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Manuela Gervásia Simbine 2 ª Ficha de Leitura Ficha de Leitura a ser entregue no Departamento de Ciências , Naturais e Matemática no curso de Licenciatura em Ensino de Biologia com Habilitações em Ensino de Química, na cadeira de B.E como forma de avaliação, sob orientação do docente: MCs. Osmane Adrimo Ussene Universidade Púnguè Extensão de Tete 2020
Unidade (^) VIAS EVOLUTIVAS DAS PLANTAS Tema Principais linhagens de diversificação dos vegetais Resumo O facto de que o clado com flores bilateralmente simétricas teve mais espécies estabelece uma correlação entre a forma da flor e a taxa de especiação vegetal. A forma da flor não é necessariamente responsável pelo resultado porque a forma (i.e., simetria bilateral ou radial) pode ter sido correlacionada com outro fator que seja a real causa do resultado observado. O tegumento de um óvulo se desenvolve no revestimento protetor de uma semente. As gimnospermas surgiram há cerca de 30 milhões de anos, o que as torna um grupo bem-sucedido em termos de longevidade evolutiva. Gimnospermas possuem os cinco caracteres derivados comuns a todas as plantas com sementes (gametófitos reduzidos, heterosporia, óvulos, pólen e sementes), por isso estão muito bem adaptadas para a vida terrestre. Por dominar imensos ecos- sistemas terrestres nos dias de hoje, o grupo também é muito bem-sucedido em termos de distribuição geográfica. Evidências fósseis demonstram que as angiospermas surgiram e começaram a se diversificar por um período de 20 a 30 milhões de anos, um evento não tão rápido como sugeriam os fósseis conhecidos no tempo de Darwin. Descobertas fósseis também revelaram linhagens extintas de plantas com sementes lenhosas que podem ter sido intimamente relacionadas às angiospermas. Transcrições de citações mais importantes Principais Linhagens De Diversificação Dos Vegetais Origem, desenvolvimento e níveis de organização As plantas são extremamente importantes na estruturação e funcionamento dos ecossistemas do planeta. São os vegetais e microrganismos fotossintetizantes que contribuem directamente para a produtividade primária nos ambientes. Em relação à organização da diversidade da vida, a distinção entre procariotos e eucariotos foi incorporada por Coperland (1956) como parte de uma racionalização de um esquema de quatro reinos: Monera (organismos procariotos, i.e., não possuem envoltório nuclear em suas células), Protoctista (protistas, fungos e algas), Animalia (invertebrados e
Pearson (1995) defende que o conhecimento sobre a diversidade de plantas é importante para todos, não só para ecólogos, geneticistas ou taxonomistas, mas sim para toda alma que come e respira. Entretanto, poucas pessoas parecem apreciar quão dependentes nós somos das plantas, embora elas e seus produtos estão relacionados com o convívio humano. A vida dos seres humanos, e mesmo de qualquer outro ser vivo, é impensável sem que haja alimento e oxigénio – que somente as plantas produzem. Origem e evolução das plantas espermatófitas: a transição ao modo de vida terrestres A origem das plantas terrestres persiste sendo um tema central na botánica evolutiva por mais de um século, e durante esse período, abordagens para a reconstrução filogenética tem sofrido mudanças fantásticas. A história de ideias sobre as relações de parentesco das plantas terrestres reflecte as mudanças de perspectivas nesse campo da ciência. Raven e colaboradores (2014) relatam que, em carta a um amigo, Charles Darwin uma vez se referiu ao surgimento aparentemente repentino das angiospermas no registro fóssil como “um mistério abominável”. As primeiras contribuições para esclarecer a filogenia das plantas focaram-se em evidências de morfologias comparadas, muito influencias pela pesquisa de Hofmeister (1869) sobre os ciclos de vida das plantas. A descoberta da notável similaridade de suas estruturas e processos associados com reprodução sexual em briófitas, pteridófitas (musgos e samambaias, respectivamente) e algumas plantas com sementes forneceu grandes indícios de parentesco e ancestralidade comum, e o reconhecimento de gametas masculinos dotados de mobilidade nas briófitas e pteridófitas que apontava para uma ancestralidade aquática. O primeiro esquema filogenético mais explícito para as plantas terrestres foi feito por Ernst Haeckel (1868), que representou as relações de parentesco entre os maiores grupos como uma árvore ramificada (Figura 46). Haeckel baseou essa árvore em similaridades morfológicas que eram interpretadas como evidências de ancestralidade em comum. Em termos
