente as relações filogenéticas. Cladística te m p o Característica do ancestral Ancestral comum de A e B Classificações atuais Somente são aceitos grupos monofiléticos São aqueles que incluem o ancestral comum mais recente do grupo e todos os descendentes desse ancestral. Cladística Classificações atuais Grupos não-monofiléticos não têm sentido em uma classificação pois parte de seus membros são mais proximamente relacionados a outros grupos que não o seu próprio. Parafilético: inclui o ancestral comum mais recente do grupo e alguns, mas não todos os descendentes desse ancestral Polifilético: não incluem ancestral recente mais comum a todos os membros do grupo. “Termos sem valor taxonômico” Cladística Homologia: similaridade que resulta de um ancestral comum Homo = equivalente, concordante, similar Logos = relação Membros dianteiros (ossos) Mesma origem e função diferente Morcego Golfinho Aves Lagarto Desenvolveram-se quatro membros Ex. Ossos dos membros dos tetrápodes Cladística Cladograma (clado = ramo) Origem diferente e mesma função (análogos) Membros superiores desenvolverem-se em asas Apomorfia = estado derivado Apo= longe de, distante Cladística Cladograma (clado = ramo) Plesiomorfia = estado ancestral Plesio= próximo a clorofila clorofila Vasos condutores Embrião Sinapomorfias: compartilhamento de caracteres apomórficos por 2 ou + táxons em uma filogenia. Somente apomorfias são utilizadas para definir os agrupamentos Sistemática Molecular • O uso da biologia molecular vem revolucionando a sistemática vegetal. • O uso de dados moleculares fornece uma vantagem em relação às fontes tradicionais, pois permite inferir relações genéticas entre grupos de organismos. Sequenciamento de segmentos de DNA: - cloroplasto - mitocondrial - nuclear Cladística • O cloroplasto tem sido a principal fonte de dados de sequenciamentos moleculares. • É o menor genoma vegetal (135 a 160 pKb) -mitocôndria (200 a 2.500 pKb) -nuclear (1,1 x 106 a 1,1 x 1011 pKb) •A região do cloroplasto rbcL codifica para a enzima RUBISCO do ciclo de Calvin. Cladística Sistemática Molecular Sequenciamento Cladística Sistemática Molecular Cladística Angiospem Phylogeny Group 1998-atual O que nós vimos até aqui? ❖ Desde gregos e romanos existe o interesse em classificar as plantas ❖ Na Idade média houve uma estagnação do conhecimento botânico (desenho simbólicos e com muitos erros) ❖ Herbalistas- desenhos naturalistas fiéis à observação ❖ Renascimento e grandes navegações trouxeram expansão do conhecimento botânico ❖ Lineu “o pai da taxonomia” criou a classificação binomial e um sistema artificial com base em caracteres sexuais que perdurou durante muitos anos ❖ Sistemas naturais ❖ Sistemas evolutivos – pós Darwin ❖ Cladística- novo paradigma ❖ Nova definição de plantas, APG e a ciência colaborativa Xilema e Floema Lenho Sementes Flores Antóceros - - - - Samambaias + - - - Pinheiros + + + - Carvalhos + + + + Antóceros Samambaias Pinheiros Carvalhos Embrião Xilema e Floema Antóceros Samambaias Pinheiros Carvalhos Embrião Xilema e Floema Lenho Sementes Flores Exercício 1 Vamos montar o cladograma das embriófitas segundo as características abaixo: Princípio da parcimônia = menor número de passos 0= plesiomórfico 1= apomórfico Caráter X A B C D 1 0 1 1 1 1 2 0 0 1 1 1 3 0 0 0 1 1 4 0 0 0 1 1 5 0 0 0 0 1 X A B C D 1 2 3 4 5 Exercício 2 Vamos montar o cladograma analisando as carcterísticas da matriz abaixo: Qual cladograma está correto? Qual cladograma está errado? Diversidade biológica Encerramos nossa primeira aula aqui. Daqui pra frente, só spoiler! Recomendo que você tente responder as questões 1 até 6 do slide 64. Bons estudos!Diversidade biológica