Baixe Biologia módulo Cartas aoAluno e outras Notas de estudo em PDF para Química, somente na Docsity! Nome do Aluno Zoologia Organizadores Paulo Takeo Sano Lyria Mori Elaboradores Antonio Carlos Marques Biologia 5 módulo GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO Governador: Geraldo Alckmin Secretaria de Estado da Educação de São Paulo Secretário: Gabriel Benedito Issac Chalita Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas – CENP Coordenadora: Sonia Maria Silva UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO Reitor: Adolpho José Melfi Pró-Reitora de Graduação Sonia Teresinha de Sousa Penin Pró-Reitor de Cultura e Extensão Universitária Adilson Avansi Abreu FUNDAÇÃO DE APOIO À FACULDADE DE EDUCAÇÃO – FAFE Presidente do Conselho Curador: Selma Garrido Pimenta Diretoria Administrativa: Anna Maria Pessoa de Carvalho Diretoria Financeira: Sílvia Luzia Frateschi Trivelato PROGRAMA PRÓ-UNIVERSITÁRIO Coordenadora Geral: Eleny Mitrulis Vice-coordenadora Geral: Sonia Maria Vanzella Castellar Coordenadora Pedagógica: Helena Coharik Chamlian Coordenadores de Área Biologia: Paulo Takeo Sano – Lyria Mori Física: Maurício Pietrocola – Nobuko Ueta Geografia: Sonia Maria Vanzella Castellar – Elvio Rodrigues Martins História: Kátia Maria Abud – Raquel Glezer Língua Inglesa: Anna Maria Carmagnani – Walkyria Monte Mór Língua Portuguesa: Maria Lúcia Victório de Oliveira Andrade – Neide Luzia de Rezende – Valdir Heitor Barzotto Matemática: Antônio Carlos Brolezzi – Elvia Mureb Sallum – Martha S. Monteiro Química: Maria Eunice Ribeiro Marcondes – Marcelo Giordan Produção Editorial Dreampix Comunicação Revisão, diagramação, capa e projeto gráfico: André Jun Nishizawa, Eduardo Higa Sokei, José Muniz Jr. Mariana Pimenta Coan, Mario Guimarães Mucida e Wagner Shimabukuro Carta da Pró-Reitoria de Graduação Caro aluno, Com muita alegria, a Universidade de São Paulo, por meio de seus estudantes e de seus professores, participa dessa parceria com a Secretaria de Estado da Educação, oferecendo a você o que temos de melhor: conhecimento. Conhecimento é a chave para o desenvolvimento das pessoas e das nações e freqüentar o ensino superior é a maneira mais efetiva de ampliar conhecimentos de forma sistemática e de se preparar para uma profissão. Ingressar numa universidade de reconhecida qualidade e gratuita é o desejo de tantos jovens como você. Por isso, a USP, assim como outras universidades públicas, possui um vestibular tão concorrido. Para enfrentar tal concorrência, muitos alunos do ensino médio, inclusive os que estudam em escolas particulares de reconhecida qualidade, fazem cursinhos preparatórios, em geral de alto custo e inacessíveis à maioria dos alunos da escola pública. O presente programa oferece a você a possibilidade de se preparar para enfrentar com melhores condições um vestibular, retomando aspectos fundamentais da programação do ensino médio. Espera-se, também, que essa revisão, orientada por objetivos educacionais, o auxilie a perceber com clareza o desenvolvimento pessoal que adquiriu ao longo da educação básica. Tomar posse da própria formação certamente lhe dará a segurança necessária para enfrentar qualquer situação de vida e de trabalho. Enfrente com garra esse programa. Os próximos meses, até os exames em novembro, exigirão de sua parte muita disciplina e estudo diário. Os monitores e os professores da USP, em parceria com os professores de sua escola, estão se dedicando muito para ajudá-lo nessa travessia. Em nome da comunidade USP, desejo-lhe, meu caro aluno, disposição e vigor para o presente desafio. Sonia Teresinha de Sousa Penin. Pró-Reitora de Graduação. Carta da Secretaria de Estado da Educação Caro aluno, Com a efetiva expansão e a crescente melhoria do ensino médio estadual, os desafios vivenciados por todos os jovens matriculados nas escolas da rede estadual de ensino, no momento de ingressar nas universidades públicas, vêm se inserindo, ao longo dos anos, num contexto aparentemente contraditório. Se de um lado nota-se um gradual aumento no percentual dos jovens aprovados nos exames vestibulares da Fuvest — o que, indubitavelmente, comprova a qualidade dos estudos públicos oferecidos —, de outro mostra quão desiguais têm sido as condições apresentadas pelos alunos ao concluírem a última etapa da educação básica. Diante dessa realidade, e com o objetivo de assegurar a esses alunos o patamar de formação básica necessário ao restabelecimento da igualdade de direitos demandados pela continuidade de estudos em nível superior, a Secretaria de Estado da Educação assumiu, em 2004, o compromisso de abrir, no programa denominado Pró-Universitário, 5.000 vagas para alunos matriculados na terceira série do curso regular do ensino médio. É uma proposta de trabalho que busca ampliar e diversificar as oportunidades de aprendizagem de novos conhecimentos e conteúdos de modo a instrumentalizar o aluno para uma efetiva inserção no mundo acadêmico. Tal proposta pedagógica buscará contemplar as diferentes disciplinas do currículo do ensino médio mediante material didático especialmente construído para esse fim. O Programa não só quer encorajar você, aluno da escola pública, a participar do exame seletivo de ingresso no ensino público superior, como espera se constituir em um efetivo canal interativo entre a escola de ensino médio e a universidade. Num processo de contribuições mútuas, rico e diversificado em subsídios, essa parceria poderá, no caso da estadual paulista, contribuir para o aperfeiçoamento de seu currículo, organização e formação de docentes. Prof. Sonia Maria Silva Coordenadora da Coordenadoria de Estudos