EVOLUÇÃO DAS PLANTAS

Prévia do material em texto

EVOLUÇÃO DAS PLANTAS
COLONIZAÇÃO DOS CONTINENTES
mudanças na estrutura, forma e 
reprodução das plantas
A reorganização das placas continentais promoveu a ocorrência 
da glaciação (440 Ma) que levou à redução no nível do mar (ca. 
70 m).
Data desta época as primeiras evidências de colonização 
terrestre (Brown e Lomolino, 2005; Lomolino et al., 2006). 
Em paralelo às mudanças das condições ambientais, foram 
necessárias mudanças na estrutura, forma e reprodução das 
plantas para assegurar a sua existência no ambiente terrestre 
(Willis e McElwain, 2002). 
No final do período Cambriano as algas verdes evoluíram para 
formas altamente complexas.
Transição das algas para plantas
No final do Cambriano as 
algas verdes evoluíram para 
formas de vida altamente 
complexas.
No Ordoviciano plantas, semelhantes às 
briófitas, colonizam a terra.
ADAPTAÇÕES QUE PERMITIRAM COLONIZAR O 
AMBIENTE TERRESTRE
• cutículas e estômatos: TRANSPIRAÇÃO EXCESSIVA
• colênquima e esclerênquima: SUSTENTAÇÃO DO CORPO:
• Raiz: FALTA DE ÁGUA
• colênquima e esclerênquima: SUSTENTAÇÃO DO CORPO:
• xilema e floema TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS (seiva bruta e 
seiva elaborada) 
• colênquima e esclerênquima: SUSTENTAÇÃO DO CORPO:
• Embrião protegido na semente: INDEPENDÊNCIA DE ÁGUA PARA 
REPRODUÇÃO
• As plantas terrestres são monofiléticas (descendem de 1 
único ancestral comum)
• Ancestral comum (Alga “Eva”) originou todas as plantas 
atuais (de musgos à angiospermas) a ca. de 450 milhões 
de anos
• Uma linhagem que dá origem às algas verdes (Clorófitas e 
Carófitas) PLANTAS VERDES
• PLANTAS TERRESTRES
• Outra linhagem dá origem Embriófitas (embrião protegido 
na planta-mãe) dando origem às BRIÓFITAS.
• O outro ramo forma tecidos vasculares, originando:
– plantas vasculares sem semente, as PTERIDÓFITAS
– plantas vasculares com semente, as ESPERMATÓFITOS
(GIMNOSPÉRMICAS E AS ANGIOSPÉRMICAS)
• Transição clorófila (Algas verdes)-
briófita (plantas terrestres)
CLOROFITA
• As clorófitas são plantas SEM EMBRIÃO PROTEGIDO, não 
vasculares e sem semente.
• Podem existir em diversos locais, desde zona intertidal 
como a alface-do-mar, nos fundos oceânicos, nos rios, 
nas zonas geladas, na casca de árvores, etc. Mas a 
maioria são de água doce.
• São preferencialmente autotróficas mas também surgem 
em simbiose com líquens, hidras e moluscos.
• Conservam caracteres comuns às algas verdes: 
– Clorofila a e b. 
– Amido como produto de reserva. 
– Celulose nas paredes celulares. 
Podem ser PLURICELULARES E UNICELULARES
PLURICELULARES (acima) E UNICELULARES (abaixo)
Evidências evolutivas na relação de descendência entre 
algas verdes e vegetais atuais.
Grana bem 
desenvolvido e 
clorofila a e b
0,25 μm
Coleochaete
Filo Chlorophyta (Classe Charophyceae)
Evidências evolutivas na relação de descendência entre 
algas verdes e vegetais atuais.
0,25 μm
Coleochaete
Parede celular 
rígida composta 
por celulose
Evidências evolutivas na relação de descendência entre 
algas verdes e vegetais atuais.
0,25 μm
Coleochaete
Acúmulo de amido 
como reserva de 
carboidratos.
