Considere a fotografia da que correspondem as manchas marrons presentes na periferia das folhas

CAPÍTULO 6➾Evolução e classificação das plantas 109 O megásporo dá origem ao gametófito feminino (n), chamado saco embrionário, estrutura em que não há for- mação de arquegônios, mas há diferenciação direta de uma oosfera (n), que é o gameta feminino. O saco embrio- nário também possui outras poucas células e dois núcleos (n), denominados núcleos polares, que podem se fundir, originando um núcleo diploide, chamado núcleo secundário do saco embrionário (Fig. 6.31). Jurandir Ribeiro Micrópila Corte do ovário evidenciando o óvulo (tegumentos + megasporângio) Tegumentos Quatro células haploides Três degeneram Megásporo (n) funcional Formação do gametófito feminino (no interior do óvulo) Estigma Megasporângio com a célula que sofrerá meiose Estilete M e i o s e Ovário Antípodas Núcleos polares Oosfera Sinérgides Estrutura do óvulo maduro Gametófito feminino = saco embrionário (n) Figura 6.31. Esquema de pistilo mostrando a formação do saco embrionário. (Elementos representados em diferentes escalas; cores fantasia.) Comparando o óvulo maduro de uma angiosperma com o de uma gimnosperma, verifica-se que nas angios- permas o óvulo é mais simples, possuindo um gametófito feminino ainda mais reduzido, que não apresenta diferenciação de arquegônios. Após a polinização, inicia-se a germinação do grão de pólen: origina-se o tubo polínico, que leva até o ga- metófito feminino duas células espermáticas. Uma delas une-se à oosfera, formando o zigoto, que, por várias divisões mitóticas, dá origem ao embrião. A outra une-se a dois núcleos n do gametófito feminino (núcleos polares), formando um núcleo 3n, que dará origem a um tecido nutritivo chamado endosperma. Fala-se, então, em dupla fecundação, uma característica exclusiva das angiospermas. Com o desenvolvimento do embrião, os tecidos do óvulo tornam-se desidratados e impermeáveis, e a estrutura toda passa a ser denominada semente. A semente é, portanto, o óvulo desenvolvido após a fecundação. Em algumas angiospermas, o endosperma é digerido pelo embrião antes de entrar em dormência. O endosper- ma digerido é transferido e armazenado geralmente nos cotilédones, folhas embrionárias que se tornam ricas em reservas nutritivas. Isso ocorre, por exemplo, em feijões, ervilhas e amendoins. Já no caso do milho, o endosperma não fica no cotilédone. À medida que a semente se forma, a parede do ovário também se desenvolve, dando origem ao fruto. O fruto é formado pelo desenvolvimento do ovário. Ao germinar, a semente dá origem à planta jovem (plântula), que, por sua vez, origina a planta adulta. A proteção oferecida pelos frutos favoreceu tanto a dispersão das sementes que as angiospermas se tornaram as plantas mais abundantes em número de espécies. Elas ocorrem em ampla diversidade de hábitats, existindo desde espécies aquáticas, inclusive marinhas, até espécies adaptadas a ambientes áridos, como os cactos. 8.3. os grupos de angiospermas Asangiospermaseramagrupadasem:monocotiledôneasedicotiledôneas.Acaracterísticaquedeuonomeaesses gruposfoionúmerodecotilédonesnasemente:asmonocotiledôneastêmumcotilédone,enquantoasdicotiledôneas têm dois. Hoje, no entanto, se sabe que as dicotiledôneas não formam um grupo monofilético. Duas linhagens podem ser definidas mais claramente: as magnoliídeas e as eudicotiledôneas. As magnoliídeas, apesar de terem dois cotilé- dones, compartilham características com as monocotiledôneas, como a presença de grãos de pólen com apenas uma abertura e flores trímeras (verticilos florais organizados na base do número três). Alguns exemplos de magnoliídeas são: abacateiro, magnólia, pimenta-do-reino, fruta-do-conde, papo-de-peru, louro e canela. As eudicotiledôneas possuem grãos de pólen com três aberturas e flores tetrâmeras ou pentâmeras (verticilos organizados com base no número quatro ou cinco, respectivamente); mais raramente apresentam flores dímeras. Dessa forma, atualmente as angiospermas são divididas