e Normas Pedagógicas As bases para o estudo Unidade 1 Organizadores Paulo Takeo Sano Lyria Mori Elaboradores Antonio Carlos Marques A área da Biologia que se ocupa do estudo dos animais é a Zoologia1 . Você sabe que os animais estão em nossa vida cotidiana e, por isso, acabamos nos familiarizando com uma série de aspectos dos mesmos, sem necessariamente sermos zoólogos. Pense nos animais que você conhece, começando pelos que convivem em nossas casas, às vezes, desejados (cães, gatos, peixes, aves), ou indesejados (formigas, baratas, morcegos, percevejos, pulgas, carrapatos). Há animais que são utilizados pelo ser humano, seja como alimento (boi, porco, cabrito, polvo, camarão, mexilhão, – até baratas e ratos são alimentos em al- guns locais do mundo), como transporte (cavalo, boi, jumento etc.) ou como diversão (cavalo, golfinhos), além dos muitos astros das telas como esponjas falantes, gato e rato que se perseguem incessantemente, peixes e formigas as- tros de filmes. Nossa interação com os animais às vezes tem conseqüências bem maiores. Há animais responsáveis por sérios problemas, para a espécie humana, como envenenamentos (por águas-vivas, cobras, aranhas), doenças (inúmeras verminoses, ácaros, piolhos), pragas de cultivos (desde besouros até lesmas), problemas relacionados à obtenção de energia (como mexilhões e hidrozoários que entopem turbinas de hidrelétricas), dentre tantas outras interações. E nós ? Somos também animais, um raminho na árvore evolutiva deste enorme grupo. No total, há mais de um milhão de espécies animais co- nhecidas, e estima-se que este grupo possa ser 10, 20 vezes maior! Dentro de toda essa diversidade, como organizamos os animais em seus dife- rentes grupos? Tomando-nos como exemplo, somos vertebrados mamíferos por- que possuímos vértebras e glândulas mamárias, respectivamente. Hierarquica- mente, Vertebrata é um subfilo e Mammalia é uma classe deste subfilo, como também são, por exemplo, as classes Aves e Amphibia (anfíbios). A classificação (Fig. 1) usada pelos zoólogos traduz a evolução do grupo. A evolução ocorre ao longo do tempo, havendo uma seqüência ilimitada de eventos evolutivos na his- tória de cada grupo de organismos. Transpondo isso para a classificação animal, temos que, em termos relativos, sempre um subfilo tem sua origem anterior à classe que ele compreende, ou seja, o primeiro vertebrado surgiu, necessariamen- te, antes do primeiro mamífero. Faz sentido, não? dos animais 1- http://www.ufba.br/~zoo1/intzoo.html [aspectos gerais da Zoologia, como e por que estudá-la]. - http://curlygirl.no.sapo.pt/animalia.htm [informações gerais sobre os grupos animais mais importantes e seus sistemas (digestivo, circulatório, respiratório, excretor e de osmorregulação, nervoso e órgãos dos sentidos e reprodutor). O nível de informação está, muitas vezes, além do necessário para o ensino médio e, portanto, concentre-se somente nos aspectos mais gerais. Em geral, há bons quadros comparativos para os grupos animais no final das exposições de cada sistema. Cuidado com o português de Portugal; aqui, algumas grafias de palavras são diferentes. Na dúvida, consulte um dicionário.].   E como inferimos uma filogenia? A inferência sobre a evolução de um grupo, na forma de uma árvore filogenética, ocor- re pela comparação das características dos diversos subgrupos deste. Assim, para en- tender a filogenia dos vertebrados, é preci- so comparar os caracteres (morfológicos, comportamentais, fisiológicos, genéticos – quaisquer características) de todos os seus grupos (peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos). Ao fazermos isso, por exem- plo, temos que as vértebras são comuns a todos eles e, então, inferimos que elas apa- receram na linhagem ancestral dos mesmos, isto é, aquela linhagem que deu origem aos vertebrados. Repare que, desta maneira, a vértebra é equivalente a um testemunho de que todos os vertebrados vieram do mes- mo ancestral comum que, no caso, foi o primeiro organismo a ter vértebras. As glân- dulas mamárias também são um testemu- nho de uma linhagem, a que originou to- dos os mamíferos. É possível saber tam- bém que elas surgiram após as vértebras (Fig. 2) porque, dentro dos vertebrados, apenas os mamíferos apresentam glândulas mamárias. Perceba também que “sur- gir antes” ou “surgir depois” é uma idéia de tempo relativo. Para sabermos o tempo absoluto do surgimento de um grupo, isto é, quando apareceu seu ances- tral (milhares, milhões, centenas de milhões de anos atrás!), é preciso utilizar ou- tras fontes de dados. Esta é uma inferência da datação do surgimento das carac- terísticas ou das linhagens e é possível com outros métodos que não a mera compa- ração dos grupos entre si. Um dos métodos mais conhecidos para esta inferência é o uso da paleontologia, ou estudo dos fósseis (Fig. 3). Fósseis são organismos já extintos mas que deixaram testemunhos de sua existência, preservados em sedi- mentos ou em âmbar (a resina que sai de algumas árvores e se solidifica, às vezes com um animal envolvido por ela – você assistiu “Parque dos Dinossauros”, não?). Pode-se estimar, por exemplo, a data de aparecimento do primeiro vertebrado, por meio do fóssil mais antigo que possua vértebras que, no caso, é do início do período Cambriano, um período geológico de 540 milhões de anos atrás. Os primeiros animais surgiram há 600 milhões de anos, no Pré-Cambriano. Haja evolução, não? Desde seu surgimento, diferenciaram-se em muitas linhagens e colonizaram os mais diversificados ambientes da Terra. Algumas dessas linha- gens estão totalmente extintas e delas conhecemos somente os fósseis. Todo esse processo implicou grandes diferenciações, um exaustivo e infindável processo de mudança e seleção das linhagens. O que vemos hoje, e vamos estudar neste fascículo, é o final deste processo (até o momento, pois a evolução nunca acaba): como e onde os animais vivem, o que isso altera sua morfologia e o que podemos entender sobre sua evolução. Para isso vamos passar por uma série de ambientes. Figura 1. Classificação dos organismos, utilizando um cão como exemplo. As cate- gorias espelham origens. Assim, a origem dos mamí- feros (classe Mammalia) foi anterior à origem da famí- lia dos canídeos (Canidae), que inclui o cão (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 9).    -  heterótrofos, outros com afinidades vegetais, possuindo plastos com pigmen- tos fotossintetizantes, como é o caso da Euglena. Há a hipótese de que esses plastos sejam uma associação especial entre uma célula eucariótica com procariotos tais como as algas azuis (cianobactérias). Mas há alguns que são heterótrofos e autótrofos, ou seja, que têm características animais e vegetais! Neles, os responsáveis pelas funções são as organelas (Fig. 4). E eles não devem nada a nenhum animal, isto é, conseguem dar contas da mesmas ne- cessidades que um animal multicelular tem! A distinção dos grupos de protistas está relacionada ao tipo de estrutura que usam para sua locomoção (Fig. 5): flagelados, ciliados, amebas (utilizam pseu- dópodes, ver Fig. 4) e esporozoá- rios (têm locomoção restrita, sem estruturas especiais). Você já ouviu falar em algum protista? Certamente, sim! Eles estão intimamente associados ao seres humanos, sendo notórios causadores de diversas doenças (Quadro 1). Estas doenças fazem com que estes organismos pos- suam particularidades em seus ci- clos de vida. Há alguns ciclos de vida de protistas que são extre- mamente complexos, muito mais que o nosso ciclo. Ou seja, temos de desmistif icar nossa soberba de sermos biologicamente mais importantes ou complexos que os outros organismos. Há protistas parasitas entre os flagelados (a doença de Chagas é causada por Trypanosoma cruzi; a leishmaniose ou úlcera de Bauru por Leishmania; a vaginite ou tricomoníase por Trichomonas vaginalis; a giardía- se por Giardia lamblia), entre as amebas (amebíase por Enta- moeba coli) e entre os esporozoários (toxoplasmose por Toxoplasma gondii; malária por Plasmodium spp.1 ) (Quadro 1). 1 - http://www.editorasaraiva.com.br/biosonialopes/htm/esquemas.htm [animação sobre ciclo de vida do Plasmodium] Figura 5. Exemplos de pro- tistas, incluindo flagelados (por exemplo, Trypano- soma), ciliado (por exemplo, Paramecium) e amebas (por exemplo, Amoeba) (segun- do Amabis & Martho, 1985, p. 51). Figura 4. Uma ameba de vida livre com suas orga- nelas para digestão (va- cúolo digestivo), osmorre- gulação (vacúolo contrátil), reprodução (núcleo) e loco- moção (pseudópodes) (se- gundo Amabis & Martho, 1985, p. 52).   A malária é uma das doenças infecciosas mais importantes que atingem os humanos. O ciclo do parasita é determinado pela presença dos hospedei- ros: a reprodução sexuada ocorre no mosquito e a assexuada, no ser humano. Esta reprodução asse- xuada é intensa, fazendo com que haja grande au- mento periódico no número de indivíduos que, quando rompem as hemácias, liberam seus resídu- os e causam episódios de febre e calafrios caracte- rísticos (Fig. 6). Atividade em classe 2: Em grupo, façam um desenho esquemático de um ciliado (o paramécio, por exemplo). Comparem com a ameba da Fig. 4. Pensem nestes organismos como seres completos que vivem na água doce. A partir dis- so, pensem em quais são suas necessidades biológi- cas e acrescente as estruturas responsáveis por essas em seu desenho. Discutam e pesquisem em seus li- vros didáticos. Quadro 1. Comparação entre os diversos tipos de doenças causadas por alguns protistas parasitas de seres humanos (protozooses). São apresentados o nome da doença, seu causador e grupo a que pertence, sintomas característicos, forma de contágio e profilaxias. Figura 6. Ciclo do Plasmodium, causador da malária. No canto inferior, à direita, está representado o gráfico de temperatura do doente em relação ao tempo. Tente explicar este gráfico em um texto (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 61.    -  Atividade extra 2: Considerando os protistas parasitas Plasmodium, Trypanosoma e Entamoeba, compare seus ciclos de vida com relação ao número de hospe- deiros, filos a que pertencem estes hospedeiros e principais regiões ou ambi- entes em que ocorrem no Brasil. A vida começou no mar. E o surgimento dos animais também. A partir de então, na evolução animal, o ambiente marinho continuou com o maior nú- mero de linhagens (Fig. 7). Atualmente, apenas 6% dos filos não têm nenhum representante marinho. Dos filos com maior número de espécies (poríferos1 , cnidários2 , platelmintes, nematódeos, moluscos, anelí- deos, artrópodes, equinodermos e vertebrados), todos têm espécies que vivem no mar. Mas como é viver no mar? A primeira coisa a se con- siderar é onde se vive, se sobre o substrato (bentos) ou na coluna d’água (plâncton e nécton). Isso tem implica- ções óbvias sobre a locomoção e o sistema nervoso (SN) com seus órgãos dos sentidos (OS). Tomemos alguns exemplos de animais bentônicos: uma esponja (Fig. 8A) é séssil (isto é, não se desloca), e não conta com SN nem OS. Porém, por mais incrível que possa parecer, uma esponja tem movimento em suas células, que ela utiliza para regular a quantidade de entrada de água, por exem- plo. Como é possível ter movimento sem sistema nervo- so? Já uma anêmona (Fig. 8B), que também é séssil, tem SN na