cladísticos actuais, Haeckel viu as plantas terrestres ( Muscinae, Filicinae, Phanerogamae ), plantas vasculares ( Filicinae, Phanerogamae) , plantas com sementes ( Phanerogamae ), e as plantas com flores ( Angiospermas ) como grupos monofiléticos, ou seja, que tinham todos a mesma origem, enquanto ele interpretou as briófitas ( Muscinae ), pteridófitas ( Filicinae ) e gimnospermas ( Gymnospermae ) como parafilético. As hepáticas ( Hepaticae ) foram colocadas na posição basal entre as embriófitas, musgos ( Frondosae ) e plantas vasculares – que foram vistas como um grupo irmão. Haeckel previu a origem da primeira radiação das plantas terrestres acontecendo rapidamente no início do Devoniano. Figura 46. Ilustração de Ernst Haeckel (1868) em um contexto de árvore filogenética mostrando o padrão de diversificação dos principais grupos de plantas, protistas e animais.
Aparecimento das sementes nas Gimnospermas e Angiospermas As monocotiledôneas e as dicotiledôneas têm uma imensa representatividade no mundo vegetal, uma vez que compreendem 97% das espécies do filo Anthophyta. As monocotiledôneas claramente tiveram um ancestral em comum, como é indicado por seu cotilédone único e por várias outras características. O mesmo é verdade para as eudicotiledôneas, que têm uma característica derivada típica, seu pólen triaperturado (i.e., pólen com três sulcos ou poros). O primeiro representante de uma angiosperma que é bem documentado no registro fóssil é Archaefructus, que foi descoberta na China no final de 1980 e datada em 125 milhões de anos de idade. Archaefructus era uma planta pequena, herbácea, aquática, sem flores vistosas, com ausência de perianto (sépalas e pétalas). Seus ramos possuem estames e carpelos que ultrapassam a superfície da água, e acredita-se que os numerosos estames podem ter tido papel fundamental na atracção de polinizadores. A importância e o papel das plantas na evolução de ecossistemas Um ecossistema se consiste de todas as plantas e animais, juntamente com os factores e forças de seus componentes abióticos (‘não-vivos’, p. e.: água, luz, temperatura, pH, etc.), que existem juntos em uma área geográfica contígua e distinta. Cada ecossistema é separado de um ecossistema adjacente por ecótonos. Um exemplo de ecótono são as margens de um lago, as transições entre vegetações de uma montanha, ou as bordas entre plantações de monoculturas. Os ecossistemas que apresentam estruturas similares e associadas entre si em uma mesma área são agrupados no que se denomina um bioma. A distribuição de biomas terrestres em relação aos seus principais factores climáticos é demonstrada no diagrama da Figura 49.
F igura 4 9. Principais regiões biogeográficas do mundo em padrões de fitofisionomias dominantes. Cada cor representa uma diversidade de hábitat diferente, como se mostra na legenda. Quando um ambiente é colonizado por essas espécies pioneiras, ele é modificado: o pH e acidez do solo podem mudar, o que, por sua vez, permite que agora outras espécies possam também colonizar aquele ambiente recém colonizado. Esse processo acontece naturalmente ao longo do tempo – um grupo de espécies literalmente ‘prepara o terreno’ para a chegada de outras espécies, o que torna aquele ambiente cada vez mais complexo, com cada vez mais interações ecológicas. Uma das interações mais comuns na natureza é a que se dá entre fungos e raízes das plantas, que permite às plantas verdes absorver o componente nitrogênio do solo (Figura 50).
