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Biologia vegetal: Evolução das plantas

PÓ DE PIRLIMPIMPIM Minúsculos, os grãos de pólen são gametas masculinos que se espalham pelo ar ou são levados por insetos para fertilizar gametas femininos

Complexas máquinas verdes

Todos os filos do Reino Animal surgiram no mar, no período Cambriano, cerca de 500 milhões de anos atrás. Já a história das plantas – dos filos do Reino Vegetal – começa em terra, e é mais recente. Os vegetais modernos surgiram no Período Ordoviciano, há cerca de 450 milhões de anos. A partir de então, a evolução levou ao surgimento de espécies de complexidade cada vez maior.

O que é planta, o que não é

As plantas, imóveis e impassíveis, podem parecer seres muito simples. Mas os recursos de que os vegetais lançam mão para sobreviver e se reproduzir são extremamente variados e sofisticados. Todo ser vivo classificado no Reino Vegetal é eucarionte, pluricelular e autótrofo fotossintetizante, ou seja, todos têm mais de uma célula, todas as células têm o núcleo individualizado no citoplasma, e todos produzem o próprio alimento pela fotossíntese. Levadas em consideração apenas essas características, teríamos de incluir entre os vegetais as algas pluricelulares – como as rodofíceas ou algas vermelhas, as algas pardas ou feofíceas, e as algas verdes ou clorofíceas, que são consideradas ancestrais dos vegetais terrestres. Mas esses são seres muito simples, normalmente classificados no Reino dos Protistas (veja na pág. ao lado).

Os vegetais “verdadeiros” apresentam uma característica que os distingue das algas: todos se desenvolvem de um embrião protegido por uma estrutura reprodutiva da planta-mãe. De outro lado, os zigotos das algas desenvolvessem sem cuidados maternos, sozinhos na água.

Sistema de reprodução

O ciclo de vida característico de todos os vegetais (e de algumas algas) chama-se haplodiplobionte e alterna duas gerações. Na primeira, chamada gametófito, a reprodução é sexuada. Na segunda, esporófito, a reprodução é assexuada e são produzidos esporos. Essa alternância de gerações se chama metagênese.

Como todo organismo que se reproduz sexuadamente, as plantas também fazem uma divisão do tipo meiose para formar células haploides, os esporos. A meiose (intermediária ou espórica) ocorre no esporófito, numa estrutura chamada esporângio. Embora sejam células de reprodução assexuada, os esporos dão origem a uma geração sexuada, o gametófito, que é haploide, e produzirá gametas haploides, por mitose.

Briófitas

As primeiras plantas terrestres eram, provavelmente, similares às atuais briófitas – musgos, sempre pequenos e rasteiros. As briófitas são avasculares, isto é, não têm vasos condutores de seiva. Como nas algas, os nutrientes, a água e os sais minerais são absorvidos do solo e passam de célula em célula. Por isso, esse tipo de vegetal nunca cresce muito.

Em sua fase mais duradoura, as briófitas são haploides, ou seja, os cromossomos em suas células não vêm em pares. As plantas separam-se entre femininas e masculinas. As femininas têm o órgão reprodutor feminino (arquegônio), as masculinas, o órgão masculino (anterídio). O anterídio produz células chamadas anterozoides. Essas células são similares a espermatozoides, só que têm dois flagelos.

 Em dias chuvosos ou sob orvalho, os anterozoides nadam até uma planta feminina e fecundam a oosfera, o gameta feminino. Os dois gametas se fundem, gerando uma célula diploide, que passa a se dividir até formar uma nova planta, o esporófito. Essa fase diploide é provisória. O esporófito dura apenas até formar a estrutura chamada esporângio, que divide as células diploides em haploides, novamente, por meiose.

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O que é óvulo num vegetal

A palavra óvulo tem significados diferentes para vegetais e animais. Nos animais, óvulo é o gameta feminino. Já nas gimnospermas e angiospermas, o nome refere-se à estrutura que abriga o gameta feminino, a oosfera.

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Pteridófitas

As pteridófitas – samambaias, avencas e xaxins – foram as primeiras plantas a desenvolver um sistema para a condução de seiva. São dutos formados por células alongadas, que trazem água e nutrientes das raízes até a ponta das folhas e conduzem alimentos ao restante do organismo. Essa adaptação também dá às pteridófitas sustentação, e, com isso, elas podem chegar a 20 metros de altura.

A reprodução das pteridófitas também é haplodiplobionte, ou seja, alterna uma geração haploide e outra, diploide. Tem muito em comum com as briófitas, mas, ao contrário do que ocorre naquelas, nas pteridófitas a fase duradoura e complexa é o esporófito diploide. Nessa fase, elas lançam esporos haploides, que ao brotarem, geram uma minúscula estrutura, (de cerca de 2 milímetros de altura), em forma de coração, que é o gametófto, chamada protalo.

O protalo é haploide e hermafrodita – produz tanto gametas masculinos quanto femininos. Os protalos cloroflados e verdes alimentam-se pela fotossíntese. Mas há outros, brancos, que na ausência da clorofla não realizam a fotossíntese, mas consomem matéria orgânica morta do solo. Em dias chuvosos, os protalos emitem anterozoides, que nadam até os arquegônios de outros protalos e os fecundam. Então, sobre esse protalo nasce um novo esporófito.