forma de uma rede neural e conta com estruturas sensoriais esparsas, uma vez que, por ter uma simetria radial, recebe estímulos ambientais de todos os lados. Um molusco gastrópode (como um caramujo marinho; Fig. 8C) já é vágil, isto é, move-se por meio do deslizamento ciliar sobre o muco produzido, e isso está relacionado à sua simetria bilateral com uma concentração de células nervo- sas (gânglios) e OS na região anterior, que é a que explora o ambiente. Igual- mente bilaterais, caranguejos (Fig. 8D) são bastante ativos, locomovendo-se por intermédio de seus apêndices articulados com intrincada musculatura, mas mantêm um SN cerebral e OS na região anterior (mesmo andando de lado!). Por fim, um lírio-do-mar (Fig. 8E) também tem a capacidade de ser vágil, embora seja pouquíssimo ativo no meio. É curioso que o lírio também apresenta simetria radial e, assim como a anêmona, ele apresenta OS esparsos e SN em rede neural. A vida no mar: o bentos Unidade 4 Organizadores Paulo Takeo Sano Lyria Mori Elaboradores Antonio Carlos Marques 1 - http://www.ufba.br/~zoo1/porifera.html [biologia e aspectos gerais dos poríferos]. - http://acd.ufrj.br/labpor/1-Esponjas/Esponjas.htm [informações gerais, classificação, ecologia e importância econômica]. 2 - http://www.ufrpe.br/lar/index3.html [informações sobre recifes de corais, importantes formações de cnidários]. Figura 7. Proporção de filos do reino animal segundo o ambiente em que vivem.    -  Com essa pequena amostra da diversidade bentônica, po- demos concluir que a morfologia está relacionada ao ambiente, mas está também limitada pela história evolutiva da linhagem a que pertence o organismo (Fig. 9). Por exemplo, cnidários e lírios-do-mar são radiais e isso implica que suas linhagens sobreviventes atuais ‘sintam’ o ambiente que as cerca vindo de todos os lados, daí um SN em rede e OS esparsos. Para este tipo de vida (séssil), em especial para animais que vivem em locais com correntes vindas de todas as direções, a simetria radial é bastante eficiente. No entanto, esses animais contam com o acaso para encontrar seu alimento – eles somente têm alimento quando este é trazido pela corrente de água. Já moluscos e artrópodes são bilaterais e exploram o ambiente sempre com a mesma região (a anterior). A exploração ativa do ambiente com os órgãos dos sentidos evita a passividade da simples “chance” de se encontrar o alimento ou não. Além disso, quando encontram o alimento, esses animais apresen- tam sua boca também na região bem anterior, junto dos OS, o que facilita a ingestão. A simetria e o hábito de vida de um organismo nem sempre interferem, no entanto, no tipo de alimentação. Uma esponja séssil é filtradora, isto é, filtra seu alimento a partir da água, com partículas em suspensão, que entra por seus poros. Uma anêmona é uma predadora de pequenos animais do plâncton, caçando-os com seus nematocistos. O lírio-do-mar é um comedor de alimentos que estão suspensos na água (suspensívoro), utilizando para isso seus braços e pés ambulacrários. Um molusco gastrópode pode ser predador ou herbívoro, raspando as algas com sua rádula. Por fim, um caranguejo pode ser um detritívoro, buscando ativamente restos orgânicos para se alimentar. O hábito alimentar, portanto, é uma conjunção de dois fatores: (a) a evolução do grupo que inclui o organis- mo e (b) o seu ambiente. Todos fatores morfo-fisiólogicos, na realidade, são assim: embora determinados por uma forte carga evolutiva (hereditária), apre- sentam uma certa maleabilidade adaptativa a determinadas condições. Lembra da esponja? Deixamos no ar a pergunta sobre movimento sem sis- tema nervoso. As esponjas (Fig. 10) são os animais mais simples que existem. Basicamente, elas são uma combinação de diversas células, com funções dife- rentes, que “vivem juntas”. Se um protista, uma única célula, pode ter movi- mento, porque não poderiam existir os mesmos mo- vimentos em uma esponja, não é mesmo? O que sur- preende é a maneira como o sinal do movimento é transmitido de uma célula para outra. Isso nos faz pensar que há muitas soluções apresentadas pelos Figura 9. Uma proposta simplificada de filogenia para os animais. Na árvore filogenética estão marcadas as caracterís- ticas relacionadas à simetria e ao sistema nervoso dos organismos. Para ler a árvore, você deve proceder como na Fig. 2. A simetria radial com SN em rede esteve na base dos animais, logo após o surgimento de Porifera. Este é o padrão que se manteve em Cnidaria, mas foi modificado antes do surgimento dos Platyhelminthes – todos os animais surgidos desde então são bilaterais. No entanto, os Echinodermata apresentam uma reversão desta característica, voltando à condição primitiva de simetria e SN. Figura 8. Alguns exemplos de animais bentônicos ma- rinhos. A, uma esponja (filo Porifera); B, uma anêmona- do-mar (filo Cnidaria, classe Anthozoa); C, um caramujo marinho (filo Mollusca, clas- se gastropoda); D, um caran- guejo (filo Arthropoda, clas- se Crustacea – note que está sobre um cnidário co- ral-mole, que está com os pólipos fechados). E, um lí- rio-do-mar (filo Echinoder- mata – note que ele tam- bém está sobre um coral- mole, mas desta vez com os pólipos abertos).   