Comentário pessoal As plantas actuais, algas e bactérias são a maior esperança de prover uma fonte renovável de energia para as actividades humanas, assim como as plantas, algas e bactérias extintas são responsáveis pelo acúmulo maciço de gás, óleo e carvão, dos quais nossa moderna civilização industrial depende. Em um enfoque ainda mais fundamental, o papel das plantas, da mesma maneira que o das algas e bactérias fotossintetizantes, exige nossa atenção. Como produtores de compostos energéticos no ecossistema global, estes organismos fotossintetizantes são o meio pelo qual todos os outros seres vivos, incluindo nós mesmos, obtêm energia, oxigénio e muitos outros materiais necessários à continuidade de sua existência. Como estudante de botánica, você estará em melhor posição para compreender as importantes questões ecológicas e ambientais dos dias de hoje e, ao compreender melhor, ajudar a construir um mundo mais saudável. Unidade VIAS EVOLUTIVAS DOS ANIMAIS Tema Principais Linhagens De Diversificação Dos Animais Resumo A partir dos organismos relativamente simples que marcam o início da vida na Terra, a evolução animal produziu formas mais comple amente organizadas. Enquanto um organismo unicelular e ecuta todas as funções vitais dentro do confinamento de uma única célula, um animal multicelular é uma organização de unidades subordinadas unidas em um sistema hierárquico. Todo organismo tem um plano corpóreo herdado que pode ser descrito em termos de simetria do corpo, número de folhetos germinativos embrionários, grau de organização e número de cavidades corpóreas. Os corpos animais baseiam-se em uma hierarquia de células, tecidos, órgãos e sistemas, e isso se reflecte nas suas relações de parentesco – em suas filogenias. A
forma e a função dos animais estão correlacionadas em todos os níveis de organização. As leis físicas restringem o tamanho e a forma de um animal. Essas restrições contribuem para a evolução convergente ou divergentes de corpos dos animais. Transcrições de citações mais importantes Principais Linhagens De Diversificação Dos Animais O surgimento dos primeiros vertebrados Os vertebrados fósseis mais antigos conhecidos são os peixes, que datam das épocas do Cambriano ou mesmo (alguns fósseis da China, recentemente descritos) do Pré-cambriano superior. Os peixes proliferaram no documentário fóssil do Ordoviciano, mas podemos escolher a mesma história que deu início às plantas: o avanço para a terra. As evidências fósseis indicam o Devoniano superior, há cerca de 360 milhões de anos, como a época de origem dos vertebrados terrestres. Provavelmente, as plantas terrestres prepararam o caminho. Entre os peixes pulmonados há uma série de formas fósseis que variam desde o Eusthenopteron (Figura 51A), com forma completa de peixe, passando pelos tetrápodes aquáticos (Acanthostega; Figura 51B), e parcialmente terrestres (Ichthyostega; Figura 51C), até os anfíbios. A evidência fóssil que mostra a transição gradual é notável por si mesma porque poucas transições evolutivas importantes estão tão bem documentadas. Ela também revela alguns detalhes importantes, como a condição de que os tetrápodes parecem ter evoluído, de início, em vertebrados inteiramente aquáticos. O Acanthostega tinha quatro boas patas, homólogas aos quatro membros de um gato ou de um lagarto, mas também tinha brânquias e um perfil natatório. Por isso, a evidência fóssil sugere que os membros dos tetrápodes inicialmente evoluíram como remos, para nadar. Seu posterior uso para andar é uma etapa de préadaptação (Ridley, 2006; p. 292).
