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Centro Universitário Claretiano Curso de Graduação em Biologia – Licenciatura PORTFÓLIO DE FUNDAMENTOS E MÉTODOS DO ENSINO DE BIOLOGIA VEGETAL 2020 CICLO EVOLUTIVO DO REINO PLANTAE Trabalho apresentado ao Curso de Licenciatura em Ciências Biológicas, do Centro Universitário Claretiano, como requisito parcial à obtenção de nota na disciplina Fundamentos e Métodos do Ensino de Biologia Vegetal. Professor: Danilo Aqueu Rufo 2020 CICLO EVOLUTIVO DO REINO PLANTAE As plantas, organismos do Reino Plantae, são seres pluricelulares e eucariontes. São semelhantes aos animais e a muitos tipos de fungos, porém se distinguem desses por serem seres autotróficos. Ou seja, possuem capacidade de produzir seu próprio alimento através da fotossíntese. Outras características importantes desses seres é possuírem amido como reserva energética, terem parede celular de celulose, serem clorofilados e terem ciclo reprodutivo haplodiplonte. Fazendo uso da luz, ou seja, a energia luminosa, as plantas produzem a glicose, matéria orgânica formada a partir da água e do gás carbônico que obtêm do alimento, e liberam o gás oxigênio. Fotossíntese Biologicamente as plantas, junto a outros seres fotossintetizantes, são extremamente importantes para a manutenção da vida na Terra, pois são produtoras de matéria orgânica que nutre a maioria dos seres vivos, atuando na base das cadeias alimentares. As plantas conquistaram quase todos os ambientes da superfície terrestre. Há aproximadamente 500 milhões de anos, as plantas iniciaram a ocupação do ambiente terrestre. Este ambiente oferece às plantas vantagens como: maior facilidade na captação da luz, já que ela não chega às grandes profundidades da água, e facilidade de troca de gases, devido à grande concentração de gás carbônico e gás oxigênio na atmosfera. Esses são fatores importantes do processo respiratório e da fotossíntese. É necessário que sejam definidos critérios que possibilitem a classificação das plantas para organizá-las em grupos menos abrangentes que o reino. Geralmente, consideram-se como critérios de classificação: a característica da planta ser vascular ou avascular, ou seja, presença ou não de vasos condutores de água e sais minerais (seiva bruta) e matéria orgânica (seiva elaborada); ter ou não estruturas reprodutoras (semente, flor e fruto) ou ausência delas. As principais classes de plantas são: Briófitas, Pteridófitas, Gimnospermas e Angiospermas, das quais iremos falar especificamente a seguir. Briófitas Características ➢ São plantas criptógamas (não produzem flor, fruto ou semente); ➢ Possuem clorofila a e b; ➢ Parede celular constituída de celulose (sem lignina); ➢ Possuem amido como material de reserva; ➢ Seres haplodiplobiontes, onde a fase gametofítica (n) é duradoura e a esporofítica (2n) é passageira; ➢ Não possuem raízes, portanto a absorção de água ocorre diretamente através da superfície do corpo do gametófito em contato com o substrato, fico por meio de estruturas denominadas rizóides; ➢ Realizam fotossíntese, sendo autótrofos fotossintetizantes; ➢ Como as algas, possuem o corpo na forma de talo, sem raízes, caule e folhas diferenciadas; ➢ O transporte de água de célula a célula é muito lento e as células mais distantes morreriam desidratadas; ➢ São plantas comuns em locais úmidos e que não recebem luz direta do sol; ➢ São sensíveis à poluição e a ausência delas indica má qualidade do ar. Os três grandes grupos de briófitas apresentam diferença quanto ao desenvolvimento do esporófito: Nas hepáticas os gametófitos possuem corpo achatado. Com seis rizoides ficados ao solo. A estrutura do esporófito se desenvolve sobre pequenos espaços do gametófito e, na parte superior do esporófito é formado uma cápsula, lembrando um chapéu. Nos musgos, o esporófito de desenvolve na parte superior do gametófito feminino. E nos antóceros o esporófito é alongado e ereto. Reprodução Sexuada As briófitas necessitam da água para a reprodução sexuada. Os gametas masculinos (anterozoides) se movem, com o auxílio de seus flagelos, ate os gametas femininos (oosfera) da planta. Ao fecundar, o zigoto sofre mitose e forma um embrião. Este se desenvolve por meio de novas mitoses e dá origem ao esporófito. Em sua cápsula, desenvolvem-se esporos, a partir de meioses sofridas pelas células-mães. Estes são liberados