 Plantas modernas

A etapa seguinte na evolução dos vegetais trouxe as plantas com órgãos sexuais bem definidos, as chamadas fanerógamas. São fanerógamas as plantas dos filos das gimnospermas e das angiospermas. Essas plantas têm duas características que as adaptam a viver melhor em ambientes secos que as briófitas e pteridófitas. Uma é o pólen, o esporo masculino que é espalhado pelo ar e germina no tubo polínico no qual se formam os gametas masculinos.

Outra é a semente, que guarda alimento suficiente para que o broto se desenvolva, até que possa fazer a fotossíntese. A semente é, também, um seguro contra os azares da vida: sobrevive a estações secas ou frias e até pode passar intacta pelo intestino de animais, à espera de melhores condições para germinar. Isso deu às fanerógamas a capacidade de se espalhar por extensas regiões do planeta.

As fanerógamas têm uma fase haploide muito reduzida, proveniente da germinação dos esporos no interior do esporófito. O gametófito masculino é o grão de pólen. O feminino é um tecido dentro do óvulo, que produz a oosfera.

Gimnospermas

As gimnospermas – do grego gimnos (nua) e sperma (semente) – não dão fores, mas cones, chamados estróbilos. Existem dois tipos de estróbilo. O masculino cria grãos de pólen dividindo células diploides em haploides, por meiose. O feminino, também por meiose, forma o gametófito com a oosfera (gameta feminino) dentro do óvulo. Algumas gimnospermas têm os dois tipos de estróbilo num mesmo pé. Outras têm plantas apenas femininas ou masculinas. É o caso do pinheiro-do-paraná. Essa araucária é a única gimnosperma nativa do território brasileiro. A pinha é o estróbilo feminino e os pinhões são as sementes.

Quando um grão de pólen é carregado pelo ar até um estróbilo feminino, uma de suas células forma um tubo, chamado tubo polínico, no qual se formam os gametas masculinos, conhecidos como núcleos espermáticos. Quando o tubo se estende até o interior do óvulo (parte do órgão reprodutor feminino das plantas), um dos núcleos espermáticos funde-se com a oosfera, gerando um zigoto diploide, que se transformará em embrião dentro do óvulo, que agora é semente (veja o infográfico na pág. ao lado).

Angiospermas

As angiospermas – do grego angios ( jarro) – são as plantas dominantes no mundo atual e têm fores e frutos. As fores são folhas adaptadas que contêm órgãos reprodutores masculinos (androceu) ou femininos (gineceu). Os frutos são as estruturas que oferecem proteção às sementes, até o momento de germinar.

Como ocorre com as gimnospermas, nas angiospermas os grãos de pólen também desenvolvem um tubo polínico. Nele se formam dois núcleos espermáticos. Um dos núcleos fecunda a oosfera, formando um zigoto diploide. Outro núcleo espermático fecunda dois outros núcleos no óvulo, chamados núcleos polares, e criam um conjunto de células triploides (3n), o albúmen ou endosperma. A função desse tecido é armazenar nutrientes para o desenvolvimento do embrião.

A transferência de células reprodutivas masculinas (núcleos espermáticos) por meio dos grãos de pólen de uma for para o receptor feminino (estigma) de outra for da mesma espécie, ou para o próprio estigma, recebe o nome de polinização. Na natureza, a polinização pode se dar pelo vento, por insetos, aves, morcegos ou pela água.

 Raiz, caule e folhas

Além das estruturas que darão origem ao caule, à raiz e às folhas, cada embrião das angiospermas tem um cotilédone, ou dois deles. São folhas que armazenam nutrientes. Em espécies como o feijão, os cotilédones exercem a função do endosperma, provendo nutrientes. Em outras, como no arroz e no trigo, são minúsculos.

Em razão do número de cotilédones que apresenta, uma angiosperma pode ser classificada como monocotiledônea (um só) – como grama, bambu, milho e palmeiras – ou dicotiledônea (dois). A maioria das plantas frutíferas e grandes árvores, além de feijão, tomate e café, é dicotiledônea. As folhas das monocotiledôneas são longas e com nervuras paralelas, e suas fores têm um número de pétalas sempre múltiplo de três. Já as dicotiledôneas formam folhas com nervuras reticuladas e fores com pétalas em número múltiplo de quatro ou cinco.

 

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As algas apresentam algumas características das plantas. Mas são protistas

As algas são eucariontes capazes de fazer fotossíntese. Mas não têm xilema nem floema e se reproduzem de maneira muito simples. Por isso, são classificadas à parte dos vegetais, no reino dos protistas. A maioria das algas unicelulares vive em água salgada. E é no mar, onde formam o fitoplâncton, que essas protistas desempenham papel fundamental para o desenvolvimento e a manutenção da vida na Terra. O fitoplâncton produz a maior parte do oxigênio que envolve o planeta. Além disso, as algas microscópicas estão na base da cadeia alimentar marinha: nutrem os animais minúsculos do zooplâncton, que, por sua vez, alimentam animais maiores. Algas multicelulares têm estruturas que lembram folhas, mas não são dotadas de canais para transporte de nutrientes, sais, água e produtos do metabolismo celular. As algas verdes, ou clorofíceas, consideradas ancestrais dos vegetais terrestres, têm o pigmento clorofila, parede celular feita de celulose e capacidade de armazenar açúcar na forma de amido – todas características que aparecem também nas plantas terrestres. Todas as algas multicelulares se reproduzem de forma assexuada, e muitas também fazem reprodução sexuada, lançando ao mar gametas haploides masculinos, que encontram estruturas femininas em outra alga e geram células diploides.

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CLOROFILA NA ÁGUA  As algas verdes contêm o pigmento que absorve a luz solar, como os vegetais

 

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