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BIO L O G I A Z o o l o g i a V e r t e b r a d o s P r o f a . S i m o n e F e r r e i r a T e x e i r a 2a edição | Nead - UPE 2013 Dados Internacionais de Catalogação-na-Publicação (CIP) Núcleo de Educação à Distância - Universidade de Pernambuco - Recife Texeira, Simone Ferreira Biologia: zoologia vertebrados/Simone Ferreira Texeira. – Recife: UPE/NEAD, 2011. 64 p. 1. Zoologia 2. Biologia 3. Educação à Distância I. Universidade de Pernambuco, Núcleo de Educação à Distância II. Título CDD – 17ed. – 591 Claudia Henriques – CRB4/1600 BFOP-093/2011 T355b UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO - UPE Reitor Prof. Carlos Fernando de Araújo Calado Vice-Reitor Prof. Rivaldo Mendes de Albuquerque Pró-Reitor Administrativo Prof. Maria Rozangela Ferreira Silva Pró-Reitor de Planejamento Prof. Béda Barkokébas Jr. Pró-Reitor de Graduação Profa. Izabel Christina de Avelar Silva Pró-Reitora de Pós-Graduação e Pesquisa Profa. Viviane Colares Soares de Andrade Amorim Pró-Reitor de Desenvolvimento Institucional e Extensão Prof. Rivaldo Mendes de Albuquerque NEAD - NÚCLEO DE ESTUDO EM EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA Coordenador Geral Prof. Renato Medeiros de Moraes Coordenador Adjunto Prof. Walmir Soares da Silva Júnior Assessora da Coordenação Geral Profa. Waldete Arantes Coordenação de Curso Prof. José Souza Barros Coordenação Pedagógica Profa. Maria Vitória Ribas de Oliveira Lima Coordenação de Revisão Gramatical Profa. Angela Maria Borges Cavalcanti Profa. Eveline Mendes Costa Lopes Profa. Geruza Viana da Silva Gerente de Projetos Profa. Patrícia Lídia do Couto Soares Lopes Administração do Ambiente José Alexandro Viana Fonseca Coordenação de Design e Produção Prof. Marcos Leite Equipe de Design Anita Sousa/ Gabriela Castro/Renata Moraes/ Rodrigo Sotero Coordenação de Suporte Afonso Bione/ Wilma Sali Prof. José Lopes Ferreira Júnior/ Valquíria de Oliveira Leal Edição 2013 Impresso no Brasil Av. Agamenon Magalhães, s/n - Santo Amaro Recife / PE - CEP. 50103-010 Fone: (81) 3183.3691 - Fax: (81) 3183.3664 APRESENTAÇÃO Profa. Simone Ferreira Texeira Carga Horária I 60H APRESENTAÇÃO Olá! Bem-vindos à disciplina Zoologia dos Vertebrados! Esta disciplina está dividida em quatro capí- tulos: no primeiro, veremos os grupos que compõem o filo Chordata, adentraremos o mundo dos cordados invertebrados e vere- mos as características gerais dos sistemas vi- tais dos vertebrados; do segundo em dian- te, veremos os representantes do subfilo Vertebrata, peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos. Os peixes, por representarem aproxima- damente cinqüenta por cento de todos os vertebrados, ficaram dispostos em um úni- co capítulo, o segundo. O terceiro capítulo englobou os anfíbios e os répteis, e o quar- to, as aves e os mamíferos. Em todos eles, nós veremos as particularidades de cada um destes grupos, que permitiram que estes se adaptassem ao ambiente em que vivem, quer seja a água ou a terra, ou ambos bem como eles conseguem sobreviver e se perpe- tuarem, tendo representantes vivos até os dias de hoje. A todos desejo que, ao final desta disciplina e do curso, vocês compreendam as maravi- lhas que existem na natureza e sejam mais uns a se engajarem na luta contra a devasta- ção de espécies vegetais e animais causada, principalmente, por um vertebrado chamado homem. OBJETIVO GERAL Ao final desta disciplina, o aluno deverá ter a capacidade de caracterizar os táxons dos cordados invertebrados (Tunicata e Cephalo- chordata) e dos Vertebrata (peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos), e saber como os sis- temas vitais dos representantes destes grupos funcionam e interagem entre si, para permitir a sobrevivência e a perpetuação das espécies. c a p ít u lo 1 7 INTROduÇÃO AOS CORdAdOS Profa. Simone Ferreira Teixeira Carga horária I 15H OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Reconhecer os representantes dos corda- dos invertebrados por meio das caracte- rísticas específicas de cada grupo; • Compreender o funcionamento e a in- teração dos sistemas vitais dos cordados invertebrados e o modo como estes se perpetuam; e, • Conhecer os sistemas vitais básicos dos vertebrados. INTROduÇÃO Neste capítulo, iremos adentrar o maravilho- so mundo dos cordados. Os cordados estão divididos em três táxons, que são os Tunica- ta (ascídias, taliáceos e larváceos), Cephalo- chordata (anfioxos) e Vertebrata (peixes, an- fíbios, répteis, aves e mamíferos). De início, vamos conhecer a anatomia e a história de vida dos cordados invertebrados (Tunicata e Cephalochordata). Depois, vere- mos como funcionam os sistemas vitais dos vertebrados, que permitiram com que eles se espalhassem por todos os ambientes da Terra e ocupassem os mais variados habitats. Boa leitura! c a p ít u lo 1 8 FILO CHORdATA O filo Chordata pertence ao ramo Deuterosto- mia do Reino Animal. Os cordados apresentam algumas características distintas, como a noto- corda, o cordão nervoso dorsal oco, as fendas faríngeas (branquiais) e a cauda pós-anal. Es- tas estruturas estão presentes em, pelo menos, alguma fase do desenvolvimento do animal. O filo Chordata compreende aproximadamen- te 50.000 espécies de animais que se encon- tram distribuídos por todos os ambientes da Terra, sendo considerado o maior e mais bem sucedido grupo de deuterostomados. É consti- tuído de três subfilos: Cephalochordata, Tuni- cata e Vertebrata. SAIBA MAIS Os cordados apresentam quatro estruturas distinti- vas, presentes, em pelo menos, alguma fase de vida do animal, que são: a notocorda, o cordão nervoso dorsal oco, as fendas faríngeas (branquiais) e a cauda pós-anal. SuBFILO TuNICATA (uROCHORdATA) Os tunicados compreendem cerca de 2.150 espécies de animais marinhos, que apresentam variadas formas corporais e são encontrados tanto na região costeira quanto na região pro- funda dos mares. São representados por três classes: Ascidiacea, Thaliacea e Larvacea (Figs. 1.1, 1.2 e 1.3). Dentre estas classes, as ascídias são os representantes mais conhecidos, abun- dantes e diversificados do grupo. Fig. 1.1 – Representante da classe Ascidiacea, Rhopalaea crassa. Fonte: http://www.starfish.ch/photos/tunicates- -Aszidien/Rhopalaea-crassa1.jpg Fig. 1.2 – Representante da classe Thaliacea, Salpa maxima. Fonte: http://www.starfish.ch/photos/tunicates-Aszidien/ Salpa-maxima.jpg Fig. 1.3 – Representante da classe Larvacea, Oikopleura dioi- ca. Fonte: http://www.mer-littoral.org/32/photos-300x200/ oikopleura-dioica-ml33-300x200.jpg A maioria das espécies que pertencem à Clas- se Ascidiacea são organismos sésseis, que se encontram fixados em substratos duros. As ascídias compreendem formas solitárias ou coloniais, em que os indivíduos possuem um tamanho variando de 1 mm a 60 cm de com- primento, embora algumas espécies coloniais possam atingir mais de 1 metro de compri- mento. Neste grupo, o cordão nervoso dorsal e a notocorda estão presentes apenas na fase larval e, dessa forma, as fendas faríngeas são a única característica distinta dos cordados que persistem nos indivíduos adultos. SAIBA MAIS Organismos sésseis – são aqueles organismos que não apresentam capacidade voluntária de locomo- ção, vivendo fixos sobre um substrato (exs: rocha, troncos, piers, etc). As ascídias solitárias normalmente apresen- tam formas cilíndricas. A túnica encontra-se revestida internamente, pelo manto. Na região externa, é possível notar a presença do sifão c a p ít u lo 1 9 inalante e do exalante (Fig. 1.4). A água entra pelo sifão inalante e segue para o cesto farín- geo. Desse modo, a água passa pelas fendas faríngeas até a cavidade atrial, sendo então, eliminada pelo sifão exalante. Fig. 1.4 – Estrutura de um tunicado, Ciona sp. Fonte: Hickman et al., 2004. O sistema circulatório das ascídias é constitu- ído de um coração ventral e dois grandes va- sos,que se encontram conectados a vasos me- nores responsáveis por suprirem o animal. As ascídias acumulam uma elevada concentração de metais pesados no seu sangue, principal- mente o vanádio e o nióbio. Alguns pesqui- sadores acreditam que essa concentração de metais tenha função antibiótica ou contribua para evitar a predação em algumas espécies. Pouco se sabe a respeito das trocas de gases respiratórios nesses animais, no entanto, pos- sivelmente a respiração deve ocorrer pelas fen- das faríngeas ou através da superfície corpórea. Nos urocordados, o sistema nervoso é redu- zido, o que reflete o modo de vida planctô- nico. O sistema nervoso é constituído de um nervo ganglionar e de um plexo nervoso. A glândula subneural, aparentemente, possui função endócrina, que está relacionada com a reprodução desses animais. Esses animais não apresentam receptores sensoriais muito desenvolvidos. As ascídias são hermafroditas e apresentam sistemas reprodutivos simples, como a maioria dos tunicados. Normalmente, um único ovário e um único testículo estão presentes no mes- mo indivíduo, e os gametas são conduzidos ao meio externo, para que haja a fertilização. O desenvolvimento normalmente é indireto, com ocorrência de metamorfose. A larva girinóide é alongada, transparente e contém as quatro ca- racterísticas dos cordados. Também pode ocor- rer reprodução assexuada por brotamento. Os representantes da Classe Thaliacea incluem os pirossomos, doliolídeos e salpas. São ani- mais marinhos, pelágicos, com corpo gelati- noso e transparente. Podem ser solitários ou coloniais e habitam regiões com profundidade de 1.500 m. Os taliáceos apresentam o corpo cilíndrico constituído de faixas musculares cir- culares. Através da contração muscular, a água é impulsionada pelo corpo, e, dessa forma, esses animais conseguem se locomover (jato- -propulsão), respirar e se alimentar (Fig. 1.5 a, b, c). Alguns representantes possuem órgãos luminosos. A alimentação das ascídias