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Fiel a sua missão de interiorizar o ensino superior no estado Ceará, a UECE, como uma instituição que participa do Sistema Universidade Aberta do Brasil, vem ampliando a oferta de cursos de graduação e pós-graduação na modalidade de educação a distância, e gerando experiências e possibili- dades inovadoras com uso das novas plataformas tecnológicas decorren- tes da popularização da internet, funcionamento do cinturão digital e massificação dos computadores pessoais. Comprometida com a formação de professores em todos os níveis e a qualificação dos servidores públicos para bem servir ao Estado, os cursos da UAB/UECE atendem aos padrões de qualidade estabelecidos pelos normativos legais do Governo Fede- ral e se articulam com as demandas de desenvolvi- mento das regiões do Ceará. M or fo lo gi a e Ta xo no m ia d e Cr ip tó ga m as Ciências Biológicas Ciências Biológicas Jeanne Barros Leal de Pontes Medeiros Roselita Maria de Souza Mendes Eliseu Marlônio Pereira de Lucena Morfologia e Taxonomia de Criptógamas U ni ve rs id ad e Es ta du al d o Ce ar á - U ni ve rs id ad e A be rt a do B ra si l ComputaçãoQuímica Física Matemática Pedagogia Artes Plásticas Ciências Biológicas Geografia Educação Física História 9 12 3 Jeanne Barros Leal de Pontes Medeiros Roselita Maria de Souza Mendes Eliseu Marlônio Pereira de Lucena Bruno Edson Chaves Morfologia e Taxonomia de Criptógamas Ciências Biológicas 2ª edição Fortaleza - Ceará 2015 ComputaçãoQuímica Física Matemática PedagogiaArtes Plásticas Ciências Biológicas Geografia Educação Física História 9 12 3 Editora da Universidade Estadual do Ceará – EdUECE Av. Dr. Silas Munguba, 1700 – Campus do Itaperi – Reitoria – Fortaleza – Ceará CEP: 60714-903 – Fone: (85) 3101-9893 Internet: www.uece.br – E-mail: eduece@uece.br Secretaria de Apoio às Tecnologias Educacionais Fone: (85) 3101-9962 Copyright © 2015. Todos os direitos reservados desta edição à UAB/UECE. Nenhuma parte deste material poderá ser reproduzida, transmitida e gravada, por qualquer meio eletrônico, por fotocópia e outros, sem a prévia autorização, por escrito, dos autores. Presidenta da República Dilma Vana Rousseff Ministro da Educação Renato Janine Ribeiro Presidente da CAPES Carlos Afonso Nobre Diretor de Educação a Distância da CAPES Jean Marc Georges Mutzig Governador do Estado do Ceará Camilo Sobreira de Santana Reitor da Universidade Estadual do Ceará José Jackson Coelho Sampaio Vice-Reitor Hidelbrando dos Santos Soares Pró-Reitora de Graduação Marcília Chagas Barreto Coordenador da SATE e UAB/UECE Francisco Fábio Castelo Branco Coordenadora Adjunta UAB/UECE Eloísa Maia Vidal Direção do CCS/UECE Glaúcia Posso Lima Coordenadora da Licenciatura em Ciências Biológicas Germana Costa Paixão Coordenadora de Tutoria e Docência em Ciências Biológicas Roselita Maria de Souza Mendes Editor da EdUECE Erasmo Miessa Ruiz Coordenadora Editorial Rocylânia Isidio de Oliveira Projeto Gráfico e Capa Roberto Santos Diagramador Marcus Lafaiete da Silva Melo Revisor Técnico José Nelson Arruda Filho Revisora Ortográfica Fernanda Rodrigues Ribeiro Conselho Editorial Antônio Luciano Pontes Eduardo Diatahy Bezerra de Menezes Emanuel Ângelo da Rocha Fragoso Francisco Horácio da Silva Frota Francisco Josênio Camelo Parente Gisafran Nazareno Mota Jucá José Ferreira Nunes Liduina Farias Almeida da Costa Lucili Grangeiro Cortez Luiz Cruz Lima Manfredo Ramos Marcelo Gurgel Carlos da Silva Marcony Silva Cunha Maria do Socorro Ferreira Osterne Maria Salete Bessa Jorge Silvia Maria Nóbrega-Therrien Conselho Consultivo Antônio Torres Montenegro (UFPE) Eliane P. Zamith Brito (FGV) Homero Santiago (USP) Ieda Maria Alves (USP) Manuel Domingos Neto (UFF) Maria do Socorro Silva Aragão (UFC) Maria Lírida Callou de Araújo e Mendonça (UNIFOR) Pierre Salama (Universidade de Paris VIII) Romeu Gomes (FIOCRUZ) Túlio Batista Franco (UFF) Editora Filiada à M488m Medeiros, Jeanne Barros Leal de Pontes. Morfologia e taxonomia de criptógamas / Jeanne Barros Leal de Pontes Medeiros, Roselita Maria de Souza Mendes, Eliseu Marlônio Pereira de Lucena . – 2. ed. – Fortaleza : EdUECE, 2015. 163 p. : il. ; 20,0cm x 25,5cm. (Ciências Biológicas) Inclui bibliografia. ISBN: 978-85-7826-353-9 1. Morfologia – Biologia. 2. Taxonomia – Biologia. 3. Sistemática vegetal – Biologia. 4. Fungos. 5. Protistas. 6. Briófitas. 7. Pteridófitas. I. Mendes, Roselita Maria de Souza. II. Lucena, Eliseu Marlônio Pereira de. III. Título. CDD 571.3 Dados Internacionais de Catalogação na Publicação Sistema de Bibliotecas Biblioteca Central Prof. Antônio Martins Filho Francisco Welton Silva Rios – CRB-3 / 919 Bibliotecário Sumário Apresentação .................................................................................................... 5 Capítulo 1 – Sistemática Vegetal ..................................................................... 7 1. Classificação dos grandes grupos de vegetais ..............................................9 2. Regras de nomenclatura ................................................................................ 11 3. Os sistemas de classificação .........................................................................12 4. Chaves de identificação .................................................................................13 5. Herbário ...........................................................................................................14 6.Coleta e herborização de plantas ...................................................................15 6.1. Material de coleta .....................................................................................15 6.2. Orientações importantes .........................................................................16 6.3. Coleta de algas ........................................................................................18 6.4. Coleta de fungos macroscópicos ...........................................................20 Capítulo 2 – Fungos ........................................................................................31 1. Características gerais dos fungos .................................................................33 2. Morfologia ........................................................................................................34 2.1. Fungos filamentosos ................................................................................34 2.2. Fungos leveduriformes ............................................................................35 3. Nutrição e crescimento ...................................................................................36 4. Reprodução .....................................................................................................36 5. Aspectos ecológicos e econômicos...............................................................38 6. Classificação ...................................................................................................39 7. Os grandes grupos de fungos ........................................................................40 7.1. Filo Microsporidia .....................................................................................40 7.2. Filo Chytridiomycota ................................................................................41 7.3. Filo Neocallismatigomycota e Basidiomycota ........................................43 7.4. Filo Zygomyccota .....................................................................................437.5. Filo Glomeromycota .................................................................................46 7.6. Filo Ascomycota .......................................................................................48 7.7. Filo Basidiomycota ...................................................................................53 8. Relaçoes Simbióticas ......................................................................................62 8.1. Liquens .....................................................................................................62 8.2. Micorrizas .................................................................................................64 Capítulo 3 – Protista ........................................................................................71 1. Reino Protista ..................................................................................................73 2. Protistas fotossintetizantes .............................................................................75 2.1. Filo Euglenophyta ....................................................................................75 2.2. Filo Dinophyta ..........................................................................................77 2.3. Filo Bacillariophyta ...................................................................................81 2.4. Filos Cryptophyta, Haptophyta e Chrysophyta ......................................85 2.5. Filo Chlorophyta .......................................................................................86 2.6. Filo Rhodophyta .......................................................................................98 2.7. Filo Phaeophyta .....................................................................................101 3.Protistas heterotróficos ..................................................................................109 3.1. Filo Oomycota ........................................................................................109 3.2. Filo Mixomycota .....................................................................................110 3.3. Filo Dictyosteliomycota .......................................................................... 