após certo período, e o esporófito morre. Encontrando condições propícias, os esporos desenvolvem, formando protonemas. Estes crescem e dão origem ao musgo adulto que, posteriormente, dará continuidade a este ciclo. Reprodução Assexuada Ocorre por fragmentação, quando a planta adulta cresce, divide-se em pedaços irregulares chamados propágulos, e estes são levados pela ação do vento e da água da chuva ao solo, germinando e formando uma nova planta. Pteridófitas Características ➢ São traqueófitas, isso é, possuem vasos condutores; ➢ Não tem flores, sementes ou frutos; ➢ Fase esporofítica mais duradoura que a fase gametofítica; ➢ Os principais grupos das Pteridófitas são: Filecíneas (Salvínea, Azolla e Marsileia) e Licopdíneas (Licopodium e Selaginella), possuindo representantes aquáticos e terrestres. A palavra Pteridófita vem do grego pteridon, que significa ‘feto’; mais phyton, ‘planta’. Esse nome foi escolhido devido ao fato das folhas em brotamento se apresentarem forma semelhante a posição de um feto humano no útero materno. Samambaias, avencas, xaxins e cavalinhas são alguns exemplos mais conhecidos dessas plantas. A principal característica desse grupo, e o fato de serem as primeiras plantas a possuírem vasos condutores evoluídos, além disso, as Pteridófitas tem tecidos reforçados com lignina, uma substância que dá resistência e auxilia na sustentação. Essas plantas são facilmente encontradas em diversos lugares, como florestas e campos, e assim como as Briófitas, dependem da água para a reprodução. Os vasos produtores presentes nas plantas possibilitaram um transporte mais rápido de água pelo corpo vegetal, e favoreceu o surgimento de plantas de porte elevado. Além disso, os vasos representam uma das aquisições que contribuíram para a adaptação dessas plantas a ambientes terrestres. O corpo das pteridófitas possui folha, caule e raiz. O caule das atuais pteridófitas é em geral subterrâneo, com desenvolvimento horizontal. Porém, em algumas plantas, como os xaxins, o caule é aéreo. Geralmente, cada folha dessas plantas divide- se em várias partes menores chamadas folíolos. A maioria das pteridófitas assim como as briófitas, é terrestre, e vivem preferencialmente em locais sombreados e úmidos. Reprodução – Ciclo haplodiplobionte Da mesma forma que as briófitas, as pteridófitas se reproduzem num ciclo que apresenta uma fase sexuada e outra assexuada. Para efeito de exemplo, mostraremos a reprodução de uma samambaia, uma planta assexuada de esporos. Por isso, ela representa a fase chamada esporófito. Durante certas épocas do ano, na superfície inferior das folhas das samambaias são formados pontinhos escuros chamados soros. O surgimento de soros indica que as samambaias estão em época de reprodução – em cada soro são produzidos inúmero esporos. Quando os esporos amadurecem, os soros se abrem. Então os esporos caem no solo úmido; cada esporo pode germinar e originar um protalo; esse é uma planta sexuada, produtora de gametas; por isso, ele representa a fase chamada de gametófito. O protalo das samambaias contém estruturas onde formam anterozoides e oosferas. No interior do protalo existe água em quantidade suficiente para que o anterozoide de desloque em meio líquido e “nade” em direção à oosfera,fecundando-a. Surge então o zigoto, que se desenvolve e forma o embrião. O embrião, por sua vez, se desenvolve e forma uma nova samambaia, isto é, um novo esporófito. Quando adulta, a samambaias forma soros, iniciando novo ciclo de reprodução. Tanto as briófitas quanto as pteridófitas dependem da água para a fecundação. Mas nas briófitas, o gametófito é a fase duradoura e os esporófitos, a fase passageira. Nas pteridófitas ocorre o contrário, o gametófito é passageiro – morre após a produção de gametas e a ocorrência da fecundação – e o esporófito é duradouro, pois se mantém vivo após a produção de esporos. Gimnospermas Características ➢ São traqueófitas; ➢ São as primeiras plantas sifonógamas, ou seja, produzem grão-de-pólen; ➢ São as primeiras fanerógamas, ou seja, tem estruturas reprodutoras visíveis; ➢ São as primeiras plantas espermatófitas, isto é, dotadas de sementes. ➢ Não apresentam flores verdadeiras ou frutas; ➢ Fase esporofítiva muito superior à fase gametofítica; ➢ O grupo das Gimnospermas é composto de quatro filos: Cycadophyta (Cycas, Encephalartos), Ginkgophyta (o único