Lineu (1707 - 1778) semelhanças morfológicas e fisiológicas Reinos: Monera, Protista, Fungi, Animalia e Plantae Diversidade biológica Sistema de 5 reinos Robert Whittaker (1969) - Procariotos vs eucariotos - Complexidade (unicelular e pluricelular) - Nutrição: fotossintético, saprofítico ou heterotrófico. - Formas de vida: produtores, consumidores e decompositores Teoria da endossimbiose Lynn Margulies (1938- 2011) 1967: On the origin of mitosing cells Evidências - DNA circular, genes próprios e estrutura ultragênica - Dupla membrana - Ribossomos de bactéria - Bipartição: se destruir não forma célula “Mãe da teoria da endossimbiose” Teoria da endossimbiose https://evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/history_24 Teoria da endossimbiose Cloroplastos das plantas verdes tem origem comum com as cianobactérias Sistema de 3 domínios (super-reinos): análise das sequências da pequena subunidade do RNA ribossômico Eukarya Domínios procarióticos Domínio eucariótico Protista Fungi Animalia Plantae Árvore Universal Diversidade biológica Carl Woese (1977) Proposta atual para divisão dos eucariotosDiversidade biológica 7 supergrupos Plantae Grupos fotossintetizantes Eucariontes fotossintetizante s Dados biomoleculares, ultraestruturais e bioquímicos. Diversidade biológica Vírus • São parasitos microscópicos simples de plantas, animais, fungos, protistas e bactérias. • Vírion= partícula viral infecciosa (é metabolicamente inerte) • Precisam de hospedeiro para a reprodução Criptógamas FUNGOS Características comuns aos animais: → Ausência de clorofila a → Reserva = glicogênio → Heterotróficos Criptógamas- Fungos Euglenophyta Calithamniun Porphyra Rhodophyta (algas vermelhas) Dinophyta Phaeophyta (algas pardas) Chlorophyta (algas verdes) Termo genérico sem valor taxonômico. Reúne linhagens filogenéticas completamente diferentes. cianobactéria Criptógamas- Algas - “Briófitas” - “Pteridófitas” - “Gimnospermas” - Angiospermas Características comuns - Ultra estrutura do cloroplasto. - Clorofila a e b, carotenoides. - Reserva de amido nos cloroplastos. - Parede celular de celulose. Embriófitas- Plantas Terrestres - Vascularizadas, capacidade de produzir lignina, atingem maior altura; - Dependência de meio aquoso para reprodução. - Raiz → fixação e absorção de água e nutrientes; “PTERIDÓFITAS” Embriófitas- Plantas Terrestres “BRIÓFITAS” - Avasculares, crescem em locais úmidos e atingem poucos centímetros. - Dependência da água para a reprodução. “GIMNOSPERMAS” (semente nua) Plantas vascularizadas e com sementes, localizadas na superfície dos esporofilos Plantas vasculares com sementes (Spermatophyta) "sperm" = "semente" (unidade de dispersão) Spermatophyta (Fanerógamas) FILO ANTHOPHYTA (ANGIOSPERMAS) - grupo mais diversificado: ~ 270 mil espécies Plantas com flores e frutos Atividade 1 Responda: 1. O que são as criptógamas? 2. Qual a importância da classificação? 3. O que é cladística e o que representa um cladograma? 4. Diferencie os termos: categoria e táxon. 5. O que significam grupos monofiléticos, parafiléticos e polifiléticos? 6. O que são apomorfias e sinapomorfias? 7. Qual o papel da endossimbiose na origem das células eucarióticas? 8. O que são as plantas? Básica RAVEN, P.H.; EVERT, R. F.; EICHORN, S.E. Biologia vegetal. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2014 Complementar https://www.youtube.com/playlist?list=PLxI8Can9yAHcAFOnPjjs2B1y4f- tjMqv0 Construindo um cladograma: http://eaulas.usp.br/portal/video.action;jsessionid=A12D6229F476A7F658CE3 CC125ED5399?idItem=6511 Nós viemos do macaco? https://www.youtube.com/watch?v=2QtvaDbvjUA Bibliografia
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