111 Capítulo 4 – Briófitas .....................................................................................117 1. Reino Plantae ................................................................................................119 1.1. Colonização do meio terrestre ..............................................................120 2. Características gerais das briófitas ..............................................................121 3. Classificação das briófitas ............................................................................123 3.1. Filo Hepatophyta ....................................................................................123 3.2. Filo Anthocerophyta ...............................................................................127 3.3. Filo Bryophyta ........................................................................................128 Capítulo 5 – Pteridófitas ...............................................................................137 1. Pteridófitas x Briófitas ....................................................................................139 2. Organização das plantas vasculares ...........................................................141 3. Filos Extintos ..................................................................................................142 3.1. Filo Rhyniophyta ....................................................................................142 3.2. Filo Zosterophyllophyta ..........................................................................143 3.3. Filo Trimerophyta ....................................................................................143 4. Filos atuais .....................................................................................................143 4.1. Filo Lycopodiophyta ...............................................................................143 4.2. Filo Pteridophyta ....................................................................................146 4.3. Importância econômica .........................................................................155 Sobre os autores............................................................................................163 Apresentação Você já parou para pensar em como a Botânica está presente no seu dia-a-dia? Do feijão que você come às folhas do seu caderno, passando pelas áreas de lazer, somos dependentes dos vegetais; e já éramos antes mesmo de termos essa percepção. Este livro apresenta, como foco principal, ao longo de 5 capítulos de abordagem fácil e integrada, o estudo de alguns grupos Botânicos: fungos, protistas, briófitas e pteridófitas. Inicialmente, abordamos as características gerais do grupo e sua clas- sificação. A partir daí, são apontadas as particularidades dos principais filos, chamando a atenção para os tipos de reprodução existentes, bem como para a importância econômica e ecológica desses organismos. Dedicamos o primeiro capítulo à Sistemática Vegetal, demonstrando, em breves palavras, sua importância, apresentando as normas de nomen- clatura botânica e as técnicas e instrumentos utilizados na coleta de fungos, algas, briófitas e pteridófitas, alvos de estudo desse material. O capítulo 2 traz informações gerais acerca dos fungos, seres estuda- dos tradicionalmente dentro da Botânica, porém detentores de características próprias e singulares no mundo vivo. O capítulo 3 apresenta um mundo novo, muito diversificado e cheio de curiosidades, o Reino Protista. Na verdade, esse reino inclui membros bas- tante distintos entre si, dotados de particularidades que os tornam diferentes dos animais, vegetais ou fungos. Nesta unidade, iniciamos uma viagem por mundos invisíveis, formas incomuns e por uma infinidade de termos botânicos. O capítulo 4 é dedicado às briófitas, que compreendem vegetais terres- tres bastante simples, conhecidos popularmente como “musgos”. Apresenta- mos seus aspectos gerais e, em seguida, detalhamos as características parti- culares de hepáticas, musgos e antóceros. No último capítulo, apresentamos a organização das plantas vasculares, com ênfase nas pteridófitas, que incluem as samambaias, plantas de grande valor ornamental, relacionando seus aspectos reprodutivos e ecológicos. Esperamos que, ao final deste livro, você possa enxergar a vida com no- vos olhos, prestando atenção nos mais maravilhosos detalhes relacionados às criptógamas, parte deste diversificado mundo de formas e cores: o planeta Terra. Os autores CapítuloCapítulo 1 Sistemática Vegetal Capítulo 1Capítulo 1 9Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas Objetivos l Demonstrar a importância da Sistemática Vegetal e suas relações com ou- tras ciências. l Apresentar as principais normas de nomenclatura botânica. l Relacionar técnicas para a coleta de fungos, algas, briófitas e pteridófitas. l Mostrar instrumentos utilizados na coleta e na identificação de material botânico. 1. Classificação dos grandes grupos de vegetais A diversidade existente no planeta é um fato bastante evidente que pode ser constatado por qualquer um de nós ao prestar um pouco mais de atenção ao mundo que nos cerca. Diante dessa constatação, a história nos mostra que vá- rias tentativas de classificação têm sido propostas por sistematas ao longo dos tempos, sempre sendo revisadas ou substituídas por sistemas mais adequados às novas descobertas da ciência, associadas aos momentos históricos vigentes. A Sistemática ou Taxonomia Vegetal é um ramo da Biologia Vegetal que estuda a diversidade das plantas com base na variação morfológica e nas relações evolutivas, produzindoum sistema de classificação, o qual permite estabelecer uma identificação ideal para as plantas. Podemos dizer ainda que é a parte da Botânica que tem por finalidade agrupar as plantas dentro de sistemas, levando em consideração suas carac- terísticas internas e externas, suas relações genéticas e afinidades. Muitos autores consideram os termos sistemática e taxonomia como si- nônimos, mas outros acreditam que a taxonomia é a ciência que elabora as leis da classificação, enquanto a sistemática se relaciona à classificação dos seres vivos, a qual é baseada em três etapas: a identificação, a nomenclatura e a classificação. A identificação compreende à constatação de um táxon1 como idêntico ou semelhante a outro já conhecido, através da utilização de chaves analíticas e pela comparação de material herborizado identificado. A nomenclatura se refere ao emprego correto dos nomes às plantas baseado em um conjunto de princípios, regras e recomendações aprovados em Congressos Internacionais de Botânica e publicados em um Código Inter- nacional de Nomenclatura Botânica (Figura 1). 1Táxon é o termo aplicado para determinar as diversas unidades taxonômicas de níveis hierárquicos diferentes ou categorias. Ex: Família = categoria/ Araceae = táxon. 10 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. Figura 1 – Código Internacional de Nomenclatura Botânica (edição 2006). Fonte: http://www.virtuastore.com.br/produtos/3868/vs_codigointernacionaldenomenclaturabotanica.jpg A classificação é a ordenação das plantas em taxa, em que cada es- pécie pertence a um gênero, cada gênero pertence a uma família. As famílias estão subordinadas a uma ordem, as ordens a uma classe e cada classe a uma divisão ou filo. A necessidade de classificar as espécies existentes levou ao surgimen- to de nomes científicos, que, uma vez utilizados, possibilitariam uma lingua- gem universal. Dessa forma, inicialmente, as plantas eram designadas por po- linômios, que foram substituídos por binômios após a classificação proposta por Carl Linné (1707 - 1778) - Figura 2. A classificação binomial conseguiu, de uma vez por todas, nomear as plantas de forma eficiente, por meio da utilização de apenas duas palavras, sendo a primeira referente ao gênero (substantivo) e a segunda, à espécie (adjetivo). Por exemplo, Penicillium notatum é composto pelo gênero Peni- cillium e o epíteto específico notatum. No sistema de nomenclatura binária, todas as palavras são escritas em latim, pois é língua morta não passível de sofrer alterações. 11Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas Figura 2 – Retrato de Carl Linné. Fonte: http://www.postmuseum.posten.se/img/linne_brevskr_s.jpg 2. Regras de nomenclatura O Código Internacional de Nomenclatura Botânica permite a estabilidade das denominações científicas, de modo a impedir que os nomes empregados te- nham sentido ambíguo. Nesse documento, estão os preceitos que regem a utilização de terminologia adequada à designação dos grandes grupos vege- tais que compreendem princípios, regras e recomendações necessárias. Os códigos são revistos periodicamente durante os Congressos Inter- nacionais de Botânica, realizados a cada seis anos. Cada nova edição anula as anteriores. Seis princípios constituem a base do documento oficial: 1. A nomenclatura botânica é independente da zoológica; 2. A aplicação de nomes é determinada por tipos nomenclaturais; 3. A nomenclatura de um grupo taxonômico baseia-se na prioridade de publicação; 4. Cada táxon tem apenas um nome válido; 5. Independente de sua origem, os nomes dos táxons são tratados com no- mes latinos; 6. As regras de nomenclatura são retroativas, salvo indicação contrária. 