representante vivo é o Ginko biloba), Conipherophyta (pinheiros, araucárias) e Gnetophyta (Gnetum). As gimnospermas são plantas terrestres que vivem, preferencialmente, em ambiente de clima frio ou temperado. Nesse grupo se incluem plantas como pinheiros, sequoias e os ciprestes. Reprodução – Ciclo haplodiplobionte na Coníferas Como exemplo do ciclo reprodutivo das gimnospermas usaremos o pinheiro-do-paraná. Nessas plantas os sexos são separados: a que possui estróbilos masculinos não possuem estróbilos femininos e vice-versa. Em outras gimnospermas, os dois tipos de estróbilos podem ocorrer em uma mesma planta. Os estróbilos podem ser encontrados em dois tipos, um grande e outro pequeno e, como consequência, existem dois tipos de esporângios e de esporos. Nos estróbiolos maiores, considerados femininos, casa esporângio chamado de óvulo, produz por meiose um megásporo (ou macrósporo). O megásporo fica retido no esporângio, não é liberado, como ocorre com os esporos das pteridófitas. Desenvolvendo-se no interior do óvulo o megásporo origina um gametófito feminino. Nesse gametófito surge arquegônios e, no interior de cada um deles, diferencia-se uma oosfera (gameta feminino). Nos estróbilos menores, considerados masculinos, cada esporângio – também chamado de saco polínico – produz por meiose, numerosos micrósporos. Desenvolvendo-se no interior do saco polínico, cada micrósporo origina um gametófito masculino, também chamado grão de pólen (ou gametófito masculino jovem). A ruptura dos sacos polínicos libera inúmeros grãos de pólen, leves, dotados de duas expansões laterais, aladas. Carregados pelo vento, podem atingir os óvulos que se encontram nos estróbilos femininos. O processo de transporte de grão de pólen constitui a polinização, que, nesse caso, ocorre pelo vento. Cada grão de pólen, aderido a uma abertura existente no óvulo, inicia um processo de crescimento que culmina com a formação de um tubo polínico, correspondente a um grão de pólen adulto (gametófito masculino adulto). No interior do tubo polínico existe dois núcleos gaméticos haploides. Apenas um dos núcleos gaméticos fecunda a oosfera, gerando o zigoto (outro núcleo gamético degenera). Dividindo-se repetidamente por mitose, o zigoto acaba originando um embrião, que mergulha no tecido materno correspondente ao gametófito feminino. Após a ocorrência da fecundação e da formação do embrião, o óvulo converte-se em semente, que é uma estrutura com três componentes: uma casa (também chamada de integumento), um embrião e um tecido materno haploide, que passa a ser denominado de endosperma (ou endosperma primário), por acumular substâncias de reserva que serão utilizadas pelo embrião durante a sua germinação. Angiospermas Características ➢ São plantas traqueófitas; ➢ São espermatófitas (com sementes); ➢ São fanerógamas (flor com estrutura reprodutora visível); ➢ Tem frutas protegendo as sementes; ➢ Fase esporofítica muito superior à fase gametofítica; ➢ As angiospermas são divididas em dois grandes subgrupos: as monocotiledôneas (raiz curta, folhas com nervuras paralelas, semente simples, ciclo de vida curto, e crescimento primário. Ex: gramíneas, arroz, milho, cana) e as eudicotiledôneas (raiz longa, folhas com nervuras geralmente retuculadas, sementes com 2 cotilédones, ciclo de vida longo, crescimento secundário e podem apresentar tronco lenhoso. Ex: amendoim, feijão, soja, roseira). Atualmente são conhecidas cerca de 350 mil espécies de plantas, desse total, mais de 250 mil são angiospermas. As angiospermas arborescentes possuem três componentes principais: raízes, tronco e folhas. Raíses são os órgãos fixadores da árvore ao solo, elas são responsáveis pela absorção de água e sais minerais, indispensáveis para a sobrevivência da planta. O tronco, é constituído por inúmeros galhos, é o órgão aéreo responsável pela formação das folhas, efetuando também a ligação delas com as raízes. As folhas são responsáveis pela fotossíntese. Cada flor, é um sistema de reprodução e é formado pela reunião de folhas modificadas presas ao receptáculo floral, que possui formato de um disco achatado. Por sua vez o receptáculo floral fica no topo do pendúculo flora. De fora para dentro, são quatro tipos de folhas modificadas constituintes da flor: sépalas, pétalas, estames e carpelos. As sépalas são as mais externa, geralmente de cor verde, e