em pelo menos três grupos: as monocotiledôneas, as eudicotiledôneas e as magnoliídeas. Há ainda outras plantas (antigamente consideradas dicotiledôneas) que não pertencem a nenhum desses três grupos. Elas são coletivamente chamadas angiospermas basais e estão representadas pelas vitórias-régias e pelos lírios-d’água. UNIDADE 2 • Plantas 110 As monocotiledôneas diferem das eudicotiledôneas por várias outras características, que estão resumidas no quadro abaixo (Fig. 6.32). Amapola-da-califórnia (Eschscholzia californica) (a flor mede cerca de 5 cm de diâmetro). Rosa-silvestre (Rosa canina) (a flor mede de 4 cm a 6 cm de diâmetro). Guisante-azul (Lathyrus nervosus), um legume (a planta pode medir até 1,2 m de altura). Semente Dois cotilédones Monocotiledôneas Eudicotiledôneas Nervuras das folhas Nervuras geralmente reticuladas. Nervuras geralmente paralelas. Feixes vasculares dispersos. Feixes vasculares geralmente dispostos em forma de anel. Estrutura interna do caule Raízes Sistema radicular pivotante ou axial: há uma raiz principal. Sistema radicular fasciculado: não há uma raiz principal. Um cotilédone Características Exemplos de monocotiledôneas Exemplos de eudicotiledôneas Orquídea (Lemboglossum rossii) (a flor mede de 5 cm a 8 cm de diâmetro). Petr Kriz/Grupo Keystone Palmeira (Phoenix roebelenii) (as folhas medem cerca de 1,5 m de comprimento). Pinkannjoh/Grupo Keystone Lírio (Lilium sp.) (as flores têm cerca de 15 cm). Marcio Lourenço/Pulsar Imagens Anthony Cooper/SPL/Latinstock Tony Wharton/Corbis/Latinstock Hal Horwitz/Corbis/Latinstock Ilustrações: Jurandir Ribeiro Professor(a), retome a tabela que os estudantes construíram na discussão da atividade Despertando ideias, “Conhecendo as flores”. Figura 6.32. Quadro comparando características de monocotiledôneas e de eudicotiledôneas e apresentando alguns exemplos dos grupos. (Elementos representados em diferentes escalas; cores fantasia.) Cevada (Hordeum vulgare), uma gramínea (a planta mede de 20 cm a 120 cm de altura). Abóbora (Cucurbita pepo) (a flor mede cerca de 70 mm a 100 mm de diâmetro). Grão de pólen com uma abertura. Grão de pólen com três aberturas. Pólen Flores Verticilos organizados com base no número 3 ou seus múltiplos (flores trímeras). Verticilos organizados com base no número 4 ou 5 ou seus múltiplos (flores tetrâmeras ou pentâmeras, respectivamente). Biosphoto/Christian Vidal/Diomedia Darrell Gulin/Corbis/Latinstock CAPÍTULO 6➾Evolução e classificação das plantas 111 Figura 6.35. Fotografia da hepática Marchantia polymorpha com vários conceptáculos (dois deles indicados pelas setas). Science Source/Biophoto Associates/Diomedia 9. Reprodução assexuada das plantas Nas algas unicelulares pode ocorrer reprodução assexuada por bipartição e nas algas multicelulares ocorre por fragmentação ou esporulação. A reprodução por fragmentação ocorre na gene- ralidade das algas, quando uma porção é separada do corpo e dá origem a um novo indivíduo. Na reprodução por esporulação há formação de es- poros, células especializadas que, ao ser liberadas do corpo do indivíduo que as produziu, têm a capacidade de se desenvolver diretamente em um novo indivíduo. O principal meio de reprodução assexuada nas briófitas também é a fragmentação: mas há outros processos, principalmente em hepáticas e musgos. Figura 6.36. Fotografia da batata com botões vegetativos já em início de germinação. Brian Bowes/SPL/Latinstock Colocando em foco a primEira grandE Botânica BrasilEira A botânica Graziela Maciel Barroso é uma referência na área de sistemática de plantas [...] Responsável pela catalogação de vegetais das diferentes regiões do Brasil, tem cerca de 25 plantas batizadas com seu nome e é respon- sável pela formação de gerações de biólogos. Teve uma trajetória acadêmica inusitada. Aos 30 anos, começou a trabalhar no Jardim Botâ- nico do Rio de Janeiro, ingressando no curso de Biologia da Universidade do Estado da Guanabara aos 47 anos e defen- dendo tese de doutorado aos 60. A cientista também escreveu dois livros adotados como referência por cursos de botânica [...]