12 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. As regras são organizadas em artigos e objetivam ordenar os nomes já existentes e orientar a criação de novos nomes. As recomendações tratam de assuntos subsidiários e buscam dar maior clareza à nomenclatura, pre- venindo futuros equívocos. Como esclarecimentos adicionais, existem ainda as notas e os exemplos, que contêm explicações relacionadas aos artigos e exemplos ilustrativos para as regras e recomendações. As principais regras de nomenclatura botânica são: l O nome científico é sempre um binômio; l Gênero e espécie não têm terminações fixas; l A primeira palavra do binômio científico corresponde ao gênero e deve ser escrito com letra inicial maiúscula. A segunda palavra corresponde ao epíte- to específico e deve concordar gramaticalmente com o gênero e ser escrito com letra inicial minúscula. l O nome da espécie deve ser acompanhado do nome do autor. Nomes de autores podem ser abreviados, mas não de maneira aleatória, pois, para, isso existem normas específicas; l No caso de haver mais de um nome para designar uma espécie, vale o prin- cípio da prioridade, devendo ser utilizado o nome mais antigo, e os demais serão considerados sinônimos; l Quando uma espécie muda de gênero, o nome do autor do 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.; l Todo nome científico deve aparecer destacado no texto e ser grifado em itálico; l Subespécies ou variedades devem ser citadas, como: Prumus persica var persica Prumus persica var. nectarina. 3. Os sistemas de classificação A identificação das plantas deve ser o primeiro passo para o seu ordenamento em grupos, segundo a estruturação de determinados sistemas de classifica- ção. Ao longo da história, diversos sistemas de classificação foram propostos e servem como base para que possamos compreender as fases do desenvol- vimento da taxonomia vegetal, sempre associadas ao nível tecnológico e às crenças de suas épocas. Considerando as ideias dominantes e os métodos adotados, é possível estabelecer dois grandes períodos da classificação ve- getal: Período Descritivo2 e Período de Sistematização3. Já os sistemas de classificação podem ser artificiais, naturais ou filogenéticos. 3O Período de Sistematização compreende os sistemas artificiais, baseados no hábito das plantas, e os sistemas naturais, que se baseavam na morfologia externa das plantas, surgidas no Século XVIII. 2Período Descritivo era baseado na aparência das plantas, que eram divididas em árvores, arbustos, subarbustos e ervas. A organização em grupos naturais resultou em classificações imprecisas do ponto de vista evolutivo. 13Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas Os primeiros sistemas de classificação eram considerados artificiais por- que se baseavam num único caráter da planta. Como exemplo clássico, temos o sistema sexual de Lineu, fundamentado no número e na disposição dos estames. Esse sistema era bastante falho, pois plantas inteiramente diferentes eram agru- padas numa mesma classe porque apresentavam o mesmo número de estames. Com o avanço dos conhecimentos botânicos, muitas mudanças começa- ram a surgir e os novos sistemas propostos foram chamados de sistemas naturais, os quais eram baseados na afinidade natural das plantas, por meio do estudo da organização do vegetal, buscando a organização das plantas em grupos que pos- suíssem plantas semelhantes. Podemos aqui exemplificar com o Sistema de Jus- sieu, que buscava organizar as plantas em função do seu número de cotilédones. Com o surgimento das ideias de Darwin, aparece a ideia de filogenia, e os sistemas passam a se basear nas relações evolutivas, levando em consi- deração tanto as plantas atuais, como aquelas de outras eras geológicas. Em síntese, o sistema filogenético se baseia na teoria evolutiva, classificando os organismos com base nas modificações de seus caracteres. Um bom exem- plo foi o sistema propostopor Eichler (1883), que dividiu o reino vegetal em Phanerogamae e Criptogamae. A classificação de todos os seres vivos é dinâmica e está sujeita a mo- dificações constantes, em função de novas descobertas científicas, e a refor- mulações de antigos conceitos. Entretanto, muitas modificações propostas nem sempre são aceitas pela comunidade científica. Assim, ainda hoje, os pesquisadores buscam melhores formas de agrupar os vegetais da forma mais coerente do ponto de vista evolutivo, lançando mão de novas técnicas bastante precisas, como a biologia molecular. No entanto, ainda não foram capazes de produzir uma resposta final para a questão da classificação. A Taxonomia Vegetal é um dos ramos mais antigos do conhecimento científico e está relacionada à ordenação da diversidade vegetal, de acor- do com a interpretação de dados para a reconstrução da realidade evolutiva. Dessa forma, a Taxonomia Vegetal precisa de informações produzidas por outras ciências, como Paleontologia, Anatomia e Morfologia Vegetal Embrio- logia, Fitogeografia, Química, Genética, Bioquímica e Biologia Molecular, para que possa reconstituir, da maneira mais próxima da realidade, as relações filogenéticas existentes entre os grandes grupos vegetais. 4. Chaves de identificação As chaves de identificação são bastante úteis na identificação de plantas des- conhecidas e se constituem em um arranjo analítico artificial de um conjunto de caracteres marcantes, facilmente reconhecíveis nos espécimes examina- dos, a partir do qual é possível a escolha entre duas proposições contraditórias. 14 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. Normalmente, as chaves são constituídas por um conjunto de proposi- ções contraditórias, estruturadas dicotomicamente para facilitar seu manuseio. As características presentes em uma chave podem ser relacionadas apenas a plantas da flora regional ou abranger vegetais distribuídos mundialmente, o que determina o caráter de abrangência do instrumento. Há também chaves próprias para identificar plantas em nível de família, gênero ou espécie, e, por- tanto, o êxito do trabalho depende da escolha adequada ao objetivo pretendido. Para a identificação de plantas desconhecidas, podem ser utilizadas publicações sobre a flora de estados, de regiões ou de unidades políticas me- nores que possuam chaves e descrições botânicas, como: 1. Fonte de informações sobre a flora brasileira; 2. Flora Neotropica, NYBG; 3. Flora Brasiliensis (séc. 18 - 19) P. Martius <//florabrasiliensis.cria.org.br>, <www8.ufrgs.br/taxonomia; Links>; 4. Flora Brasilica (séc. 20) F.C. Hoehne; 5. Flora Catarinense, Herbário Barbosa Rodrigues; 6. Flora Rizzo, Universidade Federal de Goiás; 7. Flora do Rio Grande do Sul, UFRGS; 8. Flora Fluminensis, Flora da Guanabara, JBRJ; 9. Flora da Reserva Ecológica de Macaé de Cima, JBRJ; 10. Flora da Reserva Ducke, INPA; 11. Flora da Serra do Cipó, MG, Bol. USP; 12. Flora da Ilha do Cardoso, SP, Acta bot. bras., Bol. USP, Rev. Bras. Bot.; 11. Flora Fanerogâmica do Estado de São Paulo <www.bdf.fat.org.br/florasp>; Ou ainda por meio de trabalhos publicados em fontes de informação, como: 1. Biological abstract <www.periodicos.capes.gov.br> ; 2. Index to American Botanica l Literature <www.nybg.org/science2>, Re- sources, Index.; 3. CNIP – Centro Nordestino de Informações sobre Plantas, UFPE; 4. Taxonomia do Brasil – “Especialistas”, “Táxons em estudo” <www8.ufrgs. br/taxonomia>; 5. Teses brasileiras <www.ibict.br>. 5. Herbário Herbários (Figura 3) são coleções de plantas compostas por amostras desi- dratadas conservadas segundo técnicas específicas, chamadas exsicatas, e consistem em bancos de informações sobre a flora existente no planeta. 15Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas Essas coleções são importantes, pois possibilitam a identificação de espécimes provenientes de trabalhos científicos e técnicos a partir de exsica- tas registradas, fornecendo dados muito importantes para o estudo florístico de determinadas regiões, bem como para a busca de informações sobre o estado de conservação de determinadas áreas. Herbários são fundamentais, portanto, para o desenvolvimento de tra- balhos de conservação e de monitoramento ambiental; o conhecimento da flora para fins de alimentação, de apicultura, de paisagismo e de medicinais; e para a reconstituição paleoecológica de uma região. Os herbários podem ser coleções que refletem a flora de uma região ou podem abrigar espécies do mundo inteiro, quando servem como referência para estudos mais abrangentes, propiciando o diálogo entre cientistas das diferentes áreas do conhecimento e das diferentes regiões do planeta. Os herbários são centros de identificação botânica que atendem as se- guintes finalidades: l Fornecem dados à taxonomia botânica; l Auxiliam e validam pesquisas nas áreas de botânica, anatomia, ecologia, palinologia, genética, ecologia, química e etnobotânica; l Documentam a vegetação de uma região; l Ajudam a reconstituir as informações sobre a flora original de uma área degradada; l Colaboram com estudos sobre a relação evolutiva entre plantas e animais; l Promovem o diálogo entre pesquisadores do mundo todo e o intercâmbio de material botânico entre herbários; l Proporcionam a formação continuada de botânicos, por meio de está- gios oferecidos; l Promovem o estudo florístico e a revisão de novos taxa; l Prestam assessoria técnica aos cursos de pós-graduação na identificação de amostras relacionadas à elaboração de monografias, teses e disserta- ções, bem como à sociedade como um todo. 6. Coleta e herborização de plantas 6.1. Material de coleta Para a entrada de plantas em um herbário, são necessários diversos procedi- mentos que passam pela coleta adequada de material botânico, pela prensa- gem, pela secagem, pela identificação e pela montagem do material botânico, que consistem em etapas importantíssimas para o resultado final das amos- tras que farão parte do acervo de uma coleção. 