CLORÓFITAS: DEPENDÊNCIA DA ÁGUA PARA REPRODUÇÃO
As algas, assim como as plantas, apresentam alternância de 
gerações: fase esporofítica (2n) e gametofítica (n)
O esporófito produz esporângios que dão origem ao gametófito, 
uma estrutura multicelular que irá produzir gametas, 
assegurando assim a reprodução assexuada da espécie.
Muitos grupos de ALGAS se reproduzem sexuada e 
assexuadamente (em fases), sendo que a reprodução sexuada
envolve alternância de gerações (esporofítica e gametofítica). Na 
fase gametofítica, gametas masculinos e femininos são liberados 
do gametófito, e os gametas masculinos nadam até os femininos 
para se fundir produzindo um zigoto diploide (2n). 
A germinação do zigoto forma plantas denominadas 
“esporófitos”
http://pt.wikipedia.org/wiki/Espor%C3%A2ngio
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gamet%C3%B3fito
http://pt.wikipedia.org/wiki/Multicelular
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gameta
http://pt.wikipedia.org/wiki/Reprodu%C3%A7%C3%A3o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Sexo
http://pt.wikipedia.org/wiki/Esp%C3%A9cie
Chlorococcales: 
reprodução
meio aquático Sporic meiosis
• 1ª condição para colonização do habitat 
terrestre
• PROTEÇÃO DO EMBRIÃO: contra dessecamento
• EMBRIÓFITAS – (embrião protegido por 
tecidos da planta-mãe )
P R I N C I PA L D I S T I N Ç Ã O
E N T R E P L A N TA S E A L G A S
Parede celular com cutícula
principalmente nas partes aéreas da 
planta, como as folhas. A CUTINA é 
um composto de lipídios, 
impermeável à água. 
Sua função é de proteção contra a 
perda d’água (Alquini et al. 2003). 
2ª condição para colonização do habitat 
terrestre
• EVOLUÇÃO DAS PLANTAS TERRESTRES
• EMBRIÓFITAS NÃO VASCULARES
• BRIÓFITAS
EVOLUÇÃO DAS PLANTAS - RELAÇÕES FILOGENÉTICAS
Cladograma
com caracteres 
compartilhados entre 
algas verdes e os 
principais grupos de 
plantas
Grana bem desenvolvido
clorofila a e b
Embrião protegido na planta
Vasos condutores de seiva
(xilema e floema secundários)
Sementes
Xilema e floema 
verdadeiros
Flores e Frutos
AngiospermasGimnospermasPteridófitasBriófitasAlgas 
verdes
Plantas com sementes
Plantas vasculares
Embriófitas
cutícula
Matrotrofia
CLASSIFICAÇÃO DO REINO PLANTAE
Classe Gimnosperma
Classe Angiosperma
?
?
EMBRIÓFITAS NÃO TRAQUEÓFITA: BRIÓFITAS
Hepatophyta
(HEPÁTICAS)
filos Anthocerophyta 
(ANTOCEROS)
Bryophyta 
(MUSGOS) 
ALGAS x BRIÓFITOS
Alternância de gerações: 
ALGAS: gerações gametófita e esporófita 
independentes 
BRIÒFITAS: gerações gametófita e esporófita 
coexistem parcialmente: uma característica 
essencial do processo evolutivo dos vegetais 
terrestres superiores. 
MATROTROFIA: O desenvolvimento do zigoto 
feito sobretudo a partir de reservas fornecidas 
pelo gametófito. 
A geração esporofítica é menor e dependente do 
gametófito para água e alimento.
GAMETAS 
MSACULINOS 
NADAM ATÉ OS 
GAMETAS 
FEMENINOS
RAÍZES , FOLHAS E CAULES
MUSGOS Gametófito–estrutura filamentosa e 
ramificada, o protonema.