organismos para perguntas semelhantes. A transmissão de impulsos, na forma mais comum que conhecemos, é através da passagem de estímulos neurais de célula nervosa para célula nervosa (neste caso, de neurônio para neurônio). Mas, vendo a esponja, compreendemos que esta não foi a primeira forma de se resolver a questão de como transmitir o estímulo, e nem é a única. Atividade em classe 4: Na Fig. 9, identifique os filos animais que são sésseis e discuta, em grupo, quais são as adaptações para este hábito de vida. Atividade extra 4: Os animais marinhos es- tão na moda. Ao menos dois grandes sucessos estiveram em nosso cotidiano nos últi- mos tempos: a série “Bob Esponja” e o filme “Procu- rando Nemo”. Neles, apesar da descaracterização de cer- tos aspectos da biologia dos personagens (isto é, ignoran- do esponjas que falam ou têm olhos), há diversos aspectos retratados de sua morfologia e biologia. Assis- ta a um desses desenhos e enumere os organismos marinhos que você encon- trar, relacionando o que é procedente e o que é improcedente. Para balizar suas observações, utilize seu livro ou caderno de zoologia. Faça uma tabela confor- me o modelo sugerido abaixo para o próprio Bob Esponja (Porifera). Figura 10. Esquema que mostra os tipos celulares básicos que compõem a es- ponja: pinacócitos (células de revestimento), porócitos (para entrada d’água), espí- cula (feita pelos esclerócitos, para sustentação), amebó- citos (digestão, transporte e reprodução) e coanócito (alimentação). No detalhe, aparece um corte da espon- ja com sua organização (se- gundo Amabis & Martho, 1985, p. 115).    -  Uma vez orientados, os planctontes se movem na massa d’água a partir de ação muscular. Para ajudar, alguns têm uma morfologia que os auxilia a boiar, como no caso das formas semi-esféricas das medusas (Fig. 11C) ou a pre- sença de um grande número de cerdas (como os artrópodes copépodes). Boi- ar passivamente é uma estratégia de vida interessante porque diminui o gasto de energia envolvido com a natação. Embora possa não parecer, boiar é um tipo de estratégia bastante requintado, pois permite também que o planctonte regule a altura em que deseja estar na coluna d’água. Com essas condições estabelecidas, os planctontes podem então fazer uma procissão vertical na coluna d’água, denominado migração vertical. Atividade em classe 5: Em grupo e baseados na Fig. 3, listem os filos animais que têm larvas de que vocês se lembram. Feito isso, comparem em que ambiente estão estas larvas, consultando livros didáticos e discutindo com seu monitor. Compare, mesmo que grosseiramente, uma larva terrestre e uma de água salgada, de grupos diferentes. As características destas larvas estão também presentes nos adultos do mesmo grupo? Atividade extra 5: Você já visitou o mercado municipal de São Paulo ? Vá visitá-lo e, em especial, conheça a seção de frigoríficos marinhos. A variedade de formas ali encontrada é fantástica, incluindo representantes de diversos filos animais. Todos são alimentos do ser humano. Detenha-se na morfologia dos animais, desde os bizarros peixes de profundidade até a leveza dos mariscos (bivalves). A seguir, preencha a tabela abaixo para cada organismo que você identificar. O exemplo demonstrado é o camarão. As informações sobre os organismos que você encontrar podem ser acessadas em um livro básico de biologia do ensino médio. A construção do quadro auxilia no treino de observação e memorização das características destes animais. A vida no mar: o nécton Unidade 6 Organizadores Paulo Takeo Sano Lyria Mori Elaboradores Antonio Carlos Marques O nécton, assim como o plâncton, também vive na coluna d’água. O plânc- ton, embora tenha capacidade de nadar, inclusive em suas migrações verti- cais, é incapaz de sair da grande massa d’água (corrente) em que vive. Ou seja, o plâncton de uma determinada corrente, como o que vive nas águas quentes que passam por nossa costa no sentido norte-sul (corrente do Brasil), não tem capacidade de sair desta corrente. O nécton, entretanto, tem uma maior capacidade de natação, podendo “furar” as correntes em que se encon- tra. Claro que esta movimentação implica maior gasto de energia individual, acompanhado de um sistema especializado para isso. Mas quem são os representantes do nécton? Sem dúvida, os mais conheci- dos são os peixes (Fig. 13A) que, em seus cardumes, singram correntes ao redor do mundo. Mas há outros organismos, dentre os quais podemos desta- car, por exemplo, as baleias e as tartarugas (Fig. 13B). Ambas migram das áreas de reprodução para as de alimentação. Por exemplo, a baleia jubarte vem do sul para buscar seu refúgio reprodutivo no arquipélago dos Abrolhos. A migração para pontos específicos é um comportamento comum observado em diversos grupos, tais como os peixes (salmões, por exemplo) e organis- mos não aquáticos (diversas espécies de aves, por exemplo). A maior capacidade de natação dos peixes está rela- cionada ao grande desenvol- vimento muscular, com pa- cotes de músculos (miô- meros) ao longo de seu tron- co e sua cauda, e da morfo- logia hidrodinâmica que apre- sentam. As contrações mus- culares alternadas do corpo do peixe fazem com que este ondule, empurrando o animal para frente. Porém, é notável que a célula muscular do peixe tenha a mesma estrutura que a da lesma, um organismo molusco tão lento. As diferen- ças entre a velocidade destes organismos estão, portanto, em outros fatores. Um deles é a própria organização em miômeros, como já descrito. Há também o fato de que os moluscos têm o sistema circulatório aberto, isto é, o fluido sangüíneo que leva nutrientes e oxigênio essenciais para a rapidez na loco- moção, percorre o corpo através de espaços entre os tecidos. Já nos peixes (na realidade em todos os vertebrados), a circulação do sangue é mantida dentro de vasos, em um sistema circulatório fechado, que permite uma velocidade de circulação – e conseqüente distribuição dos componentes – muito mais rápida. Figura 13. Exemplos de ani- mais nectônicos. A, um peixe; B, uma tartaruga marinha que, eventualmente, sai da água.    -  É comum encontrarmos grandes predadores no nécton, os quais têm que viver próximos de suas presas em um equilíbrio dinâmico. As presas desses animais são organismos do próprio nécton ou do plâncton que, em sua maior parte, vivem nas águas mais próximas do continente, na parte que está imersa na água do mar, conhecida como plataforma continental. Um exemplo de relação entre o nécton e o plâncton são as baleias de barbatana, que filtram milhões de litros d’água para conseguir seu alimento, um crustáceo planctônico chamado krill, parecido com o camarão. Estima-se que extensas populações de baleias consomem cerca de 77 milhões de toneladas de krill por ano. Esses dados nos fazem imaginar a taxa reprodutiva do crustáceo: é altíssima. Para sua reprodução e para manter esta enorme população, tal crustáceo também precisa de muita energia, em seu caso obtida do fitoplâncton, base da cadeia marinha. As barbatanas das baleias são a ponta do iceberg de uma enorme evolução morfológica relacionada à alimentação. Essas estruturas substituem os dentes e servem para filtrar o plâncton. Isso demonstra incrível adaptação e capacidade para dar energia, por exemplo, a uma baleia azul, o animal mais pesado que já viveu na Terra. Se compararmos, veremos que nem todas as baleias têm barba- tanas. Há as que retiveram um padrão mais comum e ancestral nos mamíferos, os dentes propriamente ditos, como as conhecidas cachalotes e orcas. Boa parte da história dos mamíferos pode ser contada por estas estruturas, que são teste- munho de sua longa evolução, que modificou diferencialmente incisivos, mo- lares, caninos etc. Por isso, que há uma grande diversidade de dentes entre os grupos de mamíferos. Por exemplo, os carnívoros (cães, onças, lontras, ursos, guaxinins, entre outros) apresentam dentes afiados adaptados para dilacerar carne, diferentes dos longos incisivos dos roedores (ratos, esquilos, capivaras, entre outros), ou dos grandes e complexos molares dos herbívoros, como os artiodátilos, por exemplo (bois, porcos, veados, entre outros). Você reparou que até agora só foram citados vertebrados no nécton? O único invertebrado marinho considerado nectônico é a fantástica lula gigante, com até 18 m de comprimento! Assim como os peixes, a lula tem uma muscu- latura muito desenvolvida e forma hidrodinâmica, como bem sabe quem já sa- boreou esse molusco. Mas ela não se locomove com ondulações do corpo – ela deixa que a água entre em uma ampla cavidade abaixo de seu manto e, então, contrai fortemente o corpo criando um forte jato d’água que é direcionado por um sifão, empurrando-a para o lado oposto. É a jato-propulsão. Atividade em classe 6: Os sistemas circulatórios abertos e fechados estão presentes diferencial- mente nos diversos grupos animais. Discuta com seus colegas como se orga- niza este sistema, quem impulsiona o fluido sangüíneo, por onde este passa e quais suas principais funções. Atividade extra 6: Um desafio para você pesquisar: animais com sistema circulatório aberto tendem a ser mais lentos que os que possuem sistema circulatório fechado. Mas há pelo menos uma importante exceção: os insetos. Insetos têm o sistema circulatório aberto, mas são tão ativos que até conseguem voar. Como esse paradoxo é resolvido neste caso? Se a passagem do ambiente marinho – onde surgiram a vida e os animais – para o de água doce, já ofereceu uma série de desafios, a saída total da água é ainda mais desafiadora. Diversos grupos animais conquistaram o ambiente terrestre, tais como platelmintes, nematódeos, moluscos, anelídeos e artrópodes (Fig. 15). Todas estas conquistas foram inde- pendentes, isto é, feitas em tempos diferentes, sendo convergências a um tipo de ambiente. Para conquistar a terra há que se solucionar os problemas de sustentação do corpo e loco- moção, de respiração, excreção, reprodução, órgãos sensoriais, obtenção de água, entre mui- tos outros. Alguns grupos, como os artrópodes, tiveram várias conquistas independentes do ambiente terrestre, como ocorreu para as ara- nhas, os crustáceos e os miriápodes/insetos. Dentre os insetos ocorreu ainda um retorno de diversos grupos ao ambiente aquático, seja na fase jovem ou adulta. Mesmo com a transição para a terra, di- versos grupos continuaram muito dependen- tes da umidade. Os platelmintes, as minhocas (anelídeos) e as lesmas (moluscos) só vivem em ambientes bastante úmidos, porque eles de- pendem de grande umidade na sua epiderme para fazer as trocas gasosas, processo em que as células obtêm o oxigênio (O 2 ) necessário para a respiração celular e eliminam o gás car- bônico (CO 2 ) resultante dessa mesma respira- ção. Este tipo de troca gasosa é primitivo, já que ocorre nos grupos aquáticos, como em esponjas e cnidários, além dos ancestrais platelmintes, que também viviam na água e nos quais há difusão simples por toda a superfície externa do animal. Mas a difusão só é efetiva se a distância de uma célula qualquer até a superfície externa com oxigênio for bem pequena, limitando sua existência aos animais menores; caso contrário, o oxigênio não chega em todos os pontos do corpo. Porém, em alguns orga- nismos, há difusão em uma região específica destes organismos, a qual é A conquista do ambiente terrestre pelos invertebrados Unidade 8 Organizadores Paulo Takeo Sano Lyria Mori Elaboradores Antonio Carlos Marques Figura 15. Alguns exemplos de invertebrados terrestres. A, uma aranha (Arthropoda, Arachnida), camuflada na flor que ela habita. B, um cara- mujo (Mollusca, Gastropoda). C, um diminuto nematódeo. D, um besouro (Arthropoda, Coleoptera). E, um escorpião (Arthropoda, Arachnida). F, uma planária terrestre (Pla- tyhelminthes).    -  bastante vascularizada, isto é, bastante irrigada por sangue. Nesta região, o sangue chega dos tecidos do animal trazendo o CO 2 de sua respiração celular e, ao encontrar a superfície externa oxigenada, absorve O 2 . Nos animais aqu- áticos que não têm difusão por todo o corpo, há sistemas branquiais diversos que são, em geral, evaginações de paredes finas e também bastante irrigadas, o que permite que o sangue se oxigene e distribua este O 2 para o corpo através do sistema circulatório. Isso acontece pela presença de carregadores de CO 2 / O 2 conhecidos como pigmentos respiratórios, dos quais o mais conhecido talvez seja a hemoglobina. Os pigmentos respiratórios ligam-se ao O 2 quando a concentração deste é alta (nas regiões de respiração) e desligam-se do mes- mo quando é baixa (nos tecidos com alta concentração de CO 2 ). Mas e a respiração nos animais terrestres? Nos artrópodes terrestres, a respiração pode ser por meio de pulmões (como na maioria dos aracnídeos) ou por um engenhoso sistema traqueal, como nos insetos. Este sistema con- siste de túbulos que se ramificam diversas vezes, penetrando nos tecidos dos insetos de tal forma que também garantem que todas as células estejam a uma distância bem pequena do O 2 , possibilitando as trocas. Essa independência do sistema respiratório em relação ao circulatório, que nos insetos é aberto, é que permite que sejam animais tão ativos conseguindo, inclusive, voar. Outro problema que há no ambiente terrestre é que a água passa a ser um item valioso. Evidentemente que os organismos terrestres continuam precisan- do de água para seu metabolismo. Se ela é valiosa, é bastante importante ser eficiente em mantê-la. Uma das formas é controlar seu gasto na excreção do nitrogênio. Os invertebrados aquáticos excretam nitrogênio na forma de amô- nia, um composto altamente tóxico que precisa de muita água para ser diluído, passado ao meio externo pela superfície do corpo ou pelas brânquias. Precisar de muita água não é problema no ambiente aquático, mas no terrestre significa- ria um luxo com o qual os animais não podem arcar. Assim, invertebrados ter- restres excretam nitrogênio principalmente na forma de ácido úrico, que é inso- lúvel e relativamente atóxico, precisando assim de uma quantidade mínima de água para ser eliminado. Nos insetos, o ácido úrico é eliminado junto com as próprias fezes do animal, significando uma economia ainda maior de água. Os artrópodes também apresentam um esqueleto externo (exoesqueleto) duro, composto por um polissacarídeo chamado quitina, algumas vezes im- pregnado por carbonato de cálcio, como em crustáceos. Este esqueleto com uma cutícula externa, impermeável, é também muito importante para evitar a perda d’água pelos artrópodes terrestres em diversas fases de seu ciclo, desde seu ovo, que já é envolto por uma cutícula. Há também outra importante adap- tação para a conquista do ambiente terrestre relacionada ao esqueleto. Além de atuar contra a dessecação, na proteção contra os predadores e, junto com os músculos, proporcionar uma grande mobilidade e atividade aos artrópodes, o exoesqueleto provê a sustentação necessária ao corpo do artrópode. É difícil imaginar um animal terrestre sem algum tipo de sustentação efetiva porque, se não houvesse algum tipo de esqueleto, o animal não teria forma definida, nem condições de se deslocar. Seria como uma barraca de camping em que só há o tecido e não há a armação. Para comparação, no ambiente aquático, o esqueleto é, muitas vezes, o próprio corpo do animal cheio de líquido (em geral água), como acontece com as hidras e águas vivas, que são cnidários (Fig. 16).   Atividade em classe 8: Liste todos os artrópodes que você lembrar e, em grupo, discuta quais características estes grupos têm em comum. Atividade extra 8: O Instituto Butantan tem um museu com uma interessante exposição de artrópodes, especialmente os venenosos, muitos mantidos vivos. Se tiver opor- tunidade, visite o Instituto Butantan e compare ou complemente a lista de artrópodes que você fez em classe. Você verá que todos os artrópodes têm esqueleto externo (ou exoesqueleto). Compare este esqueleto com os dos ou- tros grupos, complementando a tabela abaixo. Figura 16. Comparação entre dois esqueletos. A, uma medusa possui um esqueleto hidrostático, ou seja, em que o volume de água dá a forma ao corpo. B, de maneira bem diferente, um besouro possui um exoesqueleto rígido de quitina.    -  uma certa dependência do meio aquático para a reprodução. As larvas têm formas semelhantes às dos peixes, inclusive ainda respirando por brânquias, na maioria das vezes perdidas após a metamorfose para a forma adulta. A partir deste ponto (dos répteis), há uma total independência do meio aquático para a reprodução por meio do incremento do ovo. Um dos maiores proble- mas era a dessecação do ovo que, então, passou a contar com uma casca. Essa casca envolvia os estágios em desenvolvimento, fornecendo proteção e con- dições de desenvolvimento dos embriões. Uma dessas condições é suprida pelo âmnion, que cria “condições aquáticas”, dentro do ovo, para o desenvol- vimento embrionário. Devido a esta estrutura, o grupo formado por répteis, aves e mamíferos leva o nome de Amniota. Uma segunda membrana do ovo é o alantóide, que permite ao embrião respirar e, ao mesmo tempo, serve para a excreção dos produtos nitrogenados do metabolismo. O ovo foi mantido nas aves mas perdido nos mamíferos, em que a maioria tem desenvolvimento embrionário no interior do corpo da mãe, dentro da placenta. Atividade em classe 9: Em grupo, discutam quais são as diferenças entre o ambiente aquático e terrestre e como essas diferenças podem ter influenciado a evolução dos ver- tebrados. Atividade extra 9: Um outro local muito interessante para se visitar, neste caso para observar a diversidade de vertebrados, é o Zoológico de São Paulo1 . Se tiver a oportu- nidade de visitá-lo, anote os nomes dos animais e os grupos a que pertencem. Detenha-se nos animais por alguns minutos e observe sua morfologia e seu comportamento. 