Os mamíferos são um grupo que difere em vários aspectos dos répteis. Ridley (2006) salienta as principais características que definem um mamífero: eles têm sangue quente e temperatura corporal constante e, por isso, uma alta taxa de metabolismo e um mecanismo homeostático; eles têm um modo de locomoção, ou andar, característico, em que o corpo é mantido ereto, com as pernas embaixo dele (contrastando com o andar “arqueado” dos répteis, como os lagartos, em que as patas se projetam para os lados); eles têm cérebros grandes; seu modo de reprodução, inclusive a lactação, também é distintivo; o activo metabolismo dos mamíferos exige alimentação eficiente, por isso os mamíferos têm mandíbulas potentes e um conjunto de dentes relativamente duráveis, diferenciados em vários tipos dentários. Isto mostra que quando os mamíferos evoluíram dos répteis, foram necessárias mudanças de muitas características, em grande escala. Comentário pessoal O conhecimento sobre os animais só tem pleno sentido quando os princípios evolutivos que usamos para a sua construção são bem compreendidos. Actualmente, para melhor estudarmos a zoologia moderna é importante saber que muitas disciplinas estão atreladas a ela. Muitos princípios derivam de leis da física e da química, obedecidos por todos os sistemas vivos. Outros derivam do método científico e nos informam que nossas explicações hipotéticas sobre o mundo animal devem nos guiar para a obtenção de dados que, potencialmente, possam refutar essas explicações. Os princípios conhecidos com o estudo de um grupo podem, frequentemente, ser aplicados a outros, porque todos os seres vivos compartilham uma origem evolutiva comum. Rastreando-se as origens dos nossos princípios condutores, vemos que os zoólogos não são uma ilha, mas parte da comunidade científica. Começamos nosso estudo da zoologia por uma procura abrangente dos nossos princípios mais básicos e de suas diversas fontes. Esses princípios simultaneamente guiam nossos estudos dos animais e os integram ao contexto mais amplo do conhecimento humano.
Unidade ORIGEM E EVOLUÇÃO DO HOMEM Tema História evolutiva dos seres humanos As relações filogenéticas entre o Homem e outros primatas Resumo Biologicamente, Homo sapiens é um produto dos mesmos processos responsáveis pela evolução de todos os organismos desde a origem da vida. Mutação, isolamento, deriva genética e selecção natural têm operado para nós como para outros animais. Nós somos, entretanto, singulares, com uma evolução cultural não genética que proporciona uma retroalimentação constante entre a experiência passada e a futura. Nossas linguagens simbólicas, capacidade de pensamento conceitual, conhecimento de nossa história e poder de manipular nosso ambiente emergem desse dote cultural não genético. Os primeiros primatas eram provavelmente animais pequenos e nocturnos, de aparência semelhante aos musaranhos arborícolas. Essa linhagem ancestral de primatas deu origem a duas linhagens, uma das quais deu origem aos lêmures e lóris (família Strepsirhini); e a outra aos társios, macacos e grandes macacos. Tradicionalmente, lêmures, lóris e társios têm sido denominados prossímios, um grupo parafilético, e os grandes macacos e macacos têm sido denominados símios ou antropoides. Os australopitecinos tinham estatura mais baixa e encéfalo menor do que o dos humanos modernos, mas eram bípedes. Eles deram origem ao Homo habilis e coexistiram com este, que foi o primeiro a utilizar ferramentas de pedra. Homo ergaster surgiu há apro imadamente 1,8 milhão de anos e, com seu parente próximo, o H. erectus, dispersou-se pela África, Europa e Ásia. Foram por fim substituídos pelos humanos modernos, Homo sapiens.
Os paleontólogos também discordam a respeito do número de espécies; por exemplo, os espécimes de Homo habilis e de Homo rodolfensis, são ambos de Koobi Fora, no Quénia, e ambos têm aproximadamente 1,9 milhão de anos de idade. Alguns pesquisadores consideram estes fósseis variantes de uma mesma espécie, enquanto outros os consideram como espécies diferentes. A seguir veremos, de forma resumida e cronológica, os principais registros de fósseis hominídeos já encontrados. A Figura 57 ilustra os mais importantes no conhecimento sobre nossa história evolutiva. O fóssil hominídeo mais antigo já descoberto – da espécie Sahelanthropus tchadensis – foi encontrado no Deserto de Djurab, no Chade, em julho de 2001, pela equipa liderada por Michel Brunet; esse crânio quase inteiro aturdiu os paleontólogos (Brunet et al., 2002, 2005; Gibbon, 2002). Por um lado, ele tem aproximadamente 6 milhões de idade, que o coloca no extremo mais antigo do período estimado pelos biólogos moleculares como aquele em que os humanos teriam divergido dos chimpanzés.
