Diversidade dos organismos na Botânica, Notas de estudo de Química

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Nome do Aluno Botânica Organizadores Paulo Takeo Sano Lyria Mori Elaboradores Gregório Ceccantini Fabíola Bovo Mendonça Biologia 6 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 Apresentação da área Antes de virar estas páginas, faça uma pausa... Você se dá conta que, nesse exato momento, enquanto seus olhos percor- rem cada letra deste texto, milhões de informações chegam até você pela reti- na? Pense nisso! Pense também que essas informações, para saírem do papel e alcançarem as células nervosas de seu cérebro, percorrem um caminho longo e fantástico! Caminho que pode começar muito antes do que a gente vê... Pode começar quando essa folha de papel era ainda uma árvore, que fazia parte de uma floresta, que por sua vez abrigava outras árvores e inúmeros animais... Você consegue enxergar tudo isso através dessas páginas? Sim? Não? Vamos ajudá-lo: é sobre essas coisas tão próximas de você que vamos falar aqui... Você vai saber um pouco mais sobre a célula e seus componentes; sobre o funcionamento de cada uma e do organismo que elas compõem. Aprenderá a respeito de como os seres vivos se organizam e se distribuem nesse nosso planetinha azul. Vamos falar de plantas e de bichos, de vírus e bactérias, de fungos e do ser humano. Sim, do ser humano, de você inclusive! Como você funciona por dentro e por fora. Como suas ações podem ter resultados que vão muito além daqueles que se espera. E já que falamos de resultados, esperamos que os seus, durante a vida, sejam os melhores! Estamos aqui para colaborar com isso... Porém, não se esqueça: depende muito mais de você! Nós, aqui, só vamos direcionar um pouco seu olhar para algumas coisas importantes, mas quem vai enxergar, de fato, é você! Portanto, não confie só no que está ao longo dessas páginas. Vá além! Leia muito! Jornais, revistas, coisas sobre ciências e sobre o mundo - afinal, ele é grande demais para caber em alguns fascículos! Não se esqueça que acumular conhecimento é o ganho mais efetivo que se pode ter: não se desgasta e ninguém nos tira! Conte conosco durante essa tarefa. Pode estar certo: torcemos por você!   sintéticos (viscose, poliéster etc) e outros são de origem vegetal, como o algodão, que é a fibra que envolve a semente do algodoeiro (Gossypium hisutum) (Figura 1.2). 3) Agora converse com seus colegas e faça uma lista dos produtos vegetais usados para fazer tecidos. Lembre-se que há fibras mais grossas, como o sisal e o buriti, usadas em artesanato e também usadas por nós. Faça uma lista de fibras, lembrando que podem ocorrer em esteiras, vassouras, cestas etc. 4) E nos sapatos? Há algo de vegetal? Depois de pensar em tudo isso, não te dá uma vontade de comer um chocolate? É fácil reconhecer que a alface é um vegetal, mas isso não ocorre com todos os alimentos dessa origem. O chocolate, por exemplo, é feito com a gordura extraída da semente do cacaueiro (Teobroma cacao), muito cultivado na Bahia, mas que foi descoberto pelos astecas, no Méxi- co, há muitos séculos. 5) Quais outros alimentos da sua rotina são vegetais ou de origem vegetal? Faça listas dessas duas categorias. Procure lembrar de alimentos como os cereais matinais, a mar- garina, o tofu, bem como de outros cuja origem vegetal não é tão óbvia. A CLASSIFICAÇÃO Você pode não perceber, mas estamos o tempo todo classificando o mundo à nossa volta: classificamos filmes em comédia, drama, romance ou aventura; classificamos a comida em doce ou salgada, e entre essas as que não gostamos e as preferidas; classificamos as pessoas em amigos, conhecidos ou estranhos. Em um supermercado, por exemplo, os produtos estão dispostos de acor- do com uma classificação (Figura 1.3), há corredores em que encontramos os enlatados, outros onde há doces e guloseimas, setores com produtos de ori- gem vegetal, produtos de limpeza etc. Em cada um desses corredores ou seto- res, há também uma organização em sub-grupos; por exemplo, no corredor de higiene pessoal há prateleiras com produtos de banho, produtos para higi- ene dos dentes e assim por diante. Em cada uma dessas prateleiras, os produ- tos ainda estão separados pelo tipo de uso (por exemplo, nos produtos de banho podemos encontrar conjuntos de sabonetes e xampus). Além disso, em Fig 1.2 - Algodoeiro com fibras que envolvem a se- mente. (Foto de Gregório Ceccantini). Figura 1.3 – Hierarquia de produtos de higiene em um supermercado.    -  cada um desses grupos, há produtos separados por marca ou tipo de produtos. Podemos observar, então, que há uma hierarquia ou subordinação na forma- ção das classes ou grupos de produtos. Essas classes de produtos foram elaboradas de acordo com critérios de classificação. Nesse exemplo, o critério foi quanto ao uso e às características do produto (higiene pessoal, enlatados, roupas etc.). Se o critério para a clas- sificação dos produtos em um supermercado fosse simplesmente o tipo de material, encontraríamos rolos de algodão próximos ao setor de roupas e não no setor de higiene pessoal e, se ainda o critério de classificação fosse por preço do produto, imagine a confusão! Assim, podemos perceber a importân- cia de escolha de critérios que facilitem e obedeçam a lógica de um dado sistema – no caso o supermercado. Essa mania de classificar e entender o mundo é antiga, e não podia ser diferente com a compreensão do mundo natural. Na Grécia antiga, Aristóteles já tinha a idéia de “organizar” também os seres vivos em grupos. Os animais e plantas já foram classificados de acordo com diferentes cri- térios, como o de utilidade para o homem – os animais e plantas “úteis” e “nocivos” ao homem. Classificações como essa foram percussoras da classi- ficação biológica atual. Como no exemplo do supermercado, na classificação biológica há cate- gorias hierárquicas entre os grupos. A Taxonomia, ciência que estuda a classi- ficação biológica, reconhece as seguintes categorias taxonômicas hierárqui- cas para a classificação de plantas e animais: Reino – Filo – Classe – Ordem – Família – Gênero – Espécie É possível estabelecer uma analogia entre os grupos do supermercado e as categorias taxonômicas. O produto que você leva para casa é equivalente à espécie, a menor categoria taxonômica. As categorias estão subordinadas: várias espécies compõem um gênero, vários gêneros uma família, várias fa- mílias uma ordem, várias ordens uma classe, várias classes um