. Como professora, Graziela atuou nas Universidades Federais do Rio de Janeiro e de Pernam- buco (UFRJ e UFPE), na Universidade Estadual de Campinas (Unicamp) e na Universidade de Brasília (UnB). Também foi a única brasileira a receber, nos Estados Unidos, a medalha Millenium Botany Award, entregue a botânicos dedicados à formação de pessoal na área. Nascida em 1912, morreu em 2003, um mês antes de ser empossada na Academia Brasileira de Ciências. Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia (IBICT). Graziela Maciel Barroso. Canal Ciência. Disponível em: . Acesso em: maio 2016. Nesses grupos verifica-se a formação de propágulos, estruturas formadas por células meristemáticas, que são capazes de produzir uma nova planta. Os propá- gulos geralmente ficam abrigados no interior de es- truturas especiais em forma de taça, denominadas conceptáculos, como mostra a figura 6.35. Nas plantas vasculares, a forma mais comum de re- produção assexuada é a propagação vegetativa, que ocorre principalmente a partir de caules, pois eles apre- sentam botões vegetativos ou gemas. Estas são forma- dasportecidosindiferenciadosquepodemoriginarraízes e toda uma nova planta. Um exemplo é o caule de batata (Solanum tuberosum), que é subterrâneo (Fig. 6.36). Figura 6.33. Graziela Barroso (1912-2003), pesquisadora botânica brasileira. Figura 6.34. Grazielodendron riodocensis, planta nomeada em homenagem à botânica Graziela Barroso. Amostra preservada (exsicata). Herbário RB/ Jardim Botânico do Rio de Janeiro JBRJ/Arquivo Graziela Maciel Barroso 0,3 cm Professor(a), explique aos estudantes como são preparadas as exsicatas e explore a importância dos herbários para o estudo das plantas. Para mais informações, acesse a publicação disponível em: . Acesso em: maio 2016. UNIDADE 2 • Plantas 112 Em alguns casos, as folhas também podem dar origem a novos indivíduos, como se pode observar na fortuna (Kalanchoe sp.), (Fig. 6.37) na qual os brotos nascem da margem do limbo; e na begônia, na qual os brotos nas- cem da base do pecíolo. Figura 6.38. Quadro comparando diferentes mecanismos de propagação vegetativa utilizados em agricultura. Estaquia Reprodução por meio de estacas, que são ramos caulinares cortados, contendo gemas. A extremidade cortada da estaca deve ser enterrada no solo, e a gema apical deve ser removida para não interferir na “pega” da muda ou da estaca, pois a gema apical inibe o desenvolvimento das gemas laterais. Mergulhia Mantém-se parte de um ramo da planta enterrado até que se formem raízes. Isso ocorrendo, separa-se o ramo com as raízes, plantando-o a seguir. Alporquia Faz-se um pequeno corte em um ramo, colocando nesse local terra úmida envolta por um saco, ou por uma lata, preso ao ramo. Deixa-se até enraizar e, então, separa-se o ramo com as raízes, plantando-o em seguida. Enxertia É o transplante de uma muda, chamada cavaleiro ou enxerto, em outra planta provida de raízes, denominada cavalo ou porta-enxerto. O cavalo deve ser feito com uma planta da mesma espécie do cavaleiro ou de espécies próximas. Na enxertia é importante que o cavaleiro tenha mais de uma gema e que o câmbio (tecido meristemático) do cavalo entre em contato com o câmbio do cavaleiro. Além disso, deve-se retirar as gemas do cavalo, para evitar que a seiva seja conduzida a elas, e não às gemas do cavaleiro. Ao lado, estão esquematizados três tipos de enxertia. Danilo Donadoni/Keystone Gemas Estaca Danilo Donadoni/Grupo Keystone Figura 6.37. Fotografia de folha da fortuna (Kalanchoe sp.) com brotos (indicados pelas setas). A planta adulta mede cerca de 30 cm. Garfo Copulação Escudo ou borbulha Gema Casca Cavaleiros Cavalos Gemas 10. Cultivo de plantas Os mecanismos descritos no item anterior ocorrem espontaneamente na natureza, mas podem também ser provocados pelo ser humano, principalmente para o cultivo de plantas de interesse econômico. A reprodução assexuada mantém o patrimônio genético constante ao longo