segunda-feira, 24 de fevereiro de 2014

Reino Plantae: Diversidade reprodução das plantas


  As plantas estão presentes na Terra há milhões de anos, em praticamente todos os biomas do planeta. Desempenhando papel fundamental na produção de matéria orgânica e de gás oxigênio, juntamente com as algas e cianobactérias, elas são as principais responsáveis pela nutrição dos demais seres vivos da Terra. Além disso, as plantas são importantes em diversas atividades humanas, como a medicina, a indústria farmacêutica, cosmética e moveleira. Neste capítulo, você estudará as características das plantas e sua classificação em quatro grupos, dentre os quais o das angiospermas será visto com mais detalhes

Reino Plantae

            Muitos cientistas defendem a ideia de que todas as plantas provavelmente evoluíram de ancestrais protistas pluricelulares, como as algas verdes. Existem evidências de que, a partir deles, as plantas se diversificaram em grupos e desenvolveram inúmeros mecanismos anatômicos e fisiológicos, como sistemas de condução da seiva, produção de flores, frutos e sementes, entre outros. Atualmente, há cerca de 280 mil espécies de plantas catalogadas e, com base em características comuns, é possível dividi-las em quatro grandes grupos: briófitas, pteridófitas, gimnospermas e angiospermas.

Características gerais
            As plantas são organismos eucariontes, pluricelulares e autótrofos. Diversos pigmentos, como os fotossintetizantes (clorofilas a e b) e os acessórios (carotenoides e ficobilinas, entre outros), estão presentes nesses organismos. A realização da fotossíntese, fenômeno biológico crucial para a vida na Terra, é uma das características mais marcantes das plantas. No entanto, a fotossíntese também é realizada por representantes de outros reinos, como Monera e Protista. A característica que distingue plantas de algas é que todos os membros do reino Planta possuem embriões multicelulares e nutricionalmente dependentes das plantas que os originaram.
            Todas as plantas possuem como reserva energética nutritiva o amido, substância resultante da união de milhares de moléculas de glicose (produto da fotossíntese), e a celulose como o principal componente da parede celular.
            As plantas podem reproduzir-se de forma assexuada ou sexuada. No primeiro caso, estão envolvidos mecanismos de multiplicação vegetativa, apresentados no volume 1 desta coleção. No segundo caso, ocorrem complexos ciclos envolvendo diversas estruturas, como veremos adiante.

 Os sistemas de classificação e os grandes grupos de plantas
            A classificação das plantas baseia-se em diversos parâmetros ou categorias, como anatomia, embriologia, ecologia e, mais recentemente, genética molecular e bioquímica. Além de padronizar um conjunto de dados relacionados a determinados grupos, a classificação é importante para as demais áreas do conhecimento, como a ecologia, por exemplo. A classificação é uma das áreas da Biologia continuamente atualizadas de acordo com as contribuições resultantes de novas pesquisas.

            Atualmente, as plantas estão divididas em quatro grandes grupos:

Briófitas, que incluem os musgos e as hepáticas;
Pteridófitas, que incluem as samambaias;
Gimnospermas, que incluem os pinheiros;
Angiospermas, que incluem as plantas com frutos.

Briófitas
            As briófitas (do grego, bryo, “musgo”, e phyto, “planta”, “vegetal”) são plantas de tamanho reduzido, frequentemente encontradas em ambientes úmidos, como o interior de matas e áreas próximas a rios. Entretanto, algumas espécies também são encontradas em ambientes secos, como desertos, e em regiões frias, muitas vezes ficando abaixo de camadas de neve durante o inverno rigoroso. Há algumas espécies de água doce. Espécies marinhas, contudo, não foram encontradas até o momento.
            As plantas deste grupo foram as primeiras a se desenvolverem completamente em ambiente terrestre, embora ainda dependam da água para a reprodução. São organismos vegetais muito simples, desprovidos de um sistema condutor de seiva e, por essa razão, raramente ultrapassam alguns centímetros de comprimento.




Organização geral do corpo
            As briófitas são plantas avasculares, ou seja, não dispõem de um sistema especializado que conduza seiva. Assim, a água e os sais minerais absorvidos do ambiente passam de célula a célula até atingir toda a planta. O mesmo ocorre com os produtos da fotossíntese.
            Esse processo é relativamente lento e, por esse motivo, as briófitas são plantas de pequeno porte: a maioria não ultrapassa poucos centímetros de altura, sendo muito raras as espécies cujos indivíduos alcançam 20 cm ou mais. Em algumas espécies de musgos, porém, existe um cordão central de células condutoras que se assemelham àquelas encontradas em plantas vasculares primitivas.