é baseada, princi- palmente, em sedimento e material presente no substrato. A alimentação depende, basica- mente, da formação do endóstilo. Dessa ma- neira, as partículas de alimento entram junta- mente com a água, através do sifão inalante e são coletadas pela rede de muco. Logo após, são levadas ao esôfago, por meio de células ciliadas, seguindo-se, então, para o estômago (constituído de uma pequena glândula pilóri- ca). Na porção média do intestino, os nutrien- tes são absorvidos, e o material não digerido é eliminado pelo ânus, localizado próximo ao sifão exalante. Algumas espécies apresentam glândulas acessórias digestivas. SAIBA MAIS Endóstilo – estrutura localizada na faringe de tunica- dos, cefalocordados e larvas de lampréia, que produz um muco especializado (mucoproteína), que auxilia na remoção do alimento. É considerado o precursor evolutivo da glândula tireóide dos vertebrados. c a p ít u lo 1 10 Os representantes da Classe Larvacea (Appen- dicularia) são caracterizados pelo pedomor- fismo. Os larváceos são animais solitários que vivem em uma casa gelatinosa secretada por eles. Esta casa é formada de muco e “cami- nhos”, que permitem que a água mais o ali- mento que entrem na casa, sejam levados à boca do animal (Fig. 1.6). Quando os filtros de alimentação ficam interrompidos, o animal abandona a casa e constrói outra rapidamen- te. Nos larváceos, ocorre a retenção da forma larval (pedomorfismo), e a fertilização ocorre externamente. SAIBA MAIS Pedomorfismo – conservação de alguns caracteres larvais na forma adulta. Fig. 1.5 – Estrutura de um pirossomo. (a) Colônia adulta de Pyrosoma atlanticum. (b) Corte longitudinal de a. (c) Detalhe das estruturas de um zoóide. Adaptado de Ruppert et al., 2005. Fig. 1.6 – Estrutura de um larváceo adulto e posicionamento no interior da sua casa (direita). Fonte: Hickman et al., 2004. SAIBA MAIS Os tunicados são espécies de animais marinhos, que apresentam variadas formas corporais, sendo encontrados tanto na região costeira quanto na re- gião profunda dos mares. São representados por três classes: Ascidiacea, Thaliacea e Larvacea. As ascídias compreendem formas solitárias ou coloniais, e as fen- das faríngeas são a única característica distinta dos cordados que persiste nos indivíduos adultos. Os ta- c a p ít u lo 1 11 liáceos são marinhos, pelágicos, com corpo gelatinoso e transparente, solitários ou coloniais, que se locomovem por jato-propulsão. Os larváceos são animais solitários, que vivem em uma casa gelatinosa secretada por eles e são caracterizados pelo pedomorfismo. SuBFILO CEPHALOCHORdATA Os cefalocordados correspondem, a aproximadamente, 30 espécies de animais conhecidos como anfioxos. Possuem o corpo delgado e comprimido lateralmente, medindo de 5 a 7cm de compri- mento (Fig. 1.7). Habitam fundos arenosos de mares costeiros de todo o mundo. Fig. 1.7 – Estrutura de um anfioxo. Fonte: Hickman et al., 2004. O anfioxo é o único cordado que possui todas as características do filo ao longo de toda a vida. Estes animais vivem enterrados, e a água que entra para o corpo é dirigida pelos cirros orais, passando logo após para a boca e para as fendas faríngeas, onde o alimento é retido pelo muco e levado para o intestino. As partí- culas menores seguem para o ceco hepático, onde são fagocitadas. A água filtrada passa para o átrio, sendo, posteriormente, eliminada pelo atrióporo. O sistema circulatório é fechado e bastante complexo, todavia esses animais não apre- sentam coração. O sangue segue para a aorta ventral, através de contrações peristálticas e, depois, para as aortas dorsais, por meio das artérias branquiais. As aortas dorsais se unem na região pós-faríngea e constituem, apenas, uma aorta dorsal, e esta distribui o sangue para o corpo, através da sua conexão com uma microcirculação. O sangue, após ser co- letado pelas veias, retorna novamente, para a aorta ventral. O sangue dos anfioxos não apre- senta pigmentos respiratórios, e as trocas ga- sosas são feitas pela corrente de água, através do átrio. SAIBA MAIS Contrações peristálticas – são movimentos de con- tração involuntária do intestino, que permitem o deslocamento do bolo alimentar ao longo do trato digestório, em direção ao reto. O cordão nervoso dorsal dos cefalocordados é centralizado e simples, estando localizado acima da notocorda, por toda a extensão do corpo do animal. Os órgãos sensoriais são re- ceptores bipolares simples, que estão presen- tes em várias regiões do corpo de um anfioxo. O encéfalo corresponde a uma simples vesícula cerebral, que está localizada na base do tubo nervoso desses animais. Os anfioxos são gonocóricos, e os gametas são liberados para o meio externo, através do atri- óporo. Desse modo, a fertilização nesses ani- mais é externa, e o desenvolvimento é indireto. SAIBA MAIS Gonocóricos – são aquelas espécies em que os sexos (masculino e feminino) são observados em indivíduos distintos. Também podem ser chamados de espécies dióicas. c a p ít u lo 1 12 SAIBA MAIS Os cefalocordados possuem o corpo delgado e com- primido lateralmente; habitam fundos arenosos de mares costeiros de todo o mundo e são os únicos cordados que possuem todas as características do filo ao longo de toda a vida. SuBFILO VERTEBRATA (CRANIATA) Os vertebrados são muito diversificados, ten- do cerca de mais de 50.000 espécies viventes. São encontrados em praticamente todos os habitats da terra e exibem comportamentos e formas variadas. O termo vertebrado é de- rivado das vértebras, que constituem a coluna vertebral, estrutura que substitui a notocorda nesses animais e, também, circunda o cordão nervoso. No entanto, pelo fato de nem todos os seus representantes possuírem vértebras, alguns pesquisadores preferem utilizar o ter- mo Craniata, que faz referência à presença do crânio. Diferenças entre os vertebrados e outros cor- dados podem ser atribuídas a dois aspectos embrionários. O primeiroé a duplicação do complexo do gene hox, fazendo com que animais mais complexos geralmente possu- am maior quantidade de material genético. O segundo aspecto é o desenvolvimento da crista neural, que forma muitas novas estrutu- ras nos vertebrados, especialmente na região cefálica. O encéfalo dos vertebrados é maior do que os encéfalos dos cordados primitivos, sendo formado por três partes: prosencéfalo, mesencéfalo e rombencéfalo (obs: veja no tó- pico “Sistema nervoso e órgãos dos sentidos” as funções destas partes do encéfalo). Devido a seu tamanho relativamente grande, os vertebrados necessitam de sistemas de ór- gãos mais especializados que conseguem de- sempenhar os processos fisiológicos com uma taxa metabólica maior. Apresentam grande motilidade, capacidade proporcionada por músculos e um endoesqueleto. Com isso, con- seguem entrar em contato com uma ampla gama de ambientes e objetos presentes nes- tes, possuindo, então, um revestimento exter- no firme, porém flexível. SAIBA MAIS Dois aspectos embrionários podem ser responsáveis por muitas das diferenças entre os vertebrados e os outros cordados, que são: a duplicação do gene hox e o desenvolvimento da crista neural. SISTEMA ESQuELÉTICO -MuSCuLAR Os vertebrados adicionaram à notocorda um crânio circundando o encéfalo, o esqueleto axial e o esqueleto visceral dos arcos bran- quiais e de seus derivados. Em relação à notocorda, ela é uma estrutura rígida, que é envolvida por uma complexa bai- nha fibrosa, local onde ocorre a inserção de músculos segmentares e tecido conjuntivo. Ela termina na frente, logo atrás da glândula pitui- tária e continua para trás até a extremidade da porção carnosa da cauda. A coluna vertebral de cartilagem ou osso que substitui a notocorda é envolvida apenas em gnatostomados. A forma original da notocor- da é perdida em tetrápodes adultos, sendo restrita aos discos intervertebrais. SAIBA MAIS Gnatostomados – (Gnathostomata: gr. gnathos, mandíbula, + stoma, boca) é uma superclasse do subfilo Vertebrata, que agrupa as espécies com maxi- las (peixes, com exceção dos agnatha, e tetrápodes). O crânio é formado por três componentes bá- sicos: o condocrânio (neurocrânio) formado por cartilagem, derivado, principalmente, do tecido da crista neural, podendo ser substitu- ído por ossificação endocondral; o esplano- crânio (esqueleto visceral), que inclui os arcos branquiais, formados inicialmente por cartila- gem, embora possam ser substituídos por os- sos em vertebrados mais derivados; e derma- tocrânio, que é derivado de ossos dérmicos formados no tegumento, recobrindo outras porções do crânio. Embora ocorra somente em peixes ósseos e tetrápodes, entre os verte- brados viventes, o dermatocrânio inicialmen- te também ocorria nos ostracodermos a ag- natos extintos bem como em grupos extintos de gnatostomados. No entanto, o padrão e a c a p ít u lo 1 13 distribuição eram diferentes daquelas encon- tradas nos vertebrados ósseos viventes. Na cabeça dos vertebrados, são encontrados dois tipos de músculos estriados: músculos ex- trínsecos dos olhos que giram o globo ocular, exceto nos peixes denominados feiticeiras, e os músculos branquiométricos, associados ao es- planocrânio e envolvidos na alimentação e na respiração. As vértebras são formadas por um centro que circunda e oblitera posteriormente a noto- corda e são estruturas arranjadas segmentar- mente. As costelas são funcional e anatomica- mente relacionadas com as apófises vertebrais e fornecem locais para a inserção muscular, reforçando a parede do corpo. Através dessa disposição, quando ocorre a contração dos músculos segmentares, as vértebras são movi- das umas em relação às outras, e a coluna ver- tebral se curva, podendo assumir uma função locomotora, embora possam ser observadas outras funções como de suporte, numa con- dição derivada. SAIBA MAIS Apófises vertebrais - são saliências ósseas, que se pro- jetam das vértebras. O esqueleto apendicular