16 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. Para tanto, o seguinte material é indispensável: l Tesoura de poda/facão/podão; l Prensa de madeira (Figura 3); l Papelões de espessura dupla e jornais; l Cordas, cordões grossos ou cintas com fivelas para amarração; l Fichas de identificação e a caderneta de campo. Figura 3 – Modelo de prensa de madeira utilizada na preparação de material botânico. Fonte: http://www.forestry-suppliers.com/images/500/5288_w5.jpg 6.2. Orientações importantes l Para que o material possa ser identificado adequadamente, devem ser co- letados, preferencialmente, ramos férteis (Figura 4), contendo flores e/ou frutos, no caso de fanerógamas, ou esporos, no caso de criptógamas; l As amostras devem ser coletadas em número suficiente (no mínimo 5) para o trabalho de identificação, bem como para a permuta entre herbários, considerando sempre o polimorfismo existente entre as populações e, até mesmo, em um único indivíduo; l Alguns dados são fundamentais e devem ser registrados em uma caderneta e nas fichas de campo (Figura 5); l Os ramos coletados devem ser prensados4 ainda no campo, para que sejam conservadas ao máximo as suas características botânicas; l No caso das briófitas, as amostras coletadas devem ser acondicionadas em caixas plásticas, devido a sua fragilidade; l Para a prensagem, o procedimento é: coloca-se a grade de madeira e, em cima dela, um papelão e as folhas de jornal contendo um ramo com sua res- pectiva ficha de campo; em seguida, coloca-se outro papelão e outra amos- tra (e assim sucessivamente). Ao final, o material é fechado com a outra grade de madeira; l Para fechar o material preparado, faz-se a amarração com cordas; l As prensas contendo o materialcoletado devem ser desidratadas em estufa, ou podem aproveitar o calor do sol, mas, nesse caso, o jornal deve ser tro- cado diariamente, para evitar a proliferação de fungos; l Uma vez desidratadas, as amostras deverão ser costuradas com linha de algodão em cartolina branca (41 cm alt. x 31 cm larg., 180 gr/m2), envolvidas por papel madeira ou kraft ouro (41 cm alt. x 62 cm larg, 80 gr/m2) dobrado ao meio; l As exsicatas devem ser armazenadas em armários e organizadas segundo sistema de classificação vigente; l As briófitas desidratadas devem ser guardadas em envelopes de papel man- teiga, com suas devidas fichas de identificação, e colocadas em armários com bandejas deslizantes. Figura 4 – Exemplo de exsicata de uma angiosperma. Fonte: http://www.unisinos.br/_diversos/laboratorios/plantas medicinais/_imagens/galeria_05.jpg 4A prensagem consiste em colocar as plantas coletadas em uma prensa bem apertada, para que os exemplares dessecados não fiquem enrugados. 17Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas pectiva ficha de campo; em seguida, coloca-se outro papelão e outra amos- tra (e assim sucessivamente). Ao final, o material é fechado com a outra grade de madeira; l Para fechar o material preparado, faz-se a amarração com cordas; l As prensas contendo o material coletado devem ser desidratadas em estufa, ou podem aproveitar o calor do sol, mas, nesse caso, o jornal deve ser tro- cado diariamente, para evitar a proliferação de fungos; l Uma vez desidratadas, as amostras deverão ser costuradas com linha de algodão em cartolina branca (41 cm alt. x 31 cm larg., 180 gr/m2), envolvidas por papel madeira ou kraft ouro (41 cm alt. x 62 cm larg, 80 gr/m2) dobrado ao meio; l As exsicatas devem ser armazenadas em armários e organizadas segundo sistema de classificação vigente; l As briófitas desidratadas devem ser guardadas em envelopes de papel man- teiga, com suas devidas fichas de identificação, e colocadas em armários com bandejas deslizantes. Figura 4 – Exemplo de exsicata de uma angiosperma. Fonte: http://www.unisinos.br/_diversos/laboratorios/plantas medicinais/_imagens/galeria_05.jpg 4A prensagem consiste em colocar as plantas coletadas em uma prensa bem apertada, para que os exemplares dessecados não fiquem enrugados. 18 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. FICHA DE CAMPO Nome Científico: Fam.: Nome vulgar: Coletor (es): N°: Data: Determinador e Data: Material coletado: Altitude: Latitude (S): Longitude (W): País: Estado: Município: Distrito: Local: Vegetação: Altura: DAP: Solo: Hábito: Casca: ( )espinhos ou acúleos ( )protuberâncias ( )com depressão ( )lenticelas aparência: ( )lisa ( )rugosa ( )suja ( )áspera ( )reticulada ( )estriada ( )fissurada ( )fendida ( )cancerosa desprendimento: ( )em escamas ( )em placas ( )em papel Exsudato: ( )seiva ( )látex ( )resina ( )goma cor: Indumento: pilosidade cor ( ) ramos ( )folhas ( )inflorescências Folhas: consistência ( )cartácea ( )membranácea ( )coriácea ( )carnosa Flores: cor cálice corola odor GR Frutos: ( )carnosos ( )seco cor odor ( )deiscentes ( )indeiscentes Sementes: cor odor cor do arilo Amostra da madeira: ( )sim ( )não N° Obs.: Observações: Figura 5 – Modelo de ficha de campo para coletas botânicas. Fonte:http://www.fazendadocerrado.com.br/fitoviva/HERBORIZA%C3%87%C3%831.doc 6.3. Coleta de algas Para que você possa coletar algas bentônicas, será necessário o seguinte material: l Balde com tampa hermética de pelo menos três litros; l Sacos plásticos para coleta de tamanhos variados (30 x 24 cm; 15 x 12 cm); l Sacos de lixo de 20 litros; l Ligas para fechar os sacos; l Etiquetas retangulares de papel vegetal; l Canivete; l Luvas cirúrgicas para manipular formol; l Lupa de mão; l Caderneta de campo; l Caneta permanente; l Fita adesiva para identificar os baldes; l Câmera fotográfica. 19Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas Dicas Importantes: l Quando for coletar algas, retire somente o material necessário para os estu- dos no laboratório. l Use lupa de mão para observar o material; l Após fazer o reconhecimento de campo, selecione plantas inteiras, com apressório, bem desenvolvidas e férteis sempre que possível; l Para retirar as amostras do substrato, segure a planta com a mão esquerda e, com a direita, introduza um canivete entre o apressório e o substrato, para que o exemplar saia por inteiro; l Terminada a coleta, todo o material deverá ser lavado em água salgada para a completa retirada de fragmentos; l As algas devem ser separadas por grupos e colocadas em sacos adequa- dos ao seu tamanho. Feito isso, devem ser guardadas em ambiente úmido; l Todos os sacos devem ser identificados ao nível de Filo; l O material coletado deve ser etiquetado como fichas de papel vegetal com as seguintes informações: nome do coletor; local e data da coleta; altura em relação ao nível da água; cor; observações pertinentes; l O material deve ficar protegido da luz solar até ser fixado; l Coloque a quantidade de solução necessária para cobrir as algas nos sacos e guarde o material protegido do sol, até que seja finalmente levado ao laboratório; l No laboratório as algas devem ser esticadas em cartolina com o auxílio de um pincel, dentro de bandejas plásticas com um pouco da solução em que estavam imersas; l Quando as amostras estiverem prontas, deve-se virar, com cuidado, a ban- deja, assim a alga irá ficar grudada no papel; l Retire a folha contendo a alga e realize o mesmo procedimento indicado para a herborização de plantas, organizando as amostras em prensas para posterior desidratação; Para coletar algas planctônicas, utiliza-se uma rede especial de malha reduzida (Figura 6) que deve ser jogada dentro de um corpo d’ água. Essa rede deve ser arrastada delicadamente sobre a superfície da água em local calmo por aproximadamente 10 - 15 minutos, com cuidado para não passá-la junto ao fundo, pois isso pode acarretar a coleta de areia. Após a coleta, o líquido preso no frasco localizado na porção terminal da rede deve ser cuidadosamente transportado para outros frascos destina- dos à fixação e ao transporte do plâncton obtido. 