FILÓIDES filamentos apresentam 
cloroplastos e são fotossintéticos 
RIZÓIDES filamentos não fotossintéticos 
e permitem a aderência ao substrato 
CAULÓIDES 
Principais características das plantas primitivas que 
colonizaram o habitat terrestre: BRIÓFITAS
Estômatos primitivos
Existência de poros na superfície do talo, 
os quais estariam em ligação com 
câmaras aeríferas; 
Alguns destes poros podiam ser 
considerados como estômatos 
primitivos; 
BRIÓFITAS: Mais evoluídas pela presença de poros à superfície 
que permitem a troca de gases e minimizam a perda de água –
estômatos (se bem que mais primitivos não fecham)
HIDRÓIDES
Presença de células especializadas para a condução de solutos; 
Muitos musgos apresentam um tipo 
de células – hidróides –que ao 
morrerem formam um canal que 
pode transportar a água –primórdio 
dos traquídeos?
Estão largamente distribuídas pelos 6 continentes. 
A maioria é terrestre e são plantas de sucesso, devidamente 
adaptadas aos ambientes onde subsistem.
A grande maioria vive no solo ou aderida a outras plantas (mas 
algumas vivem em pedras ou troncos de árvores mortas)
Os seus vasos são simples demais e elas perdem água muito 
facilmente, por isso, as briófitas necessitam viver em locais 
úmidos, em tufos densos
As plantas maiores apresentam cerca de 1 m de altura, mas a 
grande maioria não ultrapassa alguns centímetros.
Na terra os nutrientes devem ser absorvidos do solo e não estão 
mais disponíveis em todas as dimensões como acontece no 
oceano.
NÚMERO DE BRIÓFITAS REGISTRADOS NO BRASIL E NO MUNDO
• EVOLUÇÃO DAS PLANTAS TERRESTRES
• PLANTAS VASCULARES
ANGISOSPERMASPTERIDÓFITAS
GIMNOSPERMAS
Diferenças entre Traqueófitas e não-Traqueófitas no que 
diz respeito ao ciclo celular 
A duração e importância das fases gametofítica e esporofítica 
• Nas plantas não-vasculares (BRIÓFITAS) a geração dogametófito é maior e dominante, enquanto o oposto 
ocorre nas traqueófitas.
• Nas plantas Traqueófitas (vasculares)
• o esporófito corresponde à planta "adulta" com 
um caule e folhas, enquanto que o gametófito se encontra 
reduzido. 
– Gametófito:
• Gimnospermas e Angiospermas = ovário e grão de pólen
• Pteridófitos = prótalo, uma planta muito simples e 
geralmente subterrânea.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Gamet%C3%B3fito
Traqueófitas vs. Não-traqueófitas 
Todos os membros de sete das divisões ( 9?) da plantas 
apresentam um sistema vascular bem desenvolvido para o 
transporte de matérias por todo o organismo vegetal –Traqueófitas 
(nome derivado das células condutoras –traquídeos)
Xilema (transporte de sais e água)
Floema (transporte de nutrientes)
CLASSIFICAÇÃO DO REINO PLANTAE
7 (9?) DIVISÕES)
Classe Gimnosperma
Classe Angiosperma
?
?
A evolução de um tecido composto por traqueídeos teve 
duas consequências principais :Via de TRANSPORTE DE 
ÁGUA E SAIS MINERAIS A LONGAS DISTÂNCIAS
Estrutura rígida de suporte–importante para o crescimento 
em altura na COMPETIÇÃO PELA LUZ, essencial no processo 
de fotossíntese.
Outras características distintivas:Esporófito independente 
do gametófito e ramificado (mais locais de produção de 
esporos). 
A proteção dos gametas contra a 
desidratação e a ausência de herbivoria 
permitiu um sucesso significativo na 
colonização da terra pelas Traqueófitas. 
As Traqueófitas sem sementes originaram-se 
no período Devoniano (409-354 Ma): 
Lycopodiophyta, Pteridophyta.