inclui as patas e as cinturas peitoral e pelvina. Na condição de gnatostomados primitivos (tubarões), a cintura peitoral corresponde a uma simples barra car- tilaginosa (coracóide). Em peixes ósseos, a cin- tura peitoral se prende aos ossos operculares, e a cintura pelvina não possui conexão com a coluna vertebral, mas ancora meramente as na- dadeiras pelvinas à parede do corpo. Os peixes ósseos divergem do padrão primitivo em duas maneiras diferentes: peixes primitivos de nada- deiras raiadas e peixes de nadadeiras lobadas (obs: veremos essas diferenças no capítulo 2). Em relação à locomoção dos vertebrados, a base deste evento é o aspecto cordado da cauda pós-anal. Este mecanismo é promovido através da contração serial de faixas muscula- res segmentares em conjunto com a notocor- da. Este conjunto promove o encurtamento do corpo e a propulsão para frente. Este tipo ain- da é observado, atualmente, em peixes. SISTEMA RESPIRATÓRIO A perda de CO2 pela pele ainda é importante componente da respiração de muitos vertebra- dos, embora para outros, o grande tamanho do corpo e a alta atividade provocam a existên- cia de estruturas especializadas para a realiza- ção das trocas gasosas, como as brânquias e os pulmões (obs: veremos as estruturas das brân- quias e dos pulmões nos capítulos seguintes). SISTEMA CIRCuLATÓRIO O sangue, tecido fluido composto de um plas- ma líquido e eritrócitos, transporta oxigênio e nutrientes pelos vasos até as células do corpo, remove CO2 e outros resíduos metabólicos e estabiliza o meio interno. O sistema circulató- rio é fechado, a pressão sangüínea é maior no sistema arterial do que no venoso, e as arté- rias têm paredes mais espessas que as veias. Entre as veias e as artérias menores, estão os capilares, nos quais ocorre troca entre o san- gue e os tecidos. O coração dos vertebrados é um tubo muscu- lar dobrado sobre si mesmo e, primitivamen- te, dividido em três camadas: o seio venoso, o átrio e o ventrículo. Os gnatostomados possuem o cone arterial. O plano circulatório básico dos vertebrados consiste de um cora- ção que bombeia sangue para a única aorta ventral mediana e para os conjuntos pares de arcos aórticos, que se ramificam da aorta. Nos vertebrados aquáticos, os arcos aórticos diri- gem-se às brânquias onde o sangue é oxige- nado e retorna pela aorta dorsal. SISTEMA dIGESTÓRIO A alimentação inclui a apreensão de alimento, algum processamento oral e deglutição. A di- gestão inclui a quebra dos compostos comple- xos e a absorção de moléculas menores através da parede do intestino. Esses processos têm um componente físico e um componente químico. A maioria dos vertebrados se alimentam de partículas grandes, têm um maior volume de intestino do que o anfioxo e digerem seu ali- c a p ít u lo 1 14 mento a partir da secreção de enzimas sobre os alimentos na luz do trato digestório, enquanto o anfioxo digere seu alimento no interior das células do intestino. Os vertebrados possuem um trato digestório muscular, que através de contrações peristálti- cas, movimentam o alimento ao longo dele. O estômago, nos gnatostomados, armazena ali- mentos e digere proteínas. O fígado e o pân- creas são glândulas digestivas, que secretam seus produtos para o intestino. Na maioria dos vertebrados primitivos, não há divisão do intestino em porções delgado e grosso, nem reto distinto e este se abre na cloaca, que é uma abertura comum para os sistemas urinário, reprodutivo e digestório. SISTEMAS EXCRETOR E REPROduTOR Os rins são segmentares e derivados do me- soderma intermediário, que forma a crista né- frica embrionária. As gônadas são formadas a partir da crista genital, situadas abaixo da cris- ta néfrica e não são segmentadas. SAIBA MAIS Mesoderma – folheto embrionário, localizado entre o ectoderma e o endoderma, responsável pela origem, por ex., dos sistemas muscular, circulatório e nervoso central, das glândulas endócrinas e das gônadas. Os dois sistemas compartilham ductosatravés dos quais os produtos vão para o meio exter- no. Os rins estão relacionados com a elimina- ção de produtos residuais, regulação da água e minerais, dentre outras funções, podendo ser opistonéfricos (vertebrados primitivos) e metanéfricos (amniotas adultos). Os rins dos vertebrados trabalham por ultrafiltração e têm unidades básicas denominadas néfrons. Os ou- tros cordados não apresentam rim verdadeiro. Reprodução é o meio pelo qual gametas são produzidos, liberados e combinados com ga- metas de um membro do sexo oposto para produzir um zigoto fertilizado. Geralmente, a reprodução sexuada é a mais comum, embora espécies unissexuadas ocorram em peixes, an- fíbios e lagartos. Os órgãos produtores de gametas são os ovários, em fêmeas, e os testículos, em ma- chos. Os vertebrados desenvolveram órgãos intromitentes, como clásperes e pênis, para a transferência dos gametas. Entretanto, a maioria das aves não possui um órgão intro- mitente, e o macho transfere os espermato- zóides para a fêmea, pressionando sua cloaca contra a dela. SAIBA MAIS Clásper – estrutura intromitente, encontrada nos ma- chos dos peixes elasmobrânquios. SISTEMA ENdÓCRINO O sistema endócrino transfere informação de uma parte do corpo para outra via, por meio da liberação de hormônio, que produz uma resposta nas células-alvo. Os hormônios são produzidos em glândulas endócrinas distintas. As secreções endócrinas estão envolvidas em controlar e regular o uso, o armazenamento e a liberação de energia bem como em acumu- lar energia para funções especiais em épocas críticas. SISTEMA NERVOSO E ÓRGÃOS dOS SENTIdOS O sistema nervoso fornece informações sobre o mundo externo a um organismo e controla as ações e as funções dos órgãos e músculos. A unidade básica do sistema nervoso é o neu- rônio. Nos gnatostomados, a bainha de mieli- na aumenta a velocidade de condução do im- pulso nervoso. A medula espinhal é composta de substâncias branca e cinzenta e controla muitos movimentos complexos, como a nata- ção. A tendência na evolução dos vertebrados tem sido a de desenvolver conexões mais com- plexas no interior da medula neural e entre ela e o encéfalo. Os vertebrados também apresentam nervos, que saem diretamente do encéfalo (nervos cranianos). Alguns desses nervos não são ver- dadeiros, mas, sim, invaginações do encéfalo, como os nervos do nariz e dos olhos. c a p ít u lo 1 15 O encéfalo dos vertebrados é uma estrutura composta por três partes: o prosencéfalo asso- ciado com o olfato; o mesencéfalo, associado com a visão; e o rombencéfalo, associado com o equilíbrio e a audição (Fig. 1.8). Na parte caudal, a partir do rombencéfalo, diferenciam- -se duas regiões: o mielencéfalo, que controla basicamente a respiração, e o metencéfalo, que forma o cerebelo, que coordena e regu- la atividades motoras, sejam elas reflexas ou diretas. Fig. 1.8 – Porções do encéfalo de um vertebrado. Fonte: Pough et al., 2003. objeto e perceber se está em movimento ou estacionário. Outra forma de recepção a dis- tância é a eletrorrecepção, que pode ser obser- vada em peixes. Originalmente, a orelha interna detectava a posição de um animal no espaço e retém essa função até hoje. Em tetrápodes, a orelha in- terna também é usada para ouvir e tem como células sensoriais as células ciliadas, que são mecanorreceptoras. A orelha interna contém o aparelho vestibular, que inclui os órgãos de equilíbrio, e, no seu interior, apresen- ta a endolinfa. A par- te dorsal do aparelho vestibular contém os canais semicirculares cujo número varia en- tre os vertebrados, de um a três. Em peixes e em alguns anfíbios, as células mecanorrecep- toras, denominadas neuromastos, também estão localizadas no sistema da linha lateral e servem para detectar o movimento de água em torno do corpo. Como podemos ver, os sistemas vitais dos ver- tebrados são complexos e permitem a estes executarem diversas funções necessárias à sua sobrevivência e perpetuação. Nos próximos capítulos, veremos, em detalhes, as particularidades anatômicas e a história de vida dos representantes viventes dos vertebra- dos. Até lá! Pense sobre as grandes contribuições biológi- cas dos cordados e analise a sua resposta com o exposto no capítulo 25 “Cordados”, do livro “Princípios Integrados de Zoologia”, de Hick- man et al., página 464. Os órgãos dos sentidos dos vertebrados es- tão associados ao paladar, tato, visão, olfato e audição. Os sentidos do olfato e do paladar detectam moléculas dissolvidas por receptores específi- cos especializados. Dessa forma, estão intima- mente interligados, embora sejam muito di- ferentes quanto a sua origem embrionária. O olfato é um sistema sensorial somático, perce- bendo itens a distância, enquanto o paladar é um sistema sensorial visceral, percebendo itens ao contato direto. A visão é considerada um sentido a distância, sensível à luz que alcança a superfície da terra. O campo receptor do olho contém a retina, que é formada por cones e bastonetes que se distinguem entre si pela morfologia, fotoquí- mica e conexões neurais. A partir dessa con- figuração, um vertebrado pode localizar um c a p ít u lo 1 16 ATIVIdAdES dE ESTudO 1. Complete o quadro abaixo com as infor- mações solicitadas para cada subfilo. LEIA SOBRE AS HIPÓTESES DA ORIGEM DOS VERTEBRADOS EM: http://www.sinpro-rs.org.br/paginasPessoais/ layout2/..%5Carquivos%5CProf_364%5Czoo_ origem_vertebrados.pdf REGISTRO FÓSSIL, HISTÓRIA DE VIDA E ECO- LOGIA, MORFOLOGIA: http://www.ucmp.berkeley.edu/chordata/chor- datalh.html http://www.ucmp.berkeley.edu/vertebrates/ vertintro.html LEIA MAIS SOBRE OS CORDADOS EM: http://www.avesmarinhas.com.br/Chorda- ta%20-%20Introdu%E7%E3o.pdf Tipo Subfilos Tunicata Cephalochordata Alimentação Circulação Respiração Sistema nervoso/ Órgãos Sensoriais Reprodução 2. Por que os vertebrados necessitam de sis- temas de órgãos mais especializados? 