20 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. Figura 6 – Rede especial para a coleta de algas planctônicas. Fonte: bit.ly/1m53tfh 6.4. Coleta de fungos macroscópicos l Para a coleta de fungos, devem ser considerados todos os fungos observa- dos durante o percurso; l Para a retirada dos fungos dos seus respectivos substratos, devem ser utili- zadas facas pequenas ou canivetes; l Os corpos de frutificação retirados devem ser colocados em envelopes de papel ou em caixas de papelão, dependendo da sua consistência (carnosa ou membranosa); l Todos os dados relativos à coleta devem ser anotados em fichas e cadernetas de campo (data, localização da coleta, tipo de substrato, dimensões, coloração); l Ao final, os corpos de frutificação devem ser levados ao laboratório para que sejam desidratados em estufa a 50 ˚C, durante o período de aproximada- mente 24 a 48 horas; 21Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas l As amostras desidratadas devem ser colocadas emfreezers por cerca de três dias para eliminar espécies de organismos que possam danificar as estruturas do corpo de frutificação. Síntese da Capítulo A Sistemática compreende o estudo da diversidade biológica com o objetivo de compreender as relações filogenéticas existentes entre os seres que com- põem o mundo vivo. Para tanto, a Sistemática se utiliza da Taxonomia, que é responsável pela identificação, denominação e classificação de espécies. Atualmente, a classificação biológica se baseia em um sistema binomial de nomenclatura, no qual os nomes científicos são formados por duas pala- vras: gênero e espécie. As espécies são agrupadas em gêneros, os gêneros em famílias, as famílias em ordens, as ordens em classes, as classes em filos, os filos em reinos e os reinos em domínios. Para a identificação de plantas, são realizadas coletas e utilizados instrumentos de identificação como chaves botânicas. Além disso, existem acervos botânicos que servem como referência ao trabalho de identificação denominados herbários. Para a compreensão da diversidade no reino vegetal e protista, são ne- cessários estudos botânicos baseados em metodologia específica para cada grupo em questão. Assim, pteridófitas são coletadas e herborizadas diferente- mente de briófitas, algas e fungos, mas de maneira semelhante ao que acon- tece nas fanerógamas. Atividades de avaliação 1. Diferencie os termos taxonomia e sistemática. 2. Qual a grande mudança implementada pelo Sistema Binomial de Nomen- clatura? 3. Diferencie os termos abaixo: a) Categoria e táxon; b) Cladograma e árvore filogenética; c) Monofilético e polifilético d) Órgãos homólogos e análogos. 22 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. 4. Por que podemos afirmar que a origem de semelhanças e diferenças em or- ganismos constitui uma questão de grande importância para a sistemática? 5. O que significa dizer que o conjunto de todos os organismos vivos forma um conjunto monofilético? 6. Por que podemos dizer que as categorias taxonômicas são grupos hierár- quicos artificiais, enquanto a espécie é a única categoria real existente no mundo vivo? 7. O que são e para que servem: a) Chaves de identificação; b) Herbários; c) Exsicatas; d) Código Internacional de Nomenclatura Botânica; e) Tipos nomenclaturais. 8. Faça uma pesquisa e identifique os 10 maiores herbários brasileiros, com suas respectivas características e linhas de pesquisa. 9. Atividade Prática: l Consiga aproximadamente 20 botões diferentes; l Separe a amostra levando em consideração suas semelhanças e diferenças; l Distribua os botões em categorias hierárquicas para que possam ser agru- pados e nomeados formalmente. Lembre-se que características mais abran- gentes definem categorias como Domínio e Reino, enquanto particularidades devem ser próprias de categorias como gênero e espécie; l Desenhe o esquema resultante de sua análise em uma cartolina ou papel madeira, utilizando pincel atômico; l Atribua nomes às categorias respeitando os princípios, as regras e as reco- mendações do CINB; l Ao final, tente responder: Quais as suas maiores dificuldades em realizar essa tarefa? Você considera a tarefa de classificar simples ou complexa? Por quê? Enumere outros problemas possíveis para a realização dessa ta- refa se essa amostra fosse viva. 23Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas Texto complementar Coleções botânicas: documentação da biodiversidade brasileira Ariane Luna Peixoto e Marli Pires Morim A demanda por conhecimento acerca da biodiversidade, em escalas global, regional e nacional, cresceu muito após a Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, realizada em 1992. Os documentos preparatórios para o evento e os compromissos de governo assumidos e agendados, durante e após o evento, trouxeram para os mais diferentes setores da sociedade temas até então considera- dos apenas do rol dos cientistas. O conhecimento, a conservação e o uso sustentável da fauna, da flora e do ambiente onde vivem animais e plantas fazem parte, com destaque, desses temas. A discussão deles, hoje, perpassa diferentes meios de co- municação e segmentos da sociedade. Isso, embora desejado pelos cientistas, era im- pensado até antes da Convenção da Diversidade Biológica (CDB), um dos documentos mais importantes da Conferência de 1992. A taxonomia biológica é a ciência que mais diretamente lida com a biodiversidade, especialmente nos níveis de espécies, e também com a diversidade genética. Até re- centemente, taxonomistas tinham sua notoriedade apenas entre os seus pares, em- bora o seu trabalho, desde Lineu, na segunda metade do século XVIII, tenha sido con- siderado de grande importância e suporte indispensável para uma grande variedade de propósitos. Além do labor de colecionamento, identificação, descrição, estudos da biologia e interrelacionamento entre os táxons, esses cientistas são, de modo geral, chamados para opinarem e emitirem laudos sobre a biodiversidade. Taxonomistas de várias partes do mundo, organizados em sociedades científicas, após consultas e discussões amplas, elaboraram a Systematics Agenda 2000: Char- ting the Biosphere. Nesse documento, foram traçados objetivos e estratégias visando, predominantemente, a responder questões como: Quais são as espécies do planeta e como elas se relacionam filogeneticamente? Onde elas ocorrem? Quais são as suas características? A missão da taxonomia, para o século XXI, aí estabelecida é descobrir, descrever e inventariar a diversidade de espécies do mundo; analisar e sintetizar as informações oriundas desse esforço em prol da ciência e da sociedade. Wilson afirmou que descrever e classificar todas as espécies vivas do planeta era um dos grandes desafios científicos do século XXI. Ele também fez cálculos do custo econô- mico dessa tarefa – US$ 500 por espécie, um total de US$5 bilhões distribuídos por 10 ou 20 anos. Cientistas, em vários lugares do mundo, manifestaram-se, mostrando que este não era um valor tão alto, quando comparado com outras demandas de governos. Entretanto, a busca desse montante de recursos parece impossível quando os governos e fundos privados ainda não têm em alta prioridade o inventário da biodiversidade. Estima-se em 264 mil a 279 mil o número de espécies de plantas conhecidas no mundo, ou seja, de espécies formalmente descritas e documentadas em coleções biológicas (por espécimes, mas também, algumas vezes, por uma iconografia). O Brasil é considerado o país de maior diversidade biológica, destacando-se no ranking mundial de países megadiversos. Abriga cerca de 14% da diversidade de plan- tas do mundo! Para o território brasileiro, estima-se em 45,3 mil a 49,5 mil o núme- ro de espécies de plantas descritas. Em relação a fungos, estima-se que o planeta abrigue entre 70,5 mil a 72 mil espécies, das quais o Brasil detém 12,5 mil a 13,5 mil 24 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. espécies descritas. Este alto padrão de diversidade dá ao Brasil extraordinária com- petitividade diante de demandas ambientais e biotecnológicas, nas quais o capital natural gera grandes benefícios econômicos, convertendo-se, mesmo, em poder. Os documentos que certificam a diversidade e a riqueza da flora de uma determi- nada região ou país encontram-se depositados em coleções botânicas. Essas coleções são bancos de materiais (espécimes ou exemplares) vivos ou preservados e os dados a eles associados. Os jardins botânicos, os arboretos e os bancos de germoplasma são exemplos de coleções vivas. Os herbários, as palinotecas são exemplos de coleções preservadas. Os herbários e outras coleções a eles associadas (carpotecas, xilotecas) são ferramentas imprescindíveis para o trabalho dos taxonomistas e apoio indispen-sável para muitas outras áreas do conhecimento. O herbário provê o voucher para um grupo de organismos vivos; fornece a base de dados acerca da distribuição geográfica e da diversidade de plantas; guarda a memória de conceitos morfológicos e taxonô- micos e a maneira como esses conceitos foram sendo modificados. Os cinco maiores herbários do mundo, cadastrados no Index Herbariorum encon- tram-se listados no Quadro 1. O Index Herbariorum lista 3.210 herbários do mun- do, fornecendo seus endereços, especialistas vinculados, principais coleções sob sua guarda e outras informações, e entre eles estão 73 brasileiros. A Sociedade Botânica do Brasil mantém uma web na UFRGS contendo os principais dados sobre os herbá- rios brasileiros, os taxonomistas e os táxons nos quais trabalham. Quadro 1 OS CINCO MAIORES HERBÁRIOS DO MUNDO EM NÚMERO DE EXEMPLARES Herbários Sigla Designação Ano de Formação Número de Exemplares Muséum National d’Historie Naturele, Paris P 1635 8.000.000 New York Botanical Garden, New York NY 1891 6.500.000 Royal Botanic Garden, Kew K 1841 6.000.000 Komarov Botanical Institute, Leningrado LE 1823 5.770.000 The Natural History Museum, Londres BM 1753 5.200.000 Fonte: Index Herbariorum e web dos herbários listados No Brasil há 114 herbários ativos, dos quais cerca da metade detêm menos de 20 mil exemplares; 23 herbários têm mais de 50 mil exemplares. Os seis maiores herbá- rios do Brasil encontram-se listados no Quadro 2. Em conjunto, os herbários brasilei- ros guardam um acervo de pouco mais de 5 milhões de espécimes. O Quadro 3 apre- senta o quantitativo de espécimes por região geográfica. A densidade de coleta média para o Brasil é de 0,62 espécime por Km2. Este valor é muito baixo quando comparado a valores estimados para alguns países de alta diversidade na América Latina, como México e Colômbia. As regiões sudeste e sul concentram os maiores quantitativos de herbários e densidades de coleta. A região norte, com a maior área territorial do país, é aquela que concentra o maior contingente de terras cobertas por ecossistemas naturais e a que apresenta os menores índices de coleta e a menor quantidade de herbários. 25Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas Quadro 2 OS SEIS MAIORES HERBÁRIOS DO BRASIL Herbário Sigla Designativa Ano de Fundação Número de Exemplares Museu Nacional do Rio de Janeiro R 1808 500.000 Jardim Botânico do Rio de Janeiro RB 1890 350.000 Instituto de Botânica do São Paulo SP 1917 320.000 EMBRAPA – Amazônia oriental IAN 1945 295.000 Museu Botânico de Curitiba MBM 1965 255.000 Instituto Nacional de Pesquisas da Amazônia INPA 1954 239.500 Quadro 3 ACERVO DOS HERBÁRIOS BRASILEIROS NAS DIFERENTES REGIÕES GEOGRÁFICAS DO PAÍS Região geográfica Área Total (Km²) Herbários Espécimes Espécimes/Km² Norte 3 851 560,4 10 715.500 0,18 Nordeste 1 556 001,1 27 620.200 0,39 Sudeste 924 266,2 39 2.400.000 2,59 Sul 575 316,2 27 980.500 1,7 Centro-Oeste 1 604 852,3 11 420.700 0,26 Brasil 8 511 996,3 114 5.316.900 0,62 Embora o número de exemplares reunidos nas coleções brasileiras seja significa- tivo e tenha crescido notadamente nas últimas décadas, especialmente devido à im- plantação de cursos de pós-graduação e de programas de floras estaduais e regionais, representa ainda muito pouco no contingente de acervos dos herbários do mundo. Este fato é contraditório, quando se considera que o país detém cerca de 14% da di- versidade vegetal do planeta. Prance mostrou o crescimento de alguns herbários no período compreendido entre 1974 e 1990. Na América Latina, os herbários de Bogotá (COL) e México (Mexu) foram os que mais se destacaram. Em 1990, o COL detinha 330 mil exemplares e o Mexu 550 mil, o crescimento correspondendo a 153% e 197%, respectivamente. O herbário do Jardim Botânico do Rio de Janeiro (RB) é apontado como tendo um crescimento de 81%. É salutar perceber também o quanto se avançou no conhecimento da flora brasilei- ra. A Flora Brasiliensis, editada por Martius, Eichler & Urban entre 1840 e 1906, descre- ve 22.767 espécies, das quais 5.689 eram novas para a ciência. Esta obra foi elaborada predominantemente com base em exemplares coletados por naturalistas europeus e enviados para herbários do exterior. Os tipos das espécies aí descritas, bem como ou- tras coleções históricas, encontram-se, portanto, fora do país. O número de espécies conhecido hoje para angiospermas no Brasil representa mais que o dobro daquele ci- tado na obra de Martius e colaboradores. Para os demais grupos de plantas e fungos, este número é, então, muito maior. A maioria dos exemplares, especialmente os tipos de espécies descritas após a Flora Brasiliensis, está em herbários brasileiros. Alguns dados obtidos por grupos de cientistas podem demonstrar os avanços obtidos nos últimos anos, mas, principalmente, sinalizam o quanto ainda precisa se conhecer sobre a flora do Brasil, mesmo em regiões consideradas bem estudadas. Demonstram que novas 26 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. espécies ou novas citações de ocorrências de táxons, independem da área geográfica abran- gida ou do grupo vegetal em estudo. A Flora Fanerogâmica do estado de São Paulo tem da- dos publicados sobre 56 famílias, abrangendo 895 espécies. A obra completa compreenderá 7,5 mil espécies distribuídas em 180 famílias. Na análise de 49 famílias, algumas com dados ainda parciais, 43 táxons foram descritos como novos para a ciência e 121 novas ocorrências foram registradas para São Paulo, incluindo uma família botânica, Ceratophyllaceae. Foram assinaladas, tam- bém, espécies não reencontradas em campo, sugerindo que as mesmas estejam ex- tintas no estado pela destruição de seus ambientes naturais, ou que sejam espécies raras ou com áreas de distribuição muito restrita. A documentação destes táxons não recoletados em São Paulo restringem-se hoje, apenas, aos exemplares guardados nas coleções de herbário. Na reserva ecológica de Macaé de Cima, no estado do Rio de Janeiro, onde foram identificadas 883 espécies de angiospermas, 17 eram novas para a ciência. No município do Brejo da Madre de Deus, um inventário da bioflora dos musgos pleurocárpicos em uma propriedade de 700 hectares, revelou que das 23 es- pécies inventariadas para o local, seis eram novas ocorrências não apenas para aquela área, mas para o nordeste brasileiro. Conhecer as espécies de plantas e fungos que ocorrem no território brasileiro, organizar as informações e os dados a elas relacionadas e disponibilizar este conheci- mento visando ao progresso da ciência e ao bem estar da sociedade são questões que necessariamente precisam perpassar pelo planejamento estratégico do país. O des- conhecimento da biota brasileira torna o país vulnerável em muitos campos entre os quais cabe destacar a descoberta de novos fármacos, o patenteamento de processos biológicos e a impossibilidade de fazer parcerias verdadeiras com instituições cientí- ficas de diferentes países, de modo que ambos os lados possam obter dividendos do conhecimento gerado. Como vencer este desafio com um contingente criticamente pequeno de taxono- mistas e com a maioria das coleções ainda não estruturadas para atender a crescente demanda de serviços? Qualquer modificação no status atual do conhecimento sobre a biodiversidade de modo a se alcançar patamares muito mais altos passa, essencial- mente, pelo estabelecimento de um programa consistente e continuado de estímulo à formação de recursos humanos na área de taxomomia. Sem taxonomistas bem for- mados, o país fica frágil diante dos compromissos assumidos na CDB e da impossibili- dade de diagnósticos seguros de diferentes componentes da biodiversidade. Os herbários hoje informatizados vêm respondendo com muito mais agilidade às perguntas dos cientistas, dos gestoresda área ambiental e também de outros seg- mentos da sociedade. Os herbários da Universidade Estadual de Feira de Santana (Huefs), com 65 mil espécimes, e o da Embrapa Amazônia Oriental (IAN) com 295 mil, totalmente informatizados, quando consultados, respondem de forma ágil com infor- mações diversas sobre o acervo. Muitas vezes as respostas recebidas satisfazem às dúvidas e às questões levantadas pelos estudantes e cientistas, evitando assim des- locamentos até as coleções e o manuseio do material. Este fato diminui os custos de pesquisa e agiliza o processo de geração do conhecimento. Entretanto, a informatiza- ção dos herbários brasileiros ainda é incipiente. Apenas 52% deles estão com mais da metade ou com o acervo totalmente informatizado. Nesse contingente, estão, princi- palmente, os herbários com acervos de menos de 20 mil exemplares. Por outro lado, 11% dos herbários sequer iniciaram o processo de informatização, estando entre eles alguns dos grandes herbários do país. A automação dos serviços de gerenciamento dos acervos vem modificando o labor curatorial. Entretanto é possível prever alterações muito maiores que poderão interferir 27Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas em procedimentos desde a coleta de espécimes até a disponibilização de suas imagens na internet. O georeferenciamento de amostras constitui-se em informação essencial para correlacionar dados de diferentes origens, tanto bióticos como abióticos. A sua inclusão no protocolo de campo das amostras vem sendo cada vez mais requerida. A valorização de imagens de campo e de herbário facilitará o acesso a muitos caracteres e informações. O conceito de herbário virtual ainda está por ser definido. Os herbários virtuais hoje disponíveis compreendem predominantemente webs interativas com base de dados de nomes científicos que possibilitam consulta remota. Alguns já dispõem de imagens associadas aos nomes. O herbário do futuro certa- mente será muito diferente do atual, embora o espécime colecionado em campo e convenientemente armazenado certamente continuará sendo a sua pedra de toque. Entretanto, o que parece prioritário e não muito distante da realidade brasileira é a integração, dentro de cada herbário, de todas as suas coleções. Partes diferentes de uma mesma planta, como madeira, flores fixadas, folhas em gel de sílica para estudos de DNA e a exsicata, propriamente dita, com o mesmo código de acesso. Ou seja, interoperabilidade de diferentes bases de dados. As incongruências e conflitos nas estratégias adotadas por diferentes setores de go- verno visando inventários de biodiversidade em áreas naturais, especialmente em Uni- dades de Conservação (UC), vêm dificultando ou até inviabilizando o desenvolvimento de pesquisas básicas e essenciais para o avanço do conhecimento sobre a biota e os ecossis- temas do país. Isto é contraditório, tendo em vista que, entre as prioridades das UCs e dos órgãos que as administram, estão expressos os inventários. Também são pouquíssimas as fontes de fomentos específicas e desburocratizadas que priorizam projetos de inven- tários; que reconhecem que o enriquecimento de coleções científicas com exemplares colecionados dentro de padrões pré-estabelecidos é prioritário para a conservação. A globalização dos esforços necessários para a implementação da Convenção da Diversidade Biológica vem promovendo, por meio de vários mecanismos, a