das gerações e, em função dis- so, é um mecanismo muito empregado na agricultura para produzir grandes quantidades de uma mesma planta, mantendo suas características de interesse comercial. Para isso, o ser humano desenvolveu vários mecanismos de propagação vegetativa, por exemplo: a estaquia, a mergulhia, a alporquia e a enxertia (Fig. 6.38). CAPÍTULO 6➾Evolução e classificação das plantas 113 Jurandir Ribeiro Figura 6.39. Esquema simplificado do procedimento para cultura de tecidos em laboratório. (Elementos representados fora de escala; cores fantasia.) Fruto Ápice caulinar Flor Folha Tecido do caule Retiram-se fragmentos dessas regiões. "Calos" Cultivam-se os fragmentos em meios nutritivos e contendo hormônios vegetais reguladores do crescimento. Os fragmentos formam massas de células chamadas "calos". Ápice radicular Algum tempo depois, desenvolvem-se as raízes e o caule: surgem as plântulas. As plântulas são transferidas para o solo. Meio de cultura Em culturas de tecido, tem sido possível modificar o material genético de plantas de interesse econô- mico por meio de técnicas especiais que integram a chamada engenharia genética ou tecnologia do DNA recombinante, com o objetivo de desenvolver novas características que tragam benefícios para o cultivo comercial. Nesses casos, introduzem-se nas células das plan- tas trechos da molécula de DNA de outras espécies, por exemplo, de bactérias. Esses trechos são incorporados ao DNA da planta, que fica alterada geneticamente: são as plantas transgênicas. (Fig. 6.40) Professor(a), veja nas Orientações didáticas a sugestão de leitura sobre organismos geneticamente modificados. Entre esses mecanismos, a enxertia é o mais utilizado. Essa técnica é vantajosa por vários motivos, dos quais se destacam os seguintes: • a muda (cavaleiro) já encontra um cavalo munido de raízes e, com isso, o desenvolvimento é mais rápido; • podem-se selecionar plantas com raízes resistentes a certas doenças e utilizá-las como cavalo. Com isso, a repro- dução vegetativa de espécies sensíveis a essas doenças torna-se mais eficiente. Atualmente, tem sido utilizada frequentemente a técnica da propagação vegetativa por cultura de tecidos. Teoricamente, qualquer célula nucleada da planta que não esteja envolta por parede celular espessa é poten- cialmente capaz de regenerar um organismo inteiro. Em função dessa característica, diz-se que as células vege- tais são totipotentes (totus = inteiro). De células ou de tecidos e órgãos separados dos corpos das plantas podem-se fazer culturas em laboratório e regenerar plantas inteiras (Fig. 6.39). Nesses meios de cultura são adicionados substâncias nutritivas e hormônios vegetais responsáveis pelo crescimento e pela diferenciação das plantas. Patrick Dumas/Look at Sciences/SPl/Latinstock Figura 6.40. Plantas cultivadas em laboratório de cultura de tecidos vegetais. Na fotografia, cultivo de plantas de arroz (Oriza sativa) transgênicas. UNIDADE 2 • Plantas 114 Tema para discuss‹o Polinização e o desaparecimento das abelhas Das angiospermas conhecidas, cerca de 88% dependem de animais polinizadores para produzir fru- tos. Das angiospermas importantes na produção de alimentos para a espécie humana, cerca de 70% depende de polinização por abelhas. As abelhas, no entanto, vêm desaparecendo da natureza e dos apiários (centros de criação de abelhas tanto para a produção de mel quanto para a polinização de plantas economicamente importantes). Na épo- ca da reprodução de plantas em cultivos comerciais, alguns agricultores contam com abelhas criadas em apiários para polinização e, como consequência, para a produção de frutos economicamente importantes. SEM ABELHAS SEM ALIMENTOS As abelhas são responsáveis pela polinização de 70% das culturas agrícolas, com destaque para os seguintes alimentos: 100% AMÊNDOAS 90% MAÇÃS 90% MIRTILO 48% PÊSSEGOS 27% LARANJAS 16% ALGODÃO 5% SOJA Os primeiros relatos de desaparecimentos de abelhas em larga escala vieram dos EUA, mas atu- almente há descrições desse