3. Quais aspectos embrionários são respon- sáveis pelas principais diferenças entre os vertebrados e os demais cordados? 4. Cite as três partes do encéfalo. Quais são as funções de cada uma dessas partes? 5. Qual a função do sistema endócrino? REFERÊNCIA Brusca, R. C.; Brusca, G. J. 2003. Invertebrates. Sinauer, Sunderland, Massachusetts. 2nd ed. Hickman Jr., C. P.; Roberts, L. S.; Larson, A. 2004. Princípios Integrados de Zoologia. Gua- nabara Koogan, Rio de Janeiro, 11 ed. Orr, R.T. 1986. Biologia dos vertebrados. Edito- ra Roca Ltda., São Paulo, 5 ed. Pough, F. H.; Janis, C. M.; Heiser J. B. 2003. A vida dos vertebrados. Atheneu, São Paulo, 3 ed. Ruppert, E. E.; Fox, R. S.; Barnes, R. D. 2005. Zoologia dos invertebrados. Editora Roca Ltda., São Paulo, 7 ed. VEJA A CLASSIFICAÇÃO TAXONÔMICA EM: http://www.itis.gov http://www.ucmp.berkeley.edu/help/taxaform. html c a p ít u lo 2 17 PEIXES Profa. Simone Ferreira Teixeira Carga horária I 15H OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Reconhecer as principais classes de pei- xes, por meio das características espe- cíficas de cada grupo; • Compreender o funcionamento dos sistemas vitais dos peixes e o modo como estes se perpetuam; e, • Conhecer as adaptações dos peixes à vida aquática. INTROduÇÃO A partir deste capítulo, trataremos da bio- logia do subfilo Vertebrata. Este tratará so- bre os peixes, que correspondem a cerca de cinqüenta por cento de todos os vertebra- dos. Existem cinco classes de peixes viven- tes: Myxini (representada pelas feiticeiras), Cephalaspidomorphi (lampréias), Chon- drichthyes (quimeras, tubarões e raias), Sarcopterygii (peixes de nadadeiras loba- das) e Actinopterygii (peixes de nadadeiras raiadas). Iremos ao longo deste texto ver como os peixes conseguiram se adaptar à vida aquática e aos diferentes habitats des- te meio bem como os seus modos de per- petuação, que são os mais diversos dentre todos os vertebrados. Boa leitura! c a p ít u lo 2 18 PEIXES Osvertebrados se originaram no mar e, aproxi- madamente, mais da metade dos vertebrados atuais é o resultado de linhagens evolutivas, que jamais abandonaram o ambiente aquáti- co. Os peixes surgiram a, aproximadamente, 500 m.a.a. e são considerados os vertebrados mais antigos e diversos do subfilo Vertebrata. Atualmente são conhecidas 24.618 espécies de peixes (Nelson, 1994), que representam, aproximadamente, 50% de todas as espécies de vertebrados. Os peixes são ectotérmicos, assim como os an- fíbios e os répteis, e a grande maioria apresen- ta a pele recoberta por escamas (Quadro 1). São encontrados em diferentes tipos de am- bientes aquáticos, como oceanos, lagos, rios e pequenos córregos, de pólo a pólo. Habitam pequenas e grandes profundidades (aproxima- damente 10.000 m), associados ao fundo ou à coluna d’água e apresentam tamanhos que variam de 8mm (Pandaka pygmea) até 15 m (tubarão-baleia, Rhincodon typus). Dessa ma- neira, a diversidade de peixes reflete especia- lizações relacionadas à grande variedade de habitats que ocupam. Os peixes são divididos em duas superclasses: os Agnatha, compostos pelos peixes sem ma- xilas, e os Gnathosthomata, que englobam os peixes com maxila e onde também estão in- seridos os tetrápodes (anfíbios, répteis, aves e mamíferos). Leia o quadro 4.1 “Água – Um bom lugar para se visitar, mas você gostaria de viver ali?”, no capítulo 4 “Vivendo na água”, do livro “A Vida dos Vertebrados”, de Pough et al., página 83. SuPERCLASSE AGNATHA A Superclasse Agnatha é constituída de três classes: Pteraspidomorphi (extinta), Myxini (feiticeiras) e Cephalaspidomorphi (lampréias) (Fig. 2.1 a, b). Quadro 1. Tipos de escamas encontradas em peixes A grande maioria dos peixes possui a pele coberta por escamas externas. As escamas podem ser de quatro tipos: Placóides - são semelhantes a dentes e revestidas com esmalte externo, sendo também denominadas de dentí- culos dêmicos e são substituídas quando perdidas. Exemplo: Chondrichthyes. Ganóides - são escamas romboídes, revestidas com ganoína (semelhante ao esmalte). Exemplo: Lepisosteus. Ciclóides - são escamas embutidas na pele e que apresentam a borda posterior livre, sendo totalmente dérmica. São circulares, com marcação de anéis circulares não substituíveis. Exemplo: peixes ósseos. Ctenóides - são escamas embutidas na pele e que apresentam a borda posterior livre, sendo totalmente dérmica. A borda posterior apresenta várias projeções com marcas de anéis não substituíveis. Exemplo: peixes ósseos. Tipos de escamas de peixes. Fonte: Hickman, et al. 2004. c a p ít u lo 2 19 Fig. 2.1 – Representantes das classes (a) Myxini, Myxine glutinosa, e (b) Cephalaspidomorpi, Petromyzon marinus. Fontes: (a) http://web.ukon- line.co.uk/aquarium/pages/hagfish.html, (b) http://dsiphoto.mnhn.fr/ gicim/sd00031/i2003-1058_p1.jpg As feiticeiras são consideradas as mais primi- tivas do grupo e estão distribuídas em dois gêneros (Eptatretus e Myxine), que englobam cerca de 60 espécies. São peixes carnívoros, amplamente distribuídos nos ambientes mari- nhos (exceto em regiões polares), e, normal- mente, estão associados a águas frias e pro- fundas, até 2.000 m de profundidade, onde vivem em cardumes ou enterrados em galerias. Possuem o corpo alongado, sem escamas, e, geralmente, os adultos não atingem 1 m de comprimento. As lampréias estão dispostas em dois grandes gêneros (Petromyzon e Lampreta), que são constituídos de, aproximadamente, 50 espé- cies. São peixes parasitas, apresentam uma distribuição geográfica mundial (exceto nos trópicos e nas altas regiões polares), são encon- trados em ambientes de água doce, e a maio- ria das espécies são anádromas. São bastante similares às feiticeiras quanto à forma e ao ta- manho. As espécies anádromas alcançam em torno de 1m de comprimento, e as menores possuem menos de um quarto desse tamanho. SAIBA MAIS Carnívoros – são aqueles indivíduos que se alimentam de animais. Anádromas – são aquelas espécies que realizam mo- vimentos migratórios sazonais, do oceano em dire- ção aos rios, para se reproduzirem. SuPERCLASSE GNATHOSTOMATA Os gnatostomados, diferentemente dos ag- natos, apresentam maxilas, dentes na maioria das formas e nadadeiras pares (peitorais e pél- vicas) que proporcionaram uma maior habili- dade predatória e locomotora. A presença das maxilas foi um grande passo evolutivo, que proporcionou o surgimento de uma série de comportamentos alimentares, que possibili- tando a utilização de novos recursos alimenta- res do ambiente. A Superclasse Gnathostomata compreende 5 classes: Placodermi (extinta), Chondrichthyes (quimeras, tubarões e raias), Acanthodi (ex- tinta), Sarcopterygii (peixes de nadadeiras lo- badas) e Actinopterygii (peixes de nadadeiras raiadas) (Fig. 2.2 a, b, c). Fig. 2.2 – Representantes das classes (a) Chondrichthyes, Carcharhi- nus leucas, (b) Sarcopterygii, Lepidosiren paradoxa, (c) Actinoptery- gii, Mycteroperca bonaci. Fontes: (a) http://www.fishbase.us/Photos/ ThumbnailsSummary.php?ID=873, (b) http://www.fishbase.us/Photos/ ThumbnailsSummary.php?ID=4511, (c) http://www.fishbase.us/Pho- tos/ThumbnailsSummary.php?ID=1209 c a p ít u lo 2 20 Os Chondrichthyes surgiram por volta do fi- nal do período Siluriano, no entanto apesar do bom registro fóssil, a filogenia desses pei- xes cartilaginosos ainda não é clara. Dentre as formas viventes, em torno de 840 espécies, podemos considerar dois grandes grupos: Holocephali, representado por indivíduos que apresentam uma abertura branquial em cada lado da cabeça, e Elasmobranchii, que apresen- tam várias aberturas branquiais em cada lado. Os Holocephali (quimeras) abrangem cerca de 34 espécies de peixes viventes que são encon- trados em regiões abaixo dos 80 m de profun- didade e que se dirigem a águas rasas para de- sovar. Apesar de serem bastante semelhantes aos elasmobrânquios, em relação à morfolo- gia de suas estruturas moles, este grupo possui uma série de características distintas e bizar- ras. Possuem um clásper cefálico, uma cauda do tipo dificerca e se locomovem através da ondulação lateral do corpo e de movimentos trêmulos de suas nadadeiras peitorais. Dentre os Elasmobranchii, duas linhagens podem ser observadas: Pleurotremata, repre- sentada pelos tubarões e caracterizada pela presença de brânquias localizadas ao lado do corpo, e Hipotremata, representada pelas raias, cujas brânquias estão localizadas em po- sição ventral. Os Pleurotremata atuais pertencem a duas li- nhagens, que englobam cerca de 360 espé- cies de tubarões, que habitam águas frias e profundas (esqualóides) ou regiões oceânicas rasas, quentes e com grande riqueza de espé- cies (galeóides). A maioria dos tubarões atuais possui o rostro posicionado ventralmente, tem uma grande variação de tamanho, são carní- voros e estão no topo das cadeias alimentares marinhas, devido ao conjunto de característi- cas locomotoras, tróficas, sensoriais e compor- tamentais adquiridas. Os Hipotremata são mais diversificados que os tubarões e correspondem à cerca de 456 espécies viventes de raias, distinguidas, prin- cipalmente, por suas caudas e seus modos de reprodução. São bentônicas, e muitas perma- necem horas enterradas numa camada fina de areia. Possuem o corpo achatado dorsoventral- mente e apresentam cartilagens radiais e nada- deiras peitorais aumentadas, utilizadas para a natação, através de movimentos ondulatórios. Os Sarcopterygii, que são caracterizados por apresentarem nadadeiras lobadas, apesar de terem sido peixes abundantes no período De- voniano, são atualmente representados por apenas quatro gêneros relacionados aos gru- pos Dipnoi (peixes pulmonados) e Acnistia. Entre os Actinopterygii viventes (aproximada- mente 24.000 espécies), é possível observar uma grande diversidade de formas distribuídas em torno de 73% dos habitats do Planeta. Pos- suem em torno de 13.500 espécies de peixes que habitam superfícies de mar abertoe águas marinhas de pouca profundidade, sendo