ampliação de canais de diálogos entre cientistas, sociedade e governos. A discussão de proble- mas como a mensuração, avaliação, conservação e sustentatibilidade da diversidade biológica e de seus componentes é feita não apenas nos museus e nos herbários, mas em diferentes fóruns de governo e de sociedade. A internet facilitou a divulgação das informações e dos dados numa escala que era impensável há alguns anos. A guarda da coleção, como patrimônio no qual cada exemplar é único e insubs- tituível, é a principal tarefa das instituições que detêm esses acervos e dos órgãos que as mantêm. Entretanto, o futuro dos herbários depende, em grande parte, da sua habilidade de absorver e adaptar novas metodologias e tecnologias, e de com- preender demandas já manifestas pela sociedade. A mudança de paradigma das coleções depende também de uma política governamental voltada aos acervos bio- lógicos com investimentos apropriados e permanentes. Fonte: Ciência e Cultura, v. 55, n. 3, São Paulo, Jul./Set. 2003. Disponível em: http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?pid=S0009-67252003000300016&script=sci_arttext 28 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. @ Página do Código Internacional de Nomenclatura Botânica: http://www.bgbm.fu-berlin.de/iapt/nomenclature/code/SaintLouis/0001ICSL Contents.htm Links sobre taxonomia: http://www.silvionihei.hpg.ig.com.br/taxonomia.html http://www.biotaneotropica.org.br/v4n1/pt/editorial Link sobre Sistemática Filogenética em Português e Espanhol: Texto sobre Biologia Comparada e Classificação Autoria: Profs Drs Freddy Bravo e Solange Peixinho (UFBA) http://www.ufba.br/~qualibio/002.html Links sobre Sistemática Filogenética em Inglês: Journey into the Phylogenetic Systematics Autoria (copyright): University of California, Museum of Paleontology, Berkeley, EUA http://www.ucmp.berkeley.edu/clad/clad4.html The Phylogeny of Life Autoria (copyright): University of California, Museum of Paleontology, Berkeley, EUA http://www.ucmp.berkeley.edu/ alllife/threedomains.html Glossary of Phylogenetic Systematics Autoria: Günter Bechly (Böblingen, Alemanha) http://mitglied.lycos.de/GBechly/glossary.htm Phylogenetics Autoria: Virtual Paleobotany Lab (Univ. California, Museum of Paleontology, Berkeley) http://www.ucmp.berkeley.edu/IB181/VPL/Phylo/PhyloTitle.html Introduction to Phylogenetic Systematics Autoria: Drs Peter Weston & Michael Crisp (Royal Botanic Gardens e Austra- lian National University) Fonte: Invited Contributions of the Society of Australian Systematic Biologists http://www.science.uts.edu.au/sasb/WestonCrisp.html 29Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas Introductory glossary of cladistic terms Autoria: Michael Crisp (Australian National University) Fonte: Invited Contributions of the Society of Australian Systematic Biologists http://www.science.uts.edu.au/sasb/glossary.html Phylogenetics: just methods Autoria: Mark E. Siddall (American Museum of Natural History) http://research.amnh.org/~siddall/methods/ Referências AMORIM, D. S. Fundamentos de sistemática filogenética. Ribeirão Preto: Holos, 2002. 156 p. BALBACH, M.; BLISS, L. C. A laboratory manual for botany. 7. ed. Orlando: Saunders College Publishing, 1991. 413 p. 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Santa Cruz do Sul: EDUNISC, 2004. v. 1, 605 p. RAVEN, P. H.; EVERT, R. F.; EICHHORN, S. E. Biologia vegetal. Tradução JaneElizabeth Kraus et al. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2007. 830 p. SOUZA, V. C.; LORENZI, H. Botânica sistemática: guia ilustrado para identi- ficação das famílias de fanerógamas nativas e exóticas no Brasil, baseado em APG II. 2. ed. Nova Odessa: Instituto Plantarum, 2008. 704 p. CapítuloCapítulo 2 Fungos 33Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas Objetivos l Apresentar as características gerais dos organismos pertencentes ao rei- no Fungi. l Identificar as particularidades dos filos Chytridiomycota, Zygomycota, As- comycota e Basidiomycota. l Descrever a organização morfológica e os aspectos reprodutivos dos fungos. l Mostrar como os fungos são utilizados comercialmente. l Apresentar as relações ecológicas estabelecidas entre fungos e outros or- ganismos vivos. l Conceituar liquens e micorrizas. 1. Características gerais dos fungos A ciência que estuda os fungos, seres bastante diferentes de animais e plan- tas, é a micologia. Os fungos5, representados por uma enorme diversidade de espécies (Figura 7), podem ser caracterizados em linhas gerais como orga- nismos eucarióticos, aeróbios obrigatórios e aclorofilados. Figura 7 – Diversidade de fungos de diferentes grupos taxonômicos: Chytridiomyco- ta – fungo aquático (A), Zigomycota (B), Glomeromycota - fungo simbionte (C), As- comycota (D) e Basidiomycota (E a H). Fonte: http://bit.ly/1Sp9wci; http://bit.ly/1pqWsI1; http://bit.ly/1RMTE13; http://bit.ly/1pqWwaP; http://bit. ly/1oWLCZL; http://bit.ly/24H4DjZ; http://bit.ly/1QwTv2V; http://bit.ly/24H4H30. 5Fungos no solo e no mar – Nos 20 cm superiores do solo, por exemplo, pode haver aproximadamente 5 toneladas de fungos e bactérias por hectare. É ainda importante salientar que existem cerca de 500 espécies marinhas conhecidas, responsáveis pela degradação da matéria orgânica desse ecossistema, bem como outras encontradas em ambientes aquáticos continentais. 34 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. São amplamente distribuídos e apresentam uma enorme variedade de organismos macroscópicos ou microscópicos, que compreendem cerca de 100.000 espécies identificadas. São essencialmente terrestres e de vida livre, alguns podem ser aquáticos ou anemófilos (Figura 8); mas também podem ser ameboides, parasitas sapróbios ou simbiontes. Tem como principais ambientes, locais úmidos e ligeiramente ácido (pH 5,0-7,0), quanto a temperatura suportam altas temperaturas (termófilos) à bai- xas temperaturas (Psicrófilos). Podem ser multicelulares (exceto leveduras) e filamentosos; raramente dimórficos que podem ser leveduriformes ou filamentosos dependendo das condições do meio. Em geral, possuem parede celular constituído de quitina e mananos, mas essa constituição pode variar de acordo com o grupo. A quitina é mais resistente que a celulose quanto ao ataque de micro-organismos. Figura 8 - Fungos e bactérias encontradas em aparelhos de ar-condicionado. Fonte: http://bit.ly/1LZiFle. 2. Morfologia 2.1. Fungos filamentosos O corpo ou talo de um fungo filamentoso é constituído por hifas que podem ser septadas ou cenocíticas (sem septos) – Figura 9, estes septos podem apre- sentar poros que variam de tamanho. Hifas cenocíticas são multinucleadas. O conjunto de hifas é denominado micélio. Podemos fazer uma comparação 35Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas grosseira imaginando o fungo como um novelo de lã que foi desfeito e depois reorganizado de maneira rápida. O resultado é um conjunto de fios que se misturam desordenadamente. Algumas hifas são modificadas em apressórios6 ou haustórios7 que pos- suem a capacidade de fixação e penetração em um hospedeiro, respectivamente. Figura 9 – Desenho esquemático de diferentes tipos de hifas: septada (A) e cenocítica (B). Fonte: http://bit.ly/1SpcOfC. 2.2. Fungos leveduriformes Os fungos8, em sua maioria, são filamentosos, mas algumas espécies são leveduriformes, enquanto outras podem apresentar os dois estágios em res- posta às condições ambientais. As leveduras representam apenas formas de crescimento e não cons- tituem um grupo taxonômico formal. Na verdade, essa forma de organização pode ser encontrada em representantes dos filos Zygomycota, e Basidio- mycota, mas a maioria das leveduras encontra-se inserida nos Ascomycota. Muitos fungos podem alternar entre formas unicelulares e filamentosas, em função das condições ambientais, mas, na maioria deles, a fase filamen- tosa é predominante. Outros permanecem a maior parte da vida como levedu- ras, como é o caso de Saccharomyces cerevisiae (Figura 10) As leveduras se reproduzem principalmente por brotamento (Figura 10B), mas cada célula leveduriforme, haploide pode funcionar como um ga- meta, que em determinadas condições se fundem para formar um zigoto. Fungos fitopatógenos raramente apresentam sistema vegetativo unice- lular, sendo predominantemente filamentosos. 6Apressório são órgãos adesivos de fungos parasitas, representado por uma protuberância ou intumescência, formado por uma hifa. Tem a função de aderir no hospedeiro durante a primeira fase da infecção. 7Haustórios são estruturas fúngicas, ramificadas ou não, especializadas na absorção de nutrientes a partir do citoplasma da célula do hospedeiro. Agem como raízes sugadoras de holoparasitas ou hemiparasitas, que penetram no eixo do hospedeiro para retirar sua nutrição. 8A maioria dos fungos é estudada pela microbiologia, embora muitos de seus representantes possuam frutificações de grandes dimensões como é o caso dos cogumelos Agaricales. 36 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. Figura 10 - Aspecto de Saccharomyces cerevisiae sobre microscopia de varredura (A) e um esquema de sua reprodução assexuada por brotamento (B). Fonte: http://bit.ly/24JJaqr. 