Originaram-se florestas densas com árvores 
e fetos arbóreos.
Com a formação do grande continente, a 
Pangea, o interior do Continente ficou mais 
quente e começaram a surgir as primeiras 
Traqueófitas com semente 
(Gimnospérmicas) que passaram a ser 
dominantes.
A 80 Ma surgiram as Angiospermas: grupo 
dominante atual.
As primeiras traqueófitas 
As primeiras traqueófitas não 
tinham raízes nem folhas –divisão 
Rhyniophyta (extinta: fósseis com 
395 Ma encontrados na localidade 
de Rhynie, Escócia).
Coluna central de xilema no caule, 
com ou sem traqueídeos 
verdadeiros. 
Porções horizontais do caule serviam 
como suporte à planta (rizoma) e 
para a absorção de água e sais 
minerais (rizoides). 
FÓSSIL
As primeiras traqueófitas –a origem das raízes 
e das folhas 
As raízes poderão ter-se desenvolvido de 
ramos que penetraram o solo, ou a partir do 
rizoma ou dos rizoides. 
As folhas mais simples (microfilos dos 
Lycopodiophyta) podem ter evoluído dos 
esporângios estéreis, e folhas mais complexas 
(macrofilos das restantes Traqueófitas) do 
sistema ramificado do caule. 
Lycopodiella cernua
PTERIDÓFITAS 
As Traqueófitas sem semente atuais
Características gerais: Esporófito de grandes dimensões independente 
do gametófito até 15 a 20 metros de altura e subsistem durante muitos 
anos.
Gametófito de pequenas dimensões também independente do 
esporófito 1 ou 2 centímetros de comprimento e de vida curta. 
Necessitam de ambiente aquático para uma das fases do seu ciclo de 
vida uma vez que a fertilização é através de um células espermáticas 
flageladas e móveis.
As Samambaias (Pterydophyta) são hoje em dia o grupo das 
Traqueófitas sem semente mais abundantes, mas as outras plantas 
pertencentes às Traqueófitas sem semente (Lycopodiophyta)
dominaram vegetação do passado terrestre. 
CICLO DE VIDA : PTERIDOFITAS
CLASSIFICAÇÃO DO REINO PLANTAE
7 (9?) DIVISÕES)
Classe Gimnosperma
Classe Angiosperma
?
?
(Licopodiófita)
LYCOPODIOPHYTA
(“clubmosses”) 
Existem poucas espécies sobreviventes.
Características gerais: raízes ramificadas 
em dois (dicotomicamente).
Tecidos vasculares mais simples do que 
noutras traqueófitas.
Apresentam apenas microfilos, que 
estão organizados em espiral à volta do 
caule.
Em algumas espécies, e.g. , os 
esporângios estão contidos em 
estruturas em forma de cone –
estróbilos.
Lycopodiophyta (“clubmosses”) 
Gêneros mais comuns
Lycopodium
Selaginella
Isoetes
Selaginella braunii
Lycopodium sp.
Isoetes novo-granadensis
Flora de Lycopodium 
Carbonífero 360-286 m. a. 
Siluriano 440-410 m. a. 
Reconstrução dos Lepidodendrons, (1 Carbonífero tardio, ca. 50 m de altura), Sigillaria (2 , 
final do Carbonífero, ca. 40 m), Valmeyerodendron (3, Carbonífero tardio, 0,6 m), 
Protolepidodendron (4, Devoniano Médio, 0,2 m), Chaloneria (5, Late Carbonífero, 2 m), 
Pleuromeia (6, Triássico, 2 m) e Isoetes (7, existente, 30 cm)
1
2
3
4
5 6
7
Licópsidas são o grupo mais antigo de plantas vasculares
PTERYDOPHYTA 
Composto por três grandes classes, 
Equisetopsida, Psilotopsida e Pteridopsida. 