Perci- formes a ordem mais representativa e constitu- ída de cerca de 9.300 espécies viventes. SISTEMA ESQuELÉTICO Os Agnatha não apresentam mandíbulas, possuem um crânio cartilaginoso bastante in- completo, e as brânquias são sustentadas por cartilagem. Apresentam uma boca circular, po- dendo ter estruturas semelhantes a dentes. As feiticeiras não apresentam qualquer ves- tígio de vértebras, e o crânio é formado por uma placa de cartilagem, que contém o encé- falo. As cápsulas óticas, que protegem as ore- lhas internas, estão ligadas à parte posterior desta placa. Não existe uma coluna vertebral verdadeira, e o esqueleto axial é constituído, basicamente, pela notocorda. As lampréias possuem um crânio mais com- plexo, com as faces laterais presentes, no en- tanto, sem teto, proporcionando proteção ao encéfalo na região dorsal com um tecido con- juntivo fibroso. Uma das características mais importantes é a presença de diminutas estru- turas vertebrais, denominadas arcuálios. Os Gnathostomata podem apresentar um es- queleto cartilaginoso (Chondrichthyes) ou ós- seo (Sarcopterygii e Arcopterygii). O crânio é completo e composto por cápsulas olfativas e ópticas. Possuem maxilas superior e inferior, que são derivadas do 1º arco branquial. A cin- tura pélvica nunca se encontra ligada à coluna vertebral, como nos vertebrados superiores. c a p ít u lo 2 21 Fig. 2.3 – Morfologia externa de peixe. Adaptado de http://www.sportsmanschoice.com/A%20Note%20Worth%20Reading/encyclopedia/ largejpg/lr000530.gif Os Chondrichthyes possuem um crânio cartila- ginoso completo (condocrânio), composto por cápsulas olfativas e ópticas. Nos tubarões, a cintura que apóia as nadadeiras peitorais é for- mada por uma barra cartilaginosa curva, uma porção ventral e a barra coracóide. A cauda é do tipo heterocerca. Nos peixes ósseos superiores, os ossos dérmi- cos são muito numerosos, constituindo uma couraça que circunda o crânio, onde algumas regiões do condocrânio são substituídas por ossos. É importante ressaltar que a cartilagem mandibular pode ser revestida por ossos dérmi- cos, e a cintura pélvica é reduzida ou ausente. SISTEMA MuSCuLAR, APÊNdICES E LOCOMOÇÃO Os peixes apresentam movimentos voluntá- rios, como abertura e fechamento da boca e aberturas branquiais, movimentação dos olhos e nadadeiras e, também, movimentos laterais em partes do corpo, que auxiliam a locomoção através da água. A musculatura axial, em geral, é segmentada e é reflexo dos somitos embrionários. Nos Ag- natha, não ocorre a separação da musculatura axial ou do corpo em grupos dorsal ou ventral, e a função primária do sistema muscular é a realização de movimento de várias partes do corpo. Nos Gnathostomata, é possível obser- var septos horizontais, dividindo a musculatu- ra em epiaxial (dorsal) e hipoaxial (ventral). Em relação aos apêndices, os Agnatha não apresentam nadadeiras pares. As lampréias po- dem apresentar uma ou duas nadadeiras dor- sais sustentadas pelos raios cartilaginosos, sem apêndices pares. Nos Gnathostomata, podem ser observadas nadadeiras ímpares (1ª dorsal, 2ª dorsal, anal e caudal) e nadadeiras pares (pei- toral e pélvica), sendo que vários grupos apre- sentam modificações adaptativas (Fig. 2.3). Dentre os Chondrichthyes, os tubarões apresentam cauda heterocerca, e as raias podem apre- sentar a cauda alongada e suas nadadeiras peitorais são bem aumentadas, o que proporciona a natação por meio de movimentos ondulatórios. Entre os peixes, são observados vários tipos de nadadeira caudal (Quadro 2). c a p ít u lo 2 22 Quanto à locomoção, o movimento para fren- te é proporcionado pelo movimento lateral do corpo e pelo movimento da nadadeira caudal. Os apêndices pares promovem a orientação do corpo, sendo as nadadeiras peitorais respon- sáveis pela direção, e as nadadeiras pélvicas, responsáveis pela estabilidade. Os peixes de movimentos lentos ou com placas ósseas utilizam as nadadeiras para se locomo- verem. As lampréias nadam esporadicamen- te, através de ondulações laterais exageradas e desajeitadas; as raias apresentam suas na- dadeiras peitorais aumentadas, o que pro- porciona a natação por meio de movimentos ondulatórios. As quimeras se locomovem pela ondulação lateral do corpo e por movimentos trêmulos das nadadeiras peitorais. Alguns pei- xes podem utilizar as nadadeiras para nadar, caminhar ou nadar-planar. Nos peixes ósseos, existe uma considerável di- versidade na forma, no número e na posição das nadadeiras que resulta em diferentes tipos de locomoção. Durante a natação dos peixes, em geral, a maior parte da força provém dos músculos da região caudal. Os movimentos ondulatórios dos peixes são classificados, ba- sicamente, em três tipos: Anguiliforme, que ocorre em peixes altamente flexíveis e com elevada capacidade de curvar-se; Caran- giforme, apresentado por peixes que apre- sentam ondulações limitadas especialmente à região caudal; e Ostraciforme, observada em peixes que não possuem o corpo flexível e a ondulação se limita à nadadeira caudal. SISTEMA RESPIRATÓRIO Em relação ao sistema respiratório dos peixes, as trocas gasosas ocorrem nas brânquias, que são estruturas situadas nas bolsas faríngeas dos peixes e são especializadas em realizar tro- cas gasosas. O fluxo de água normalmente é unidirecional, e, nos peixes ósseos, o opérculo atua como uma válvula, que evita o fluxo re- verso. Os peixes apresentam arcos branquiais, e, da região lateral de cada arco, saem pequenas projeções, as brânquias, que são as superfí- cies respiratórias (Fig. 2.4). A troca de gases ocorre nas lamelas branquiais secundárias, que são pregas finas recobertas por epitélio respiratório e ligadas aos arcos aórticos, de modo que o gás carbônico (CO2) do sangue seja trocado pelo oxigênio (O2) dissolvido na água. Em relação à direção do fluxo sangüíneo através da lamela, este é oposto à direção do fluxo da água, arranjo conhecido como troca por contracorrente. Esse arranjo vascular nas brânquias visa maximizar a troca de gases nas brânquias, e a entrada de água pode ser feita por bombeamento ou por ventilação forçada. Quadro 2. Tipos de nadadeira caudal Vários tipos de nadadeira caudal são encontrados entre os peixes, e os principais tipos são: Protocerca - a nadadeira caudal se estende em volta da co- luna vertebral. Exemplo: Agnatha. Dificerca - o esqueleto axial se estende quase até a ponta da nadadeira. Exemplo: Dipnóicos. Heterocerca - caracterizada pela presença de um grande lobo dorsal por onde se estende o esqueleto e um lobo dor- sal maior. Exemplo: Chondrichthyes. Homocerca - nadadeira sustentada por raios e que apre- senta lobos de tamanho similar. Exemplo: Gnathostomata. Principais tipos de nadadeira caudal encontrados em peixes: (a) heterocerca, (b) protocerca, (c) homocerca, (d) dificerca. Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/Fish_anatomy#Teeth c a p ít u lo 2 23 Algumas particularidades podem ser obser- vadas entre os diversos grupos de peixes em relação ao sistema respiratório. Nos Agnatha, as lamelas branquiais estão localizadas dentro de bolsas branquiais, no entanto o número de bolsas pode variar de 6 a 14 pares entre seus representantes. Em relação aos Gnathostoma- ta, os Chondrichthyes apresentam um número de fendas branquiais funcionais, que variam de 5 a 7 pares, e um par de fendas anteriores, que não apresentam função respiratória, de- nominado espiráculo. Os peixes de mar aberto e que se alimentam por filtração, como alguns tubarões e atuns, reduziram ou até perderam a habilidade de bombear a água pelas brânquias. Nestes, uma corrente respiratória é gerada através da na- tação com a boca um pouco aberta, método conhecido por ventilação forçada, e estes de- vem nadar continuamente. No entanto, alguns conseguem alternar os dois mecanismos, de- pendendo da atividade. Na maioria dos Actinopterygii e Sarcoptery-gii, as brânquias estão encerradas em uma única câmara e cobertas externamente pelo opérculo ósseo, que se abre e se fecha atrás, para permitir a passagem de água para o ex- terior. A grande maioria apresenta 4 pares de brânquias funcionais, no entanto pode ocor- rer uma variação de 2 a 6 pares, de acordo com cada grupo. Nos peixes pulmonados, o pulmão é dorsal ao intestino, embora esteja li- gado à face ventral do esôfago por um tubo, sendo bastante vascularizado pelos ramos das veias e artérias pulmonares. SISTEMA CIRCuLATÓRIO O sistema circulatório dos peixes é fechado e simples. Dessa maneira, o sangue circula no interior de vasos sangüíneos, sendo bombea- do em direção às brânquias pelo coração, no qual circula apenas sangue não-oxigenado. Nas brânquias, ocorre a hematose, e o sangue segue para todo o corpo. Geralmente, na circulação dos peixes, o san- gue não-oxigenado vindo do corpo entra no coração, que é constituído de quatro câmaras (seio venoso, átrio, ventrículo e cone arterio- so), passando para a primeira câmara do cora- ção, o seio venoso, seguindo para o átrio, indo em seguida, para o ventrículo e depois, para o cone arterioso. O sangue não-oxigenado sai do coração, pela aorta ventral, e é direciona- do para a região branquial, através dos vasos branquiais aferentes. Nas brânquias, ocorre a hematose através do sistema contracorrente. O sangue oxigenado sai das brânquias, por meio das alças coletoras eferentes, em direção à arté- ria dorsal, que leva o sangue ao corpo (cabeça e tronco). Do corpo, o sangue não-oxigenado é direcionado ao coração (Fig. 2.5). O sangue é constituído dos eritrócitos ou hemácias, que apresentam o pigmento hemoglobina e trans- portam o oxigênio para os tecidos corpóreos. Fig. 2.4 – Estruturas das brânquias de peixes e sistema contracorrente. Adaptado de Pough et al., 2003. c a p ít u lo 2 24 Algumas características distintas podem ser observadas entre os diversos grupos de peixes em relação ao sistema circulatório. Dentre os peixes