3. Nutrição e crescimento Os fungos são heterotróficos não possuem pigmentos fotossintetizantes, e, portanto, precisam de nutrientes (C, O, H, N, P, K, Mg, S, B, Mn, Cu, Mo, Fe e Zn) provenientes de outras fontes e que são obtidos por ingestão e absorção, a partir do processo de digestão extracorpórea, a qual compreende a libera- ção de enzimas sobre o substrato em que estão imersos. Alguns (leveduras) podem realizar fermentação alcoólica convertendo glicose em etanol. A sus- tância de reserva do grupo é o glicogênio. Dentre os fungos, podemos encontrar espécies saprófitas, que obtêm a energia a partir da decomposição de animais mortos, parasitas facultativos ou obrigatórios, de plantas ou animais. Existem ainda espécies que formam associações simbióticas importantes, dentre as quais se destacam os líquens9 e as micorrizas10. 4. Reprodução Os fungos apresentam muitas estratégias reprodutivas que garantem o su- cesso do grupo no ambiente, e, apesar de muitas espécies se reproduzirem preferencialmente de maneira assexuada, outras realizam sua reprodução se- xuadamente, produzindo estruturas responsáveis pela produção de gametas. Seja qual for o tipo de reprodução em questão, muitas estruturas com elevado grau de especialização celular11 são produzidas isoladamente ou em grupo pelos vários grupos de fungos. Reprodução assexuada se dá por fragmentação das hifas ou meio de es- poros, exceto Chitridiomycota que apresenta esporos flagelados, demais gru- 9Liquens são associações entre fungos e algas unicelulares ou filamentosas, ou cianobactérias. 10Micorrizas são associações simbióticas entre fungos e raízes de algumas plantas. 11Durante a divisão celular a carioteca não se desintegra, o fuso mitótico ocorre dentro do núcleo e não apresentam centríolos (exceto Chitridiomycota), entretanto apresentam corpos centriolares com função semelhante. 37Morfologia e Taxonomia de Cripitógamaspos apresentam esporos sésseis. Na reprodução assexuada os esporos são produzidos em esporângios ou conídios (Figura 11), provenientes de células co- nidiogênicas. Leveduras podem reproduzir-se por fissão binária ou brotamento. Figura 11 - Ilustração esquemática de conídios12 e conidióforos de Aspergillus (A). Imagem de microscopia de varredura eletrônica de micélio fúngico de Penicillium sp. evidenciando os conídios (B). Fonte: http://bit.ly/1VXjO2n. A produção de esporos sexuados acontece em estruturas específicas, particulares de cada grupo, conhecidas por ascomas (Ascomycota), Basidio- mas (Basidiomycota) e zigosporângio (Zigomycota), e a reprodução sexuada acontece em três momentos principais: l Plasmogamia: união de protoplastos das hifas sem ocorrer a cariogamia ou fusão nuclear; l Cariogamia: fusão de dois ou mais núcleos reunidos em função da plasmo- gamia, originando um zigoto diploide; l Meiose: redução do número de cromossomos a partir do zigoto formado pela cariogamia, produzindo núcleos haploides. Para que ocorra a reprodução sexuada, deve acontecer a fusão de hi- fas que podem ser originadas de um mesmo talo, e nesse caso, são chama- das homotálicas, ou de talos diferentes, chamadas hifas heterotálicas. Ao conjunto de fases que acontecem durante a reprodução, chamamos ciclo de vida, e, como são inúmeras as particularidades reprodutivas, deixa- remos para discutir sobre as características de cada grupo separadamente mais adiante. 12Conídios são esporos assexuados não envolvidos por esporângios; produzidos de maneira isolada ou em cadeia. Apresentam paredes finas, podem ser uni ou plurinucleados, encontrados na extremidade de conidióforos e que se libertam da hifa sem acarretar sua destruição. 38 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. 5. Aspectos ecológicos e econômicos Juntamente com as bactérias heterotróficas, os fungos são os principais res- ponsáveis pela decomposição da matéria orgânica, constituindo-se como par- te indispensável da cadeia alimentar, pois são responsáveis pela reciclagem do carbono, do nitrogênio, bem como de vários outros compostos liberados no solo, na água e no ar. Apesar da enorme importância ecológica, os fungos, muitas vezes, atacam diversos substratos, vivos ou não, para garantir sua permanência no meio ambiente, e, dessa forma, entram em conflito direto com os interesses humanos, uma vez que podem atacar: madeira (Figura 12A), culturas (Figu- ra 12B), alimentos (Figura 12C), causando enormes prejuízos econômicos, relacionados à saúde de plantas e de animais; mas também podem atacar roupas, tinta (Figura 12D) etc. Ao atacar os alimentos reduz sua palatabilidade e valor nutricional; alguns podem, inclusive, liberar toxinas. Os fungos podem atuar como pragas e patógenos de vegetais (p.ex. carvão e ferrugem) e seres humanos, como a Candida e a Pneumonia. Algumas espécies são capazes de resistir a elevadas temperaturas, outras a temperaturas muito baixas. Talvez esse seja um dos motivos pelos quais muitas pessoas tenham o conceito formado de que os fungos são seres indesejáveis, oportunistas e mal cheirosos. Entretanto, é fundamental compreender que esse comporta- mento somente revela sua elevada competência competitiva em relação a outras espécies. Fungos, contudo, não causam só malefícios; alguns podem ser comes- tíveis e, na indústria alimentícia, podem ser utilizados na no processo de fer- mentação como na formação do queijo. Substâncias produzidas por certos fungos podem ser medicinais, é o caso da penicilina, cujo princípio ativo vem de fungos do gênero Penicillium alimentos (Figura 12E). Outros fungos podem ser utilizados como biorremediadores de solo e controle biológico. Figura 12 - Exemplos de fungos decompondo madeira (A), folhas de milho (B), frutas (C) e em tinta (D) na parede. A imagem E mostra o efeito do Penicillium sobre bactérias. Fonte: http://bit.ly/1QYMeuU; http://bit.ly/1UGzDMD; http://bit.ly/1QTo12A; http://bit.ly/1L7OmhD; http://bit.ly/1L7OmOp. 39Morfologia e Taxonomia de Cripitógamas Os fungos13 também foram importantes associações simbióticas. Com algas ou cianobactérias podem formar os líquens, importantes colonizadores e indicadores de qualidade do ar. As micorrizas são associações entre fungos e raízes de plantas; aproximadamente 80% das plantas fazem este tipo de as- sociação, uma vez que as micorrizas desempenham um papel importante na nutrição das plantas. Fungos ainda podem fazer associações com formigas nos chamados “jardins de fungos” no qual as formigas levam para seu ninho peda- ços de folhas para que os fungos possam digeri-los e crescer, em contra partida as formigas se alimentam de partes do fungo em crescimento. Fungos endofí- ticos podem viver dentro de algumas espécies sem causar-lhes dado, porém são tóxicos e caso a planta seja atacada liberam toxinas que protegem a planta. 6. Classificação A classificação dos fungos encontra-se regida pelo Código Internacional de Nomenclatura de Algas, Fungos e Plantas, que, periodicamente, realiza en- contros para discutir regras, propondo modificações ou adições às leis que regulamentam a sistemática do grupo. Vejamos as categorias taxonômicas utilizadas para fungos com suas respectivas terminações, tomando como exemplo a espécie fúngica (Agari- cus bisporus), como pode ser vista no Quadro 4: Quadro 4 EXEMPLO DE CLASSIFICAÇÃO DE UMA ESPÉCIE FÚNGICA Domínio Eukaria Reino Fungi Filo (Divisão) Basidiomycota Classe Basidiomycetesmycetes Ordem Agaricaleales Família Agaricaceae Gênero Agaricus Espécie Agaricus bisporus Nota: A terminação específica para fungos, por categoria taxonômica, encontra-se em negrito. Existem vários sistemas de classificação propostos para os fungos; no entanto, esses sistemas são passíveis de alterações em função de novas des- cobertas científicas. Alexopoulos et al. (1996), por exemplo, distribui os organismos conhe- cidos como Fungos em três reinos: Stramenopila (Filos: Oomycota, Hypho- chytridiomycota e Labyrinthulomycota), Protista (Filos: Plamodiophoromycota, Dictyosteliomycota, Acrasiomycota e Myxomycota) e Fungi (Filos: Chytridio- mycota, Zygomycota, Ascomycota e Basidiomycota). 13Alguns compostos orgânicos são produzidos ou extraídos de fungos, como certos ácidos orgânicos e pigmentos. Existe ainda a possibilidade da utilização desses organismos na decomposição do lixo orgânico, mas sua utilização potencial mais promissora é na indústria de celulose e papel e no reaproveitamento de resíduos orgânicos. 40 MEDEIROS, J. B. L. P., MENDES, M. R. S, BRITO, LUCENA. E. M .P. CHAVES, B. E. Contudo, com a introdução de novas técnicas, como a caracterização molecular e as análises genômicas, muitas modificações têm sido introduzi- das no sistema de classificação dos fungos. Assim, pode-se observar que apesar de serem sésseis e possuírem pa- rede celular; por serem heterotróficos, apresentarem glicogênio como subs- tância de reserva e características moleculares fungos mostram-se mais pró- ximos aos animais do que de vegetais. Filogeneticamente Animallia e Fungi descendem de uma mesmo ancestral, provavelmente um coanoflagelado. E o grupo irmão de Fungi seria um protozoário do gênero Nuclearia. É um grupo claramente monofilético, porém as relações entre os filos ainda não estão muito claras. Tradicionalmente é dividido em 4 filos (Chitri- diomycota, Zygomycota, Ascomycota e Basidiomycota), entretanto, análises moleculares de Hibbett et al. (2007) revelam que o reino possui 7 filos (e 1 sub-reino - Dikaria). Por estes autores Fungi apresenta como filos: Microspo- ridia, Chytridiomycota, Neocallimastigota, Bastocladiomycota, Glomeromyco- ta, Ascomycota e Basidiomycota, estes dois últimos pertencem ao sub-reino Dikaria. Zigomycota e Chytridiomicota,
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