Figura 57. Quadro esquemático com os principais fósseis hominídeos já encontrados. As Relações Filogenéticas Entre O Homem E Outros Primatas A ancestralidade recente dos humanos: a aurora da humanidade
distinguem os antropoides dos demais Catarrhini e indicam que eles descendem de um ancestral comum (Freeman & Herron, 2009). Ética e evolução: a espécie humana como gerenciadora da biodiversidade contemporânea Ao longo do material, ficou claro que os ambientes e as espécies da Terra mudaram muito ao longo dos últimos milhões, milhares e centenas de anos. A extinção ou o florescimento de linhagens, factos naturais da dinâmica ecológica da vida, refletiu em boa medida o facto de elas estarem adaptadas ou não a viver nesses novos cenários – a ideia essencial da boa e velha selecção natural, proposta por Charles Darwin (1808-1889) em meados do século XIX e que continua actual. Hoje em dia, depois do crescimento e expansão da população humana, resta pouco de todo o património biológico que tínhamos há alguns séculos, já que os fragmentos de vegetação natural perdem cada vez mais espaço para actividades antrópicas. A racionalização e aumento no volume de informações fizeram com que nos tornássemos o último tipo dominante de vida, fechando a porta à possibilidade de qualquer outro animal fizesse o mesmo avanço e viesse, quem sabe, a desafiar nossa posição privilegiada na Terra. À medida que estendemos as explicações científicas dentro dos domínios da biologia, nós ganhamos confiança – ou ficamos aterrorizados – pela conscientização de que nosso destino como espécie depende do nosso próprio discernimento e também do bom funcionamento de inúmeros ecossistemas; e não dos caprichos de alguma entidade sobrenatural (Wilson, 1997). À medida que pensamos com humildade sobre o nosso lugar na história da vida e à medida que refletimos sobre a nossa origem biológica, começamos a perceber que os nossos antepassados ultrapassam os limites familiares ou humanos. Compartilhamos ancestrais em comum com toda e qualquer outra forma de vida, extinta ou vivente. Afinal, biologicamente falando, somos apenas mais uma entre milhões de ramificações na árvore da vida.
Comentário Pessoal A ideia de que os humanos compartilham uma descendência comum com os grandes macacos e outros animais era repugnante no mundo victoriano, que reagiu com a indignação previsível. Como naquela época poucos fósseis humanos haviam sido encontrados, Darwin baseou suas ideias principalmente em comparações anatómicas entre humanos e grandes macacos. Para Darwin, as estreitas semelhanças entre esses dois grupos só poderiam ser explicadas por descendência a partir de um ancestral comum. O ser humano tem muitas definições. Essas definições podem ser biológicas, sociais, políticas ou filosóficas. O ancestral comum a todos os primatas actuais era arborícola e apresentava dedos preênseis e olhos voltados para frente capazes de visão binocular. Os primatas diversificaram-se e hoje incluem os lêmures e lóris, társios, macacos e grandes macacos (incluindo os humanos). À luz da biologia, o Homem é classificado como Homo sapiens, ou seja, “Homem racional”, “Homem sábio”. É um primata bípede a fazer parte da superfamília Hominoidea, juntamente com outros símios não menos importantes, a saber, chimpanzés, gibões, gorilas e orangotangos (além de outras espécies actualmente extintas — ou ainda não catalogadas em virtude do receio humano pela concorrência). Todos os primatas compartilham certas características como dedo preênseis em todos os quatro membros, unhas planas em vez de garras e olhos voltados para frente, com visão binocular e excelente percepção de profundidade.. Então, em 1891, o famoso homem de Java (Homo erectus) foi descoberto. Na África e estudos bioquímicos comparativos demonstraram que os humanos e os chimpanzés são tão semelhantes geneticamente quanto muitas espécies irmãs. A citologia comparada forneceu evidências de que os cromossomos dos grandes macacos e dos humanos são homólogos. A hipótese de Darwin de que os humanos descendem de outros macacos tem sido confirmada por diversas áreas científicas.