Agnatha, as feiticeiras apre- sentam grandes seios sangüíneos e uma pres- são sangüínea muito baixa. Contrastando com todos os outros vertebrados, elas possuem co- rações acessórios no fígado e na região caudal do corpo, além do coração verdadeiro locali- zado próximo às brânquias. Diferentemente das feiticeiras, nas quais os corações não são coordenados pelo sistema nervoso central, nas lampréias, o coração é inervado pelo sistema nervoso parassimpático. Os nervos provo- cam aceleração cardíaca e não desaceleração, como nos outros vertebrados. Dentre os Gnathostomata, os elasmobrân- quios apresentam algumas características dis- tintas, como a presença de um cone arterioso, constituído de um conjunto de válvulas que impedem o refluxo sangüíneo, sendo o sangue composto por resíduos nitrogenados. Em pei- xes dipnóicos, o átrio encontra-se dividido em direito e esquerdo, fato relacionado com a utili- zação da bexiga natatória como órgão respira- tório, indicando o primeiro passo para o desen- volvimento de um sistema circulatório duplo. SISTEMA dIGESTÓRIO Os peixes apresentam tubo digestivo comple- to, com uma série de adaptações em função dos variados hábitos alimentares, como, por exemplo, planctívoros ou planctófagos, herbí- voros, carnívoros, onívoros e detritívoros. SAIBA MAIS Planctívoros ou planctófa- gos – são aqueles indivíduos que se alimentam de orga- nismos do plâncton (fito- plâncton ou zooplâncton). Herbívoros – são aqueles indivíduos que se alimen- tam de vegetais. Onívoros – são aqueles in- divíduos que se alimentam de vegetais ou animais. Detritívoros – são aqueles indivíduos que se alimentam de vegetais ou animais em estado de decomposição. O trato digestório é composto por boca e ca- vidade orobraquial (podem ou não apresentar dentes e não possuem glândulas orais, ape- sar de terem algumas glândulas mucosas na boca), esôfago (muito curto e quase não se di- ferencia do estômago), estômago (onde ocor- re digestão extracelular e pode estar ausente em alguns grupos), intestino (com função de absorção e digestão intracelular), reto, glându- las anexas (pâncreas, vesícula biliar e fígado) e cecos pilóricos ou intestinais (exceto nos peixes que não possuem estômago) (Fig. 2.6 a, b). É importante ressaltar que ocorre variação entre os diversos grupos de peixes. Os Agnatha não apresentam dentes, mas al- guns possuem dentículos dérmicos que servem para rasgar a carne da presa ou retirar fluidos do hospedeiro. Alguns produzem substâncias anticoagulantes. Dentre os Chondrichthyes, alguns apresentam fileiras de dentes que são repostos durante a vida do animal (tubarões), enquanto outros possuem dentes em forma de placas (raias). Os elasmobrânquios apresentam o intestino, onde ocorre a digestão intracelular, dividido em duas porções, uma anterior, com válvula espiral, que aumenta a superfície de absorção, e uma posterior, sem válvula espiral. Nos tuba- rões, a mobilidade do crânio permite a estes peixes consumirem itens alimentares grandes sem a exclusão de itens alimentares pequenos. Nas raias, geralmente, a boca é rapidamente protraída, proporcionando uma sucção pode- rosa, que auxilia a captura de invertebrados bentônicos. Algumas raias grandes, como as jamantas, se alimentam de plâncton assim como os maiores tubarões (tubarão-baleia). Fig. 2.5 – Esquema da circulação em peixes. Fonte: Pough et al., 2003 c a p ít u lo 2 25 Fig. 2.6 – Anatomia interna de (a) Chondrichthyes e (b) peixes ósseos, podendo ser observado o aparelho digestório. Fonte: Hickman et al., 2004. Fig. 2.7 – Tipos de dentes encontrados nos peixes. Adaptado de http:// www.meer.org/general-fish-teeth-gills.htm Nos peixes ósseos, a boca é formada pela ca- vidade orobranquial, onde estão presentes os rastros branquiais e a faringe. Normalmente, apresentam dentes bem desenvolvidos e geral- mente cônicos. Podem apresentar dentes maxi- lares, palatinos, vomerianos e faringeanos, além dos dentes presentes na mandíbula (Fig. 2.7). Alguns podem apresentar maxilas protusíveis. SISTEMA EXCRETOR O sistema excretor dos peixes tem como fun- ção regular o conteúdo de água do corpo, manter um equilíbrio salino adequado e elimi- nar os resíduos nitrogenados assim como em todos os outros vertebrados. O rim funcional é do tipo mesonéfrico ou opis- tonéfrico e consiste em uma série de túbulos renais enrolados ou convolutos tanto na por- ção proximal como na distal, que se dirigem para um ducto coletor longitudinal, denomi- nado de ducto arquinéfrico. O ducto arqui- néfrico comunica-se com o meio externo, em geral, através da cloaca, onde desemboca o reto e o ducto urogenital. A porção proximal do túbulo termina numa cápsula hemisférica, a cápsula de Bowman, na qual existe um eno- velado do sistema circulatório, o glomérulo. A cápsula de Bowman mais o glomérulo formam c a p ít u lo 2 26 o corpúsculo renal. Água, sais e produtos de excreção (amônia nos peixes ósseos e uréia nos cartilaginosos), presentes na corrente san- güínea, passam para a cápsula de Bowman e seguem pelo túbulo renal para o ducto arqui- néfrico e, daí, para o meio externo. Dentre os diversos grupos de peixes, é possí- vel observar algumas particularidades entre os seus representantes em relação à excreção. As feiticeiras são isotônicas, e o rim é bastante simples. As lampréias apresentam células clo- ragógenas nas brânquias e rins bem desenvol- vidos, que regulam íons, água e resíduos nitro- genados, permitindo sua existência em locais de salinidade variáveis. Em alguns machos de elasmobrânquios, o ducto arquinéfrico funcio- na como ducto gonadal (deferente), e os rins desenvolveram novos ductos urinários acessó- rios (ducto deferente e ureter). A maioria dos peixes é estenohalino, ou seja, toleram alterações modestas da salinidade. Al- guns peixes são eurihalinos e toleram grandes alterações de salinidade, e os gradientes da água e do sal são revertidos,quando se mo- vem de um meio para o outro. Devido à dife- rença de salinidade, entre a água doce e ma- rinha, existem diferentes estratégias utilizadas para manter o equilíbrio salino e hídrico nos peixes que estão associados a estes ambientes. Nos Chondrichthyes, como a água marinha é mais concentrada do que os fluidos corpóre- os, estes peixes retêm compostos nitrogena- dos, para evitar a desidratação. Dessa forma, ganham água por difusão osmótica nas brân- quias e não precisam ingeri-la. Os glomérulos são grandes e possuem alta taxa de filtração, promovendo uma rápida limpeza do sangue, e as membranas das brânquias são praticamen- te impermeáveis à uréia. Entre os peixes ósseos de água doce, o princi- pal problema enfrentado por eles é a retenção de água. Nesses peixes, a maioria dos movi- mentos de água e dos íons ocorre através da superfície das brânquias. Dessa maneira, eles não ingerem água, pois apenas aumentaria a quantidade de água a ser excretada pelos rins e, assim, produzem um grande volume de urina diluída, o que é possível pelo fato de apresentarem um grande corpúsculo renal. Os sais são reabsorvidos através de processo ativo para evitar a sua perda (Fig. 2.8). Fig. 2.8 – Esquema geral da osmorregulação de peixes de água doce (esquerda) e marinho (direita). Fonte: Pough et al., 2003. Nos peixes ósseos marinhos, o principal pro- blema é a desidratação do corpo devido à grande concentração de sais no ambiente. Dessa forma, para solucionar este problema, esses peixes ingerem bastante água e apresen- tam glomérulos pequenos que resultam numa filtração lenta e com produção de uma peque- na quantidade de urina, levemente diluída. Ocorre reabsorção de água ao longo do túbulo renal, e íons são bombeados para fora, através de processo ativo. Alguns peixes apresentam bexiga para armazenamento temporário de urina, sendo, apenas, uma expansão dos duc- tos excretores (Fig. 2.8). Leia o quadro 3 “Como os peixes flutuam na água?” neste capítulo, sobre o controle da flu- tuabilidade em peixes. c a p ít u lo 2 27 SISTEMA REPROduTOR O sistema reprodutor feminino, geralmente, é constituído de dois ovários e dois ovidutos, que desembocam na cloaca. O sistema repro- dutor masculino é composto por dois testícu- los, dois epidídimos e ductos gonadais, que podem unir-se ao ducto arquinéfrico na parte posterior ou abrir-se diretamente na cloaca. Os Chondrichthyes machos apresentam o clásper, que é uma estrutura cartilaginosa e que, du- rante a cópula, se curva em 90º. Em geral, os peixes são gonocorísticos, no entanto alguns são hermafroditas. Os peixes hermafroditas são divididos em: Simultâneos – apresentam ovotestes e não re- alizam autofecundação. Sequencial – quando ocorre mudança no sexo, podendo ser protândricos ou protogínicos. Esta mudança pode ser guiada por fatores am- bientais ou hormonais. A fertilização pode ser interna ou externa, e o desenvolvimento pode ser direto ou indireto. Entre os peixes em geral, podemos observar diversos modos de reprodução e estratégias reprodutivas. Podem ser ovulíparos, ovíparos, ovovivíparos ou vivíparos, exibindo cuidado parental ou não. SAIBA MAIS Ovotestes – quando as gônadas apresentam, simul- taneamente, ovário e testículo, sendo que a porção ovariana é maior. Protândrico – indivíduos hermafroditas, nos quais ocorre a mudança do sexo masculino para o feminino. Protogínico – indivíduos hermafroditas, nos quais ocorre a mudança do sexo feminino para o masculino. Ovulíparos – modo de reprodução em que os game- tas femininos e masculinos são liberados na água, e a fertilização e o desenvolvimento são externos. Ovíparos – modo de reprodução, cuja fertilização é interna, e o desenvolvimento é externo. Ovovivíparos – modo de reprodução através do qual a fertilização e o desenvolvimento são internos, ha- vendo a liberação do ovo com o embrião. Vivíparos – modo de reprodução em que a fertilização e o desenvolvimento são internos, havendo algum modo de relação trófica entre a