Verdadeiras raízes com 
ramificações irregulares 
Os caules são fotossintéticos
Os esporângios estão contidos 
nos estróbilos
As pequenas folhas são megafilos 
reduzidos (não apresentam a 
mesma origem dos micrófilos) 
que se dispõem em círculos à 
volta do caule.
Equisetopsida (cavalinhas)
Apresentam poucas espécies vivas, todas pertencentes a um 
único gênero
Características gerais
Equisetum hyemale
Equisetum variegatum
Psilotopsida 
Composto por dois gêneros Tmesipteris –e –Psilotum
Sem raízes, sem folhas (escamas diminutas) ou megáfilos reduzidos e um 
sistema vascular bem desenvolvido.
Eram inicialmente tidos como ancestrais simples próximos dos Rhyniophyta, 
mas estudos de DNA revelaram uma origem recente pela perda de folhas 
complexas e verdadeiras raízes. 
Psilotum nudum
Tmesipteris parva
https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fbie.ala.org.au%2Fspecies%2FTmesipteris%2Bparva&psig=AOvVaw1M7Mgm38Fz-UAmf86F5WBo&ust=1615921981280000&source=images&cd=vfe&ved=0CA0QjhxqFwoTCNiN3NyAs-8CFQAAAAAdAAAAABAz
https://www.google.com/url?sa=i&url=https%3A%2F%2Fbie.ala.org.au%2Fspecies%2FTmesipteris%2Bparva&psig=AOvVaw1M7Mgm38Fz-UAmf86F5WBo&ust=1615921981280000&source=images&cd=vfe&ved=0CA0QjhxqFwoTCNiN3NyAs-8CFQAAAAAdAAAAABAz
Pteridopsida (Samambaias e Avencas) 
Os esporófitos apresentam verdadeiras raízes, caules e folhas.
As folhas são tipicamente de grandes dimensões e com um 
sistema vascular complexo (frondes). 
São constituídos por cerca de 8.500-9.000 espécies. 
Como os fetos necessitam de água para transportar os gametas 
masculinos em direção aos gametas femininos, a maioria dos 
fetos habita locais de sombra e unidos.
Fetos arbóreos podem atingir 20 metros. Como são menos 
rígidos do que as plantas lenhosas e como apresentam sistemas 
radiculares pouco desenvolvidos, tendem a habitar em locais 
protegidos do vento (e.g., debaixo das árvores em florestas).
Cyathea cunninghamii
http://baumzaehlen.de/index.php?id=cyatheacunninghamii
Calamites / Annularia (1, Carbonífero tardio), Polystichum (2, sobrevivente), 
Phlebopteris (3, Triássico), Osmundia (4, sobrevivente), Todites (5, Jurássico), Psaronius 
(6 Carbonífero tardio) e Rhacophyton (7, Devoniano tardio).
1
2
3
4
5
67
Exemplares de plantas atuais e extintas: Pterydophyta
DIVERSIDADE ESTIMADA DE PTERIDÓFITAS NO 
BRASIL E NO MUNDO
Pteridopsida
Em Wuda, no norte da China, uma 
floresta de mais de 300 milhões de 
anos, com 900 metros quadrados foi 
descoberta sob uma mina de carvão. 
A estrutura do local foi preservada 
por cinzas após uma erupção 
vulcânica e, agora, os cientistas a 
definem como uma “imagem 
fossilizada de plantas antigas”.
http://actividadesonline.blogspot.com.br/2012/02/de
scoberta-floresta-fossilizada-com-298.html 
http://www.elmundo.es/elmundo/2012/02/20/cienci
a/1329763841.html
IMAGENS DE FÓSSEIS 
http://www.pnas.org/content/suppl/2012/02/
15/1115076109.DCSupplemental/pnas.201115
076SI.pdf
http://www.elmundo.es/elmundo/2012/02/20/ciencia/1329763841.html
(FARABEE, M.J. (2007). On-Line Biology Book. Estrella Mountain Community College, USA)