1 - http://www.zoologico.sp.gov.br/ [página do zôo de São Paulo, com informações sobre répteis, aves e mamíferos]. Parasitoses humanas Unidade 10 Organizadores Paulo Takeo Sano Lyria Mori Elaboradores Antonio Carlos Marques Interações animais incluem doenças, em uma relação que chamamos de parasitismo. Essas doenças podem ser manifestadas como endoparasitismo (quando o parasita está dentro do corpo do hospedeiro) ou ectoparasitismo (fora do corpo do hospedeiro), esta última comum com insetos, como piolhos e pulgas, por exemplo. Como é resultado de uma história evolutiva comum, o parasita foi selecio- nado para interagir com seu hospedeiro. Assim, há uma dinâmica histórica (isto é, ao longo de gerações) entre parasita-hospedeiro: quando um cria siste- ma de infecção (por modificação de sua anatomia, fisiologia etc.), o outro cria uma defesa, e assim por diante. Essa concatenação das histórias reflete-se nos ciclos de vida do parasita, que são bem variados. O conhecimento do ciclo de vida nos ajuda na prevenção, ou profilaxia, contra esses parasitas. Em termos gerais, a prevenção está, principalmente, em conseguir quebrar o ciclo de vida do parasita, em alguma fase. Platelmintes e nematódeos estão entre os grupos animais mais importantes relacionados a parasitoses humanas. Para se ter uma idéia, os maiores castigos da humanidade são a malária (ver Unidade 2), as verminoses causadas por nematódeos e a esquistossomose. Os platelmintes, ou vermes achatados, têm vários representantes parasitas do ser humano. Dois grupos têm grande importância médica: trematódeos e cestóides. Ambos têm ciclo de vida indireto, com fases em dois hospedeiros, o definitivo (aquele em que ocorre a reprodução sexuada), e o(s) intermediário(s) (em que transcorrem as fases larvais). Dentre os trematódeos, o representante mais relevante do grupo, em ter- mos médicos, é o esquistossomo, causador da esquistossomose, uma parasitose do sangue humano. Há algumas espécies desse grupo no mundo. No Brasil, existe o Schistosoma mansoni. Seu hospedeiro intermediário é um caramujo do gênero Biomphalaria, que vive em corpos de água pouco agitada e é infes- tado por uma fase larval do esquistossomo (miracídio). Dentro do caramujo há reproduções assexuadas que aumentam o número de indivíduos do parasi- ta (fase de esporocisto). Quando saem do caramujo, as larvas (agora denomi- nadas cercárias) nadam nos lagos e infestam a pessoa que estiver nadando ou andando em um lago, por penetração ativa através da pele. Essa penetração pode causar uma coceira local e, por isso, esses corpos d’água são popular- mente conhecidos como “lagoa de coceira”. No ser humano, os esquistossomos    -  desenvolvem-se no fígado até que os adultos se dirigem às vênulas do mesentério do intestino, onde se reproduzem. Os ovos atravessam a parede do intestino, causando ulceração e diarréia sangrenta com dor abdominal. No interior do intestino, os ovos são eliminados com as fezes que, se inadequada- mente dispostas ou tratadas, podem atingir os corpos d’água, recomeçando o ciclo. A melhor profilaxia está na educação das pessoas e no tratamento adequado de seus de- jetos, como rede apropriada de esgotos; uma segunda profilaxia se relaciona à tentativa de controle biológico do hospedeiro intermediá- rio, por exemplo (Fig. 19). Dentre os cestóide, outro platelminte para- sita muito comum é a tênia. No caso do ser humano, há duas tênias muito importantes em termos médicos, a do boi (Taenia saginata) e a do porco (Taenia solium). Os animais adultos vivem fixos às paredes do intestino humano por meio de ventosas e/ou ganchos, drenando ali- mentos. São hermafroditas e, portanto, não têm problemas com relação a encontrar parceiros para reprodução. Os ovos são eliminados no ambiente junto com as fezes do hospedeiro. Porcos ou bois podem ingerir estes ovos, e a tênia (larva oncosfera) atravessa a parede in- testinal para cair na circulação, até que se aloje em um músculo (fase de cisticerco). Se ingerirmos essa carne com cisticercos, crua ou mal-passada, eles se ancoram na parede intestinal, fechando o ciclo. As profilaxias estão no tratamento adequado dos dejetos, na fiscalização so- bre a qualidade da carne comerciali- zada e em não ingerir carnes cruas ou mal-passadas. Para a tênia do porco, se, por acaso, uma pessoa ingere os ovos que estão no am- biente (por exemplo no chão ou junto ao capim), o cisticerco se aloja na musculatura ou em órgãos vi- tais (coração, cérebro etc.), causan- do uma doença chamada cisticer- cose, que pode ser fatal. Neste caso, hábitos higiênicos podem evitar o contágio (Fig. 20). Os nematódeos também são ver- mes muito abundantes que incluem um grande número de parasitas. Dos nematódeos infecciosos de seres humanos, há o Ancylostoma duode- nale e Necator americanus (causa- dores do amarelão); Trichinella spiralis (causadora da triquinose), Enterobius vermicularis (causador da oxiurose) e Wuchereria bancrofti Figura 19. Esquema do ciclo de vida do esquistossomo (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 142). Figura 20. Esquema do ciclo de vida da tênia do porco (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 144)