progenitora e o embrião. Nos Agnatha, é comum o hermafroditismo, com fertilização externa e desenvolvimento di- reto. As lampréias são gonocorísticas e apre- sentam fertilização externa e desenvolvimento indireto. Os Chondrichthyes apresentam sexos distintos. A fecundação é sempre interna, com os ma- chos introduzindo o clásper na fêmea, durante a cópula. Podem ser ovíparos, ovovivíparos ou vivíparos. Os peixes ósseos podem ser gonocorísticos (sexos distintos) ou hermafroditas. Os gonoco- rísticos podem ser ovulíparos, ovíparos, ovovi- víparos e vivíparos, enquanto que os hermafro- ditas podem ser simultâneos ou sequenciais. SISTEMA NERVOSO, ÓRGÃOS SENSORIAIS E BIOLuMINESCÊNCIA O sistema nervoso central dos peixes, em ge- ral, é composto por 5 vesículas formando o encéfalo e pela medula espinhal. O encéfalo é dividido em telencéfalo (origina os lobos olfa- tivos e cérebro), diencéfalo (origina o tálamo, que está relacionado com os impulsos olfativos e visão), mesencéfalo (é o centro de coorde- nação nervosa e tem lobos ópticos, que estão relacionados com a visão), metencéfalo (origi- na dorsalmente o cerebelo, que é o centro de coordenação muscular) e mielencéfalo (forma o bulbo, que é o centro de atividade vital e está relacionado com a respiração, a aceleração car- díaca e o metabolismo). Apresentam dez pares de nervos cranianos assim como os anfíbios. O sistema sensorial fornece ao organismo uma imagem biologicamente relevante do ambien- te. É constituído de células receptoras que va- riam de células isoladas a estruturas comple- xas, que formam os corpúsculos gustativos, os olhos, as orelhas internas, o sistema da linha lateral e os órgãos elétricos e eletrorreceptores. Os corpúsculos gustativos são quimiorecepto- res utilizados para a percepção dos “sabores” e “odores”. Normalmente, estão localizados na cabeça e na boca, porém podem estar espa- lhados por todo o corpo, na superfície externa. c a p ít u lo 2 28 Os olhos apresentam cristalino e retina sensitiva. A acomodação para perto e para longe é realizada pela movimentação do cristalino para frente e para trás, a fim de alterar a distância da retina sensitiva. Peixes que habitam cavernas, zonas batiais e abis- sais apresentam olhos vestigiais. Peixes que habitam grandes profundidades possuem olhos muito grandes. Na maioria dos peixes, assim como nos te- trápodes, a orelha interna é composta por três canais semicirculares e três dilatações, com células sensitivas e inervações, que são o sáculo, o utrículo e a lagena (Fig. 2.9). É um órgão de equilíbrio e que ajuda a manter a estabilidade. No entanto, alguns peixes ósseos podem utilizá-los para detec- tar vibrações na água. As feiticeiras apre- sentam somente um canal semicircular, e as lampréias, dois. Fig. 2.9 – Aparelho vestibular da lampréia (acima) e de um gnatosto- mado (abaixo). Fonte: Pough et al., 2003. Fig. 2.10 – Sistema da linha lateral e da ampola de Lorenzini em (a) Chondrichthyes e sistema da linha lateral em (b) peixes ósseos. Fontes: (a) Hickman et al., 2004, (b) http://www.castlefordschools.com/kent/07-08%20lessons/Lessons/Advanced%20 Biology%20Lessons/chapter%2033/Advanced%20Biology%20Chapter%2033%20Fishes%20and%20Amphibians.htm O sistema da linha lateral está presente apenas em peixes e larvas aquáticas de anfíbios e é capaz de determinar mudanças de pressão e correntes na água, por meio das células mecanorrecepto- ras, denominadas neuromastos (Fig. 2.10). Os órgãos elétricos, em geral, estão presentes em peixes que possuem eletroplacas, que é uma modificação do tecido muscular que for- ma um agregado de células, denominada de eletrócitos. A descarga máxima de eletricidade conhecida é produzida pelo peixe poraquê, que chega a 550 volts. Os eletrorreceptores produ- zem descargas de baixa intensidade e detec- tam a presença, a posição e o movimento dos objetos, servindo como um meio de orientação para o deslocamentoe captura de presas. Nos Chondrichthyes, os eletrorreceptores estão in- c a p ít u lo 2 29 seridos nas ampolas de Lorenzini (Fig. 2.10), lo- calizadas, principalmente, ao redor da cabeça, e são sensíveis a campos elétricos fracos, ser- vindo para detectar presas enterradas na areia. A bioluminescência é um fenômeno, que ocor- re especialmente em peixes ósseos, que habi- tam as profundezas do oceano. É caracteriza- da pela emissão de luz resultante da oxidação de um substrato na presença de uma enzima. Nos peixes, ela pode ser produzida por meio de fotóforos autoluminosos, nos quais a regu- lação geralmente ocorre por meio da expansão e contração dos cromatóforos da pele ou por meio de órgãos especiais associados a bacté- rias simbióticas. Este fenômeno possui várias funções, como atração de presas, defesa (para confundir os inimigos), iluminação do ambien- te, atração do indivíduo do sexo oposto e reco- nhecimento da espécie. Quadro 3 – Como os peixes flutuam na água? Devido ao fato de os tecidos corpóreos serem mais densos do que a água, os peixes apresentam uma tendência a afundar, a não ser que promovam a elevação do corpo através da natação ou disponham de mecanismos de flutu- abilidade. Nos peixes ósseos Actinopterygii e Sarcopterygii, o pulmão primitivo transformou-se na bexiga natatória, que é o órgão hidrostático utilizado na flutuação, situado entre a cavidade peritoneal e a coluna vertebral. Sua parede é praticamente impermeável a gases. Este órgão compõe aproximadamente 5% do volume corpóreo dos peixes ós- seos marinhos e cerca de 7% dos peixes ósseos de água doce. Esta diferença está relacionada com a diferença de densidade da água doce (menos densa, resultando numa bexiga natatória maior) e salgada (mais densa, resultando numa bexiga natatória menor). A maioria dos peixes ósseos são flutuadores neutros, pelo fato de apresentarem uma bexiga natatória preenchida de gás, que mantem os peixes em vários níveis dentro da coluna d’água. Para manter a flutuabilidade neutra, o volume de gás na bexiga natatória deve ser ajustado de acordo com a profundidade. A regulação ocorre através da secreção de gás na bexiga, quando a profundidade aumenta, e remoção de gás, quando o peixe sobe à superfície. A bexiga natatória pode estar ligada ao esôfago por meio de uma conexão dorsal (ducto pneumático), como ocorre nos peixes fisóstomos ou não, como nos peixes fisóclistos. Os peixes fisóstomos, como por exemplo, sardinhas, anchovas e salmões, apresentam um ducto pneumático entre o trato digestório e a bexiga natatória e, dessa forma, conseguem retirar o ar da superfície, para utilizar durante o seu processo de regulação. Os peixes fisóclistos não apresentam o ducto pneumático. Nestes, a regulação ocorre a partir da secreção de gases do sangue no interior da bexiga natatória. Na porção ventral da bexiga natatória, existe a presença de uma glândula de gás, na qual os capilares estão arranjados de forma a produzirem um fluxo contra a corrente do sangue, conhecido como rete mirabile, que move o gás do sangue para a bexiga natatória. Para a remoção do gás, este é liberado através da válvula oval, situ- ada na porção dorsal da bexiga natatória, que permite a difusão de O2 para os capi- lares sangüíneos, quando a pressão interna do O2 na bexiga natatória é alta. Os Chondrichthyes (quimeras, tubarões e raias) não apresentam bexiga natatória, e para obterem uma flutuabilidade neutra, utilizam o fígado (flutuabilidade hepática). O fígado de um tubarão é constituído de uma grande quantidade de óleo, o que pro- porciona uma densidade menor que a da água, contribuindo para a manutenção da flutuabilidade. Os compostos nitrogenados presentes no sangue desses peixes também contribuem para a regulação da flutuabili- dade. A uréia e o óxido trimetilamina geram uma flutuabilidade positiva, enquanto íons de sódio e algumas moléculas de proteína promovem uma flutuabilidade negativa. Bexiga natatória de peixes (a) fisóstomos e (b) fisóclistos. Fonte: Pough, et al. 2003. c a p ít u lo 2 30 Veja mais figuras a respeito dos sistemas vitais dos peixes, no capítulo Peixes, do livro Biologia dos Vertebrados, de Orr. ATIVIdAdES dE ESTudO 1. Caracterize os representantes das super- classes Agnatha e Gnathostomata. 2. Quais caracteres apresentados pelos Gna- thostomata foram importantes na evolu- ção dos vertebrados? Por quê? 3. Explique como funciona o sistema de res- piração contracorrente apresentado pelos peixes. 4. Como os peixes ósseos dulciaqüícolas e marinhos mantêm seu equilíbrio salino e hídrico? 