fenômeno no mundo todo, inclusive no Brasil. Desde então, o desapare- cimento e a morte das abelhas têm desafiado a comunidade científica. As causas provavelmente são múltiplas e interdependentes e, por isso, é mais difícil entender os complexos fenômenos envolvidos e traçar planos para preservação e conservação das espécies. Uma das causas relacionadas ao complexo processo de desaparecimento das espécies de abelhas é o uso de agrotóxicos nas plantações. Os plantios de grandes lavouras de monoculturas estão associados a desmatamentos de extensas áreas de biomas e transformação dos ecossistemas. Nas monoculturas, os riscos de surgimento de pragas são maiores: a redução do hábitat natural está relacionada ao aumento da proliferação de certos insetos herbívoros que, ao encontrarem um local com comida abundante, se reproduzem muito e acabam se tornando verdadeiras pragas agrícolas. Para matá-los ou controlá-los, é comum o uso de agrotóxicos, como inseticidas, que acabam por eliminar também as abelhas nativas. Mesmo que os inseticidas e os outros agrotóxicos não matem as abelhas imediatamente, eles contami- nam os grãos de pólen e o néctar, alimentos de vários insetos, inclusive abelhas, e podem levar à conta- minação de toda a colmeia. Fonte dos dados: Sem abelhas sem alimento. Disponível em: . Acesso em: fev. 2016. • Façam, em grupo, uma pesquisa a respeito do sumiço das abelhas e da importância delas na polinização das plantas cultivadas. Elaborem um slogan, uma charge ou uma vinheta em defesa das abelhas e da necessidade de se desenvolver soluções agrícolas que garantam a qualidade do meio ambiente e das colheitas, essenciais para garantir a quantidade de alimentos para sustentar a população humana crescente. Thinkstock/Getty Images/Vasilius/Shutterstock REGISTRE NO CADERNO Professor(a), veja nas Orientações didáticas os comentários e as respostas das questões dissertativas. CAPÍTULO 6➾Evolução e classificação das plantas 115 Agora que você conhece melhor a diversidade de plantas, suas características principais e seu ci- clo de vida, retome suas respostas às questões do Pense nisso e reescreva-as. Com qual grande grupo de plantas você tem mais contato no seu cotidiano? Você conhece algum ambiente onde o grupo que você mencionou não seja o dominante? Retomando Atividade 1 Principais grupos de plantas Considere as fotografias abaixo, que mostram quatro espécies de plantas: Habilidades do Enem: H13, H14, H16, H17, H28. Ampliando e integrando conhecimentos A - Fabio Colombini B - Ricardo Azoury/Pulsar Imagens C - Aflo RM Relax/Diomedia D - Trevor Sims/AGB Photo Library a B c d REGISTRE NO CADERNO a) Classifique cada uma delas em seus respectivos grupos de plantas, desde a categoria mais ampla até a menor categoria possível, considerando o que foi discutido neste capítulo. Justifique suas respostas. b) Considerando cada uma dessas espécies como representantes dos grandes grupos vegetais, monte um cladograma colocando esses grupos nos terminais. Em seguida, aponte, nos devidos locais, as estruturas que surgiram ao longo da evolução e que estão relacionadas com a independência da água para a repro- dução sexuada e com a condução da seiva. c) Os indivíduos mostrados nas fotografias são considerados gametófitos ou esporófitos? Justifique suas respostas. d) Esquematize o ciclo de vida das plantas representadas pela fotografia A. Adicione legendas explicativas ao seu esquema. e) Considere a fotografia D. A que correspondem as manchas marrons presentes na periferia das folhas? f) Considere a fotografia C. O que ela mostra em destaque representa flores ou inflorescências? Justifique sua resposta. g) As plantas mostradas na fotografia B formam que tipo de estrutura relacionada com a reprodução sexua- da? Descreva essas estruturas. Atividade 2 Gametófitos diminutos! Entender o ciclo de vida das plantas nos permite compreender melhor uma das condições importantes na evolução desses organismos e na conquista do ambiente terrestre: a redução da geração gametofít...