Ciclo de vida das briófitas
            No início do módulo, foi visto que as briófitas dependem da água para se reproduzirem. Os gametas masculinos dessas plantas somente alcançam os gametas femininos em meio aquoso. A reprodução de briófitas que habitam locais mais secos depende da água da chuva ou do orvalho.
            Como nos demais grupos de plantas, também entre as briófitas a reprodução ocorre através de um processo composto de duas fases, uma sexuada e outra assexuada, denominado metagênese ou alternância de gerações. Observe o esquema abaixo, representando a metagênese em um musgo, e acompanhe as explicações no texto a seguir.


Representação da alternância de gerações em um musgo

Pteridófitas
            Este grupo de plantas compartilha algumas características em comum com as briófitas, como a dependência da água para a reprodução, e apresenta características evolutivas novas, como o desenvolvimento completo de um sistema vascular.
            Evidências paleobotânicas sugerem que as primeiras pteridófitas tenham surgido no período Devoniano (408 a 360 milhões de anos atrás). À época da extinção dos dinossauros, há cerca de 65 milhões de anos, as pteridófitas ocupavam extensas áreas e formavam florestas imensas. Alguns de seus representantes extintos eram bem maiores que as maiores pteridófitas atuais, sendo algumas delas árvores com mais de 25 m de altura. A denominação do grupo é de origem grega (pterís ou pteridós, “feto”, e phyto, “planta”) e possivelmente foi dada em razão de algumas espécies apresentarem as folhas jovens enroladas, à semelhança da posição dos fetos humanos. Essas folhas jovens são denominadas báculos.
            As pteridófitas também apresentam alternância de gerações, porém, ao contrário das briófitas, nas pteridófitas a fase duradoura é o esporófito, que assume diferentes tamanhos e formas, e a fase passageira ou efêmera é o gametófito.


                     Folhas jovens de samambaia, chamadas báculos, enroladas em sua posição característica.

Organização geral do corpo
            As pteridófitas são plantas vasculares. O aparecimento dos sistemas especializados no transporte da seiva é considerado uma grande novidade evolutiva, pois permitiu às plantas atingir tamanhos maiores. As primeiras plantas vasculares, das quais as pteridófitas evoluíram, apareceram há mais de 450 milhões de anos. Como a água não tem de passar de célula a célula por todo o corpo da planta, como ocorre nas briófitas, há maior eficiência no fluxo de água e de nutrientes no interior do indivíduo.
            As pteridófitas diferenciam-se das outras plantas vasculares pela ausência de flores e sementes. As estruturas presentes nas pteridófitas são raízes, caules e folhas, que, em alguns subgrupos, encontram-se bastante desenvolvidos.
            Os caules das pteridófitas, denominados rizomas, geralmente são subterrâneos. Há pteridófitas, principalmente do grupo das samambaias, que possuem caules aéreos.
           
                           

Duas diferentes pteridófitas: à esquerda, uma samambaia arborescente com vários metros de altura, e à direita, uma avenca, planta delicada e de pequeno porte.

Ciclo de vida das pteridófitas
            Assim como nas briófitas, os gametas das pteridófitas estão sempre protegidos no interior dos arquegônios e anterídios. A alternância de gerações das pteridófitas pode ser observada na ilustração abaixo. Observe como os processos de formação do esporófito, do gametófito, dos esporos e dos gametas são semelhantes aos que ocorrem nas briófitas. Quando os esporos são de dois tipos: um maior (megásporo) e outro menor (micrósporo).

Reprodução vegetativa em pteridófitas
            Em muitas espécies de pteridófitas, o rizoma que cresce paralelamente à superfície do solo pode, em determinados pontos, desenvolver folhas e raízes. Dessa forma, novos indivíduos podem ser originados. Ao apodrecer em certos pontos, o rizoma se parte e cada fragmento dá origem a plantas independentes.


                                                  Representação da alternância de gerações em uma samambaia

Transporte de seiva e folhas especiais
            A água e os sais minerais que são absorvidos do ambiente pelas pteridófitas fluem pelo interior do corpo da planta em direção às folhas através de um sistema de células especializadas que formam uma rede de pequenos tubos. Esse sistema é denominado xilema. Nas folhas, ocorre a fotossíntese, cujo resultado é a produção de glicose. Saindo das folhas, a água e a glicose fluem para todas as partes da planta no interior de outro sistema de vasos igualmente especializado, denominado floema. Esses dois sistemas serão estudados em maiores detalhes no próximo capítulo.


Gimnospermas
            As gimnospermas provavelmente foram as primeiras plantas com sementes que apareceram em terra firme, há cerca de 350 milhões de anos, ao final do período Devoniano. Originadas de plantas ancestrais com características ainda comuns às das pteridófitas, as gimnospermas representam um importante passo evolutivo das plantas, pois sua reprodução não depende mais diretamente da água para ocorrer. Além disso, o embrião desenvolve-se dentro de uma estrutura protetora, a semente.