5. Os peixes, dentre os vertebrados, são os que apresentam as mais diversas formas de reprodução. Quais são os modos de re- produção dos peixes? Explique-os. REFERÊNCIAS Bone, Q.; Marshall, N. B. ; Blaxter, J. H. S. 1996. Biology of Fishes. Chapman & Hall, London. Hickman Jr., C. P.; Roberts, L. S.; Larson, A. 2004. Princípios Integrados de Zoologia. Gua- nabara Koogan, Rio de Janeiro, 11 ed. Nelson, J. S. 1994. Fishes of the World. New York: Wiley & Sons. Orr, R.T. 1986. Biologia dos vertebrados. Edito- ra Roca Ltda., São Paulo, 5 ed. Pough, F. H.; Janis, C. M.; Heiser J. B. 2003. A vida dos vertebrados. Atheneu, São Paulo, 3 ed. Wootton, R. J. 1996. Fish Ecology. Blackie Aca- demic & Professional, London. VEJA A CLASSIFICAÇÃO TAXONÔMICA EM: http://www.itis.gov http://www.ucmp.berkeley.edu/help/taxaform. html SISTEMÁTICA, ASPECTOS BIOLÓGICOS DE DI- VERSAS ESPÉCIES, IMAGENS: http://www.fishbase.org REGISTRO FÓSSIL, HISTÓRIA DE VIDA E ECO- LOGIA, MORFOLOGIA: http://www.ucmp.berkeley.edu/help/index/ fish.html http://www.ucmp.berkeley.edu/vertebrates/ basalfish/myxini.html http://www.ucmp.berkeley.edu/vertebrates/ basalfish/petro.html http://www.ucmp.berkeley.edu/vertebrates/ basalfish/chondrintro.html http://www.ucmp.berkeley.edu/vertebrates/ sarco/sarcopterygii.html http://www.ucmp.berkeley.edu/vertebrates/ac- tinopterygii/actinintro.html c a p ít u lo 3 31 ANFÍBIOS E RÉPTEIS Profa. Simone Ferreira Teixeira Carga horária I 15H OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Reconhecer as principais ordens de an- fíbios e répteis por meio das caracterís- ticas específicas de cada grupo; • Compreender o funcionamento dos sistemas vitais dos anfíbios e répteis e como estes se perpetuam; e, • Conhecer as adaptações dos anfíbios e répteis à vida aquática e terrestre. INTROduÇÃO Neste capítulo, trataremos da biologia das classes Amphibia e Reptilia. Os anfíbios são representados pelo grupo de animais que habitam tanto a água como a terra, característica esta que dá o nome do grupo. Atualmente, existem as ordens Gymnophiona ou Apoda, representada pelas cecílias ou cobras-cegas; Caudata ou Urodela, representada pelas salamandras; e, Anura ou Salientia, representada pelos sapos, rãs e pererecas. Os répteis, atualmente, apresentam a or- dem Testudines ou Chelonia, cujos repre- sentantes são as tartarugas, os cágados e os jabutis, facilmente reconhecidos pela presença da carapaça; a ordem Squama- ta, representada pelos lagartos, serpentes e anfisbenas ou cobras-de-duas-cabeças; a ordem Sphenodonta, representada pelo tu- atara, que hoje em dia é encontrado, ape- c a p ít u lo 3 32 nas, em algumas ilhas da Nova Zelândia; e, a ordem Crocodylia, na qual estão inseridos os crocodilos, os jacarés e os gaviais. Estes ani- mais apresentaram um grande passo evoluti- vo, que foi o desenvolvimento do ovo amnió- tico, que lhes possibilitou uma independência da água, permitindo que estes invadissem o habitat terrestre. Finalmente, após milhares de anos, os vertebrados conquistavam a Terra! Ao longo deste capítulo, iremos estudar como estes animais conseguiram se adaptar ao am- biente em que vivem bem como os modos como eles se perpetuam. Boa leitura! AMPHIBIA Os anfíbios surgiram na era Paleozóica, du- rante o período Carbonífero. Como grupo, são considerados os primeirosvertebrados a habitarem o ambiente terrestre. São tetrápo- des com tegumento úmido e sem escamas, e, assim como os peixes e répteis, os anfíbios são animais ectotérmicos, dependendo do am- biente como fonte de calor. Apresentam a pele permeável à água e a outros gases e úmida, e, em muitos aspectos, a biologia dos anfíbios é determinada pelas propriedades da sua pele (Quadro 1). Fig. 3.1 – Representantes das ordens (a) Gymnophiona, Siphonops annulatus, (b) Caudata, Bolitoglossa paraensis, (c) Anura, Leptodac- tylus fuscus. Fontes: (a) http://tropicalfrogs.net/yasuni/fotos/album/ Gymno/slides/SannulD.jpg , (b) Estupiñán, 2007, (c) http://www.unb. br/ib/zoo/grcolli/jalapao/Leptodactylusfuscus.jpg Quadro 1. Características da pele dos anfíbios. A pele é uma estrutura muito importante para a respiração e a proteção dos anfíbios, e os Gymnophiona podem apresentar escamas. A superfície externa de toda a pele é trocada periodicamente pelos anfíbios, em fragmentos, não inteira, como em certos répteis, e sua freqüência varia de acordo com a espécie. Em geral, os anfíbios possuem um grande número de glândulas mucosas, para lubrificar o corpo e facilitar as trocas gasosas, que podem ter atividade antimicrobiana. Muitas espécies também apresentam glândulas granulosas, localizadas na região dorsal do animal, que podem produzir secreções venenosas, que auxiliam na sua defesa contra predadores. E algumas apresentam as glândulas hedônicas, que são elementos-chave do comportamento reprodutivo. A coloração é uma característica bastante diversificada nos anfíbios, embora o vermelho e o azul sejam pou- co freqüentes, podendo servir tanto para eles se camuflarem no ambiente como para advertirem que são venenosos. Atualmente existem, aproximadamente, 4.300 espécies de anfíbios, que ocorrem principal- mente, em ambientes úmidos, embora algu- mas espécies possam ser encontradas em regi- ões secas. A maioria dos representantes possui quatro patas bem desenvolvidas, no entanto, alguns representantes são ápodes. Em grande parte dos anfíbios, as fases iniciais do ciclo de vida ocorrem dentro da água, entretanto al- guns grupos nunca abandonam a água, e ou- tros não vivem na água, em nenhuma fase do seu ciclo de vida. A classe Amphibia é representada pelas ordens Gymnophiona (Apoda), Caudata (Urodela) e Anura (Salientia) (Fig. 3.1). Estas possuem re- presentantes com formas corporais bastante diferentes, contudo são indicadas como uma linhagem monofilética. c a p ít u lo 3 33 ORdEM GYMNOPHIONA (APOdA) A ordem Gymnophiona é representada pe- las cecílias ou cobras-cegas, que apresentam o corpo alongado sem a presença de patas. São animais escavadores ou aquáticos que se encontram distribuídos pelos habitats tropicais de todo o mundo. Caeciliidae é a família mais representativa do grupo e compreende 16 gê- neros. Alguns gêneros são representados por espécies que possuem escamas aprofundadas na pele e olhos pequenos ou vestigiais. ORdEM CAudATA (uROdELA) A ordem Caudata compreende cerca de 415 espécies de salamandras, que têm como prin- cipais características o corpo alongado, com a presença da cauda e, normalmente, com qua- tro patas. Ocorrem, principalmente, no Hemis- fério Norte, no entanto, algumas espécies são encontradas no Hemisfério Sul. Quase todas as espécies são totalmente aquáticas, e a pedomorfose é bastante comum entre es- ses animais. Podem atingir um comprimento total de 1 m de comprimento. Vários represen- tantes se adaptaram à vida nas cavernas. SAIBA MAIS Pedomorfose – conservação de alguns caracte- res larvais na forma adulta. ORdEM ANuRA A ordem Anura é constituída de sapos, rãs e pererecas, e é considerada a maior ordem de anfíbios em relação ao número de espécies. São bastante diversificados e encontram-se distribuídos por todos os continentes, com exceção da Antártida. Em geral, apresentam o corpo curto, sem cauda e com quatro patas. A especializa- ção para o salto é a característica esquelética mais evidente entre os representantes do gru- po e está relacionada com o hábito alimentar e o habitat da espécie. SISTEMA ESQuELÉTICO Os anfíbios possuem um crânio largo e achata- do. Entre os representantes viventes, o núme- ro de ossos presentes no crânio é reduzido, e algumas regiões do condocrânio permanecem sem se ossificarem. Estes animais não apresentam o palato se- cundário, logo as coanas se abrem na região anterior do teto da boca. O osso quadrado é imóvel e se encontra fundido à região ótica. O número de ossos presentes na mandíbula foi reduzido. Dentro do grupo, podem ser encon- trados representantes com dentes, sem dentes ou sem dentes, apenas, na mandíbula. O crânio encontra-se articulado com uma úni- ca vértebra cervical. Quanto ao número de vér- tebras, pode ser encontrado um número que varia de 10 (Anura) a 200 (Gymnophiona). O número de vértebras caudais é variável, e, nos anuros, estas se encontram fusionadas, for- mando o uróstilo (Fig. 3.2). Os anfíbios são os primeiros vertebrados a apresentarem o ester- no, embora as costelas não estejam em conta- to com ele. SAIBA MAIS Uróstilo – estrutura óssea originada a partir da fusão das vértebras caudais, formando um bastão sólido. Fig. 3.2 – Estruturas ósseas de um anfíbio anuro. * indica a posição do uróstilo. Fonte: Hickman et al., 2004. A maioria dos anfíbios possui dois pares de pernas, sendo o anterior com quatro dedos, e o posterior, com cinco dedos. No entanto, algumas espécies têm o número de dedos re- duzidos a três. As pernas posteriores estão au- sentes em algumas espécies de salamandras, c a p ít u lo 3 34 e os representantes da ordem Gymnophiona (cecílias) são ápodes. Os anfíbios não apre- sentam garras nas pernas, contudo algumas protuberâncias córneas ou discos adesivos nos dedos podem ser encontradas. SISTEMA MuSCuLAR, APÊNdICES E LOCOMOÇÃO Os anfíbios apresentam sistema muscular com várias adaptações para a vida terrestre. A mus- culatura do tronco é metamérica, semelhante à dos peixes, no entanto o septo horizontal, que separa os músculos dorsais e ventrais, está localizado numa posição mais dorsal. Alguns músculos são desenvolvidos para realizarem os movimentos da cabeça, que são ausentes em peixes. Os miosseptos são reduzidos ou au- sentes na musculatura ventral do corpo. Apre- sentam o músculo reto abdominal e os múscu- los ventrais, oblíquo externo, oblíquo interno e transverso separados em camadas. A realização dos vários movimentos no am- biente terrestre, como nadar, andar, saltar e trepar, exigiu o desenvolvimento de muitos outros tipos de músculos intrínsecos, que são aqueles localizados inteiramente dentro dos membros. A especialização do corpo para o salto é a ca- racterística mais evidente dos representantes da ordem Anura. A coluna vertebral é curta e mais rígida. A tíbia e a fíbula se encontram fundidas, e, nos anuros, ocorreu a formação do uróstilo. Os membros pelvinos são alon- gados e formam um sistema de alavancagem capaz de arremessar o animal para o ar. Os membros peitorais fortes e a cintura peitoral flexível absorvem o impacto durante a aterris- sagem. Nestes animais, os olhos são grandes e permitem uma visão binocular. As especializações no sistema locomotor po- dem diferenciar muitos tipos de anuros. For- mas semi-aquáticas possuem membranas in- terdigitais e membros pelvinos mais longos. Os anuros terrestres que dão saltos curtos, normalmente, possuem uma cabeça áspera, o corpo pesado e os membros são relativamente curtos (ex. sapos da família Bufonidae). Anu- ros saltadores, como as rãs, possuem mem- bros longos assim como os anuros arborícolas, que caminham, escalam e saltam. Algumas espécies arborícolas apresentam discos digi- tais aumentados e, através do mecanismo de “adesão molhada”, podem se aderir a superfí- cies lisas (Fig. 3.3). Outros ainda possuem uma cartilagem intercalada entre os dois últimos dedos que favorecem a adesão. Fig. 3.3 – Discos
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