exercem a função de proteção do botão floral. O conjunto de sépalas é nomeado cálice. As pétalas vêm a seguir, podem ser brancas ou coloridas e formam a corola, com função de atrair os chamados agentes polinizadores. Os estames ficam dispostos dentro do receptáculo. Cada estame possui aspecto de um palito, com uma haste, o filete, sustentando uma porção dilatada, a antera. O conjunto de estames forma o androceu, considerado o componente masculino da flor. Na antera são produz idosos grãos de pólen. O carpelo ocupa o centro do receptáculo floral. É longo notando-se no seu ápice uma ligeira dilatação, o estigma, continuando com um curto estilete, vindo a seguir o ovário. No interior do ovário, existem os óvulos. O carpelo solitário é componente do gineceu, a parte feminina da flor. As flores podem ser classificadas de diferentes maneiras, duas delas são: Quanto ao seu sexo: ➢ Monóclinas ou Hermafrodiras: possuem os dois sexos, androceu e gineceu. Ex: cravo, laranjeira; ➢ Díclina ou Unissexuada: possui apenas androceu ou gineceu. Ex: abóbora, mamão; ➢ Estéreis: não possuiem androceu ou gineceu, ou se apresentam, mas não são férteis. Ex: margarida. E quanto ao agente polinizador: ➢ Ornitófila: polinizada por pássaros; ➢ Anemófila: polinizada pelo vento; ➢ Quiropterófila: polinizada por morcegos; ➢ Entomófilas: polinizadas por insetos; ➢ Antropófila: polinizada pelo ser humano. Reprodução sexuada A reprodução sexuada, nesse grupo de plantas, inclui: esporogênese, gametogênese, polinização, fecundação e desenvolvimento da semente e do fruto. Esporogênese e Gametogênese: a partir das pteridófitas a fase esporofítica no ciclo de vida das plantas, passa a ser dominante ou duradoura, representada pelo indivíduo em si. Nas angiospermas, a produção das flores representa o estado final na manutenção do esporófito. Durante o processo de microsporogênese, dá-se no interior das anteras a formação dos grãos de pólen ou micrósporos, a partir de divisões meióticas dos micrisporócitos. Os grãos de polén maduros apresentam em seu interior um núcleo vegetativo e um núcleo germinativo. Ao ser depositado sobre o estigma receptivo da flor, este grão de pólen germinará, formando o tubo polínico, que corresponde ao microgametófito, onde se dará a gametogênese. O núcleo germinativose divide originando os núcleos espermáticos. A megasporogênese é um processo efêmero que ocorre no início da formação do óvulo, que se encontra preenchido por um tecido denominado nucela. É a partir deste tecido que se diferencia a célula-mãe do saco embrionário ou megasporócito. Por divisões meióticas formam-se 4 células, das quais 3 degeneram-se, a restante forma o megásporo que logo passa à fase gametofítica por divisões mitóticas de seu núcleo, originando o saco embrionário, dentro de um óvulo agora maduro. Fecundação: É a união íntima entre células sexuais, gametas, até a fusão de seus núcleos. Deste processo resulta a formação da semente e fruto nas angiosoermas. Após a decomposição do pólen sobre o estigma receptivo, este germina, produzindo o tubo polínico, que cresce através do estilete, penetrando o ovário e através da micrópila, o óvulo. Ao atingir o saco embrionário, o tubo se rompe liberando os dois núcleos espermáticos, sendo que um fecundará a oosfera, originando um zigoto e o outro se unirá aos 2 núcleos polares, originando um tecido de reserva, o endosperma. Tal processo denomina-se dupla fecundação e é um carácter exclusivo das angiospermas. Referências https://www.coladaweb.com/biologia/botanica/angiospermas - Acesso em 09 de outubro de 2020. https://www.coladaweb.com/biologia/botanica/briofitas - Acesso em 09 de outubro de 2020. https://www.coladaweb.com/biologia/botanica/gimnospermas - Acesso em 09 de outubro de 2020. https://www.coladaweb.com/biologia/botanica/pteridofitas - Acesso em 09 de outubro de 2020. https://www.coladaweb.com/biologia/reinos/reino-plantae - Acesso em 09 de outubro de 2020. Souto, Marco Antonio Gomes Fundamentos e métodos do ensino de biologia vegetal I / Marco Antonio Gomes Souto – Batatais, SP: Claretiano, 2015. https://www.coladaweb.com/biologia/botanica/angiospermas https://www.coladaweb.com/biologia/botanica/gimnospermas https://www.coladaweb.com/biologia/botanica/pteridofitas https://www.coladaweb.com/biologia/reinos/reino-plantae
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