            A araucária, ou pinheiro-do-paraná (Araucaria angustifolia), é uma gimnosperma comum na Região Sul do Brasil. Ela deu nome a um dos ecossistemas brasileiros, a Mata de Araucárias. De suas pinhas originam- se, após a fecundação, o pinhão, uma semente comestível apreciada tanto pelos seres humanos quanto por aves como a gralha-azul, em perigo de extinção devido ao desmatamento.


Organização geral do corpo
            Assim como ocorre nas pteridófitas, o esporófito é a fase duradoura
das gimnospermas. As gimnospermas são plantas vasculares que se apresentam, em sua grande maioria, como árvores com troncos fortes e resistentes.
             As gimnospermas não apresentam frutos nem flores, estruturas exclusivas das angiospermas. As estruturas reprodutivas das gimnospermas reúnem- se geralmente em estróbilos, conhecidos popularmente como pinhas ou cones.
            As folhas das plantas deste grupo podem ter inúmeras variações de formato, tamanho e cor, porém as mais comuns são as folhas alongadas e em forma de agulha, denominadas folhas aciculadas. De algumas folhas se extraem óleos aromáticos e medicinais.


Ciclo de vida das gimnospermas
            O ciclo vital das gimnospermas será explicado com base na reprodução do pinheiro-do paraná (araucária), espécie na qual as plantas são dioicas, ou seja, têm sexos separados. Algumas gimnospermas possuem órgãos reprodutivos masculinos e femininos na mesma planta: são monoicas. Observe a ilustração abaixo e acompanhe os detalhes do ciclo no texto a seguir.

            Os elementos reprodutivos das gimnospermas são formados em estruturas chamadas estróbilos. Os estróbilos crescem no indivíduo adulto, que é o esporófito. No caso da araucária, esses estróbilos são popularmente conhecidos como pinhas. No estróbilo masculino, que é menor que o feminino, formam-se esporângios denominados microsporângios. Por meio da meiose, cada saco polínico produzirá micrósporos, que se desenvolvem em grãos de pólen. No estróbilo feminino, formam-se esporângios, denominados megasporângios, que originam, por meiose, os megásporos. Note que, nas gimnospermas, há diferenças de tamanho nos estróbilos e também nos esporos (micrósporos e megásporos).
Dois estróbilos de pinheiro: à esquerda, o masculino, e à direita, o estróbilo feminino.



Polinização e fecundação
            'Polinização é o transporte do grão de pólen até o óvulo. O grão de pólen da araucária, assim como em praticamente todas as gimnospermas, é leve e facilmente transportado de uma planta a outra pelo vento.
            Uma vez junto ao óvulo, o grão de pólen desenvolve-se e dá origem ao tubo polínico. Dentro do tubo polínico há dois gametas masculinos, que são núcleos gaméticos haploides. Esses núcleos espermáticos são correspondentes aos anterozoides encontrados nas briófitas e pteridófitas.
            Apenas um desses núcleos espermáticos irá fecundar a oosfera. O outro núcleo gamético degenera e morre. A fecundação dá origem ao zigoto que, após sucessivas mitoses, origina o embrião.

Germinação da semente
            Após a fecundação e a formação do embrião, o óvulo converte-se em semente. A semente, como visto anteriormente, é uma novidade evolutiva importante das gimnospermas, pois ela protege o embrião, que dará origem ao futuro esporófito.
A semente é formada por três partes:
A casca ou tegumento, uma parte externa, é geralmente dura e resistente.
O embrião, que dará origem ao esporófito. O embrião das gimnospermas apresenta folhas especiais chamadas cotilédones.
O endosperma, tecido materno haploide utilizado como reserva nutritiva pelo embrião durante a germinação. Por exemplo: a parte comestível do pinhão é formada pelo embrião e pelo endosperma, que se torna mastigável após cozimento.
            As sementes das gimnospermas podem cair no solo por gravidade ou ser dispersas pelo vento ou por animais, como a gralha-azul (ver boxe abaixo, ao lado). A disseminação das sementes é um fator importante para a sobrevivência das espécies: se as sementes continuamente caírem em locais inapropriados ou forem destruídas por quaisquer outros fatores, novos indivíduos não nascerão, colocando em risco a perpetuação da espécie.
            Ao encontrar condições ideais de umidade, temperatura e luz, a semente pode germinar, originando o futuro esporófito. Dependendo da espécie e das condições ambientais, a semente pode ficar em estado de latência, adormecida durante meses ou até anos. Atingidas as condições adequadas, a germinação pode ocorrer.
            Muitas sementes tratadas em experimentos de laboratório não germinam, mesmo que sejam mantidas as condições ideais ou próximas das encontradas nos ambientes de origem da planta matriz, devido à morte do embrião ou inaptidão do ambiente de laboratório para a germinação da semente.

Angiospermas
            Pense nestas cenas: um jardim florido, um vaso com rosas ou margaridas, uma cesta de frutas, um bom suco de laranja, limão ou manga e um prato com arroz, feijão e salada de tomate com alface. O que elas têm em comum? Todas essas situações envolvem plantas que pertencem ao grupo vegetal com maior número de espécies dentre todos os demais grupos: as angiospermas
            Evolutivamente, as angiospermas apresentam duas estruturas muito importantes para sua adaptação e diversificação: a flor e o fruto. De fato, a palavra angiosperma vem do grego angiós, “urna”, e sperma, “semente”. A urna, nesse caso, refere-se ao fruto, que encerra em seu interior uma ou mais sementes.
            As flores das angiospermas podem ser grandes ou pequenas, brancas ou multicoloridas; podem possuir aromas perfumados, ou então odores fétidos que atraem moscas e besouros. Há milhares de anos o ser humano parece manter uma relação estreita com as flores, usando-as para fins decorativos ou como matéria-prima para perfumes, medicamentos e outros produtos.
            A interdependência entre organismos polinizadores, como insetos e aves, e certas angiospermas fez com que ambos evoluíssem concomitantemente. A especialização de certas flores é tão grande que algumas orquídeas têm cores e formas que lembram vespas ou abelhas. Algumas angiospermas, como as gramíneas, são polinizadas pelo vento.
            Os frutos das angiospermas são igualmente variados em cores, formas, tamanhos, sabores e texturas. São consumidos por insetos, aves, répteis, peixes e mamíferos.


Organização geral do corpo
            As angiospermas são consideradas plantas completas, pois possuem todos os órgãos vegetativos (raiz, caule e folha) e todos os órgãos reprodutivos (flor, fruto e semente). Algumas espécies apresentam ainda variações dessas estruturas, como estípulas, gavinhas, brácteas, etc., que serão comentadas em outros capítulos. A disposição de raízes, caules e folhas no corpo da planta é muito diversificada: algumas angiospermas possuem raízes profundas e de grosso calibre, enquanto outras têm raízes superficiais e finas. As folhas podem ser simples ou compostas, extremamente duras e resistentes, ou então finas e frágeis. O caule pode ser aéreo, subterrâneo ou aquático.  As flores e os frutos das angiospermas apresentam uma extensa lista de tipos e subtipos. As sementes, que podem ser únicas ou ocorrer às dezenas por fruto, serão comentadas ainda neste capítulo.

Reprodução assexuada
            As angiospermas podem reproduzir-se de forma assexuada utilizando mecanismos de propagação vegetativa, envolvendo principalmente caules e folhas.
            O caule de plantas como a grama, o morangueiro e outras cresce horizontalmente e, em certos pontos, toca o solo, enraíza-se e dá origem a novas plantas. Esse caule é denominado estolho ou estolão e permite a propagação vegetativa, pois possui gemas ou botões que podem originar novos indivíduos. Alguns caules subterrâneos, como os da bananeira e do bambu, também podem originar novos indivíduos a partir do desenvolvimento das gemas. Por exemplo: de uma única bananeira, diversos novos indivíduos podem se desenvolver em um espaço amplo ao redor da planta-mãe devido ao desenvolvimento das gemas presentes no caule subterrâneo

Flor
            Assim como o fruto, a flor é uma estrutura característica das angiospermas, embora as gimnospermas já apresentem estruturas compostas de folhas modificadas, os estróbilos, que originam os gametas femininos e masculinos. As flores das angiospermas apresentam ampla complexidade e variedade. Por esse motivo, as angiospermas são denominadas, também, antófitas (do grego, anthós, “flor”, e phytos, “planta”).
            A flor é um conjunto de folhas modificadas
que podem ser agrupadas em subconjuntos denominados verticilos, que podem ser de proteção (como pétalas e sépalas), ou de reprodução (como estames e pistilos). Nem todas as flores possuem todos os verticilos; por exemplo, existem flores sem pistilos ou sem estames. Os verticilos partem de um local geralmente mais largo, denominado receptáculo, localizado na base da flor.
             O conjunto de sépalas de uma flor recebe o nome de cálice, ao passo que o conjunto de pétalas recebe o nome de corola. Características específicas do cálice e da corola, como formatos e cores, são importantes para atrair insetos polinizadores.


4 comentários:

  1. Estão de parabéns todos que participaram do conteúdo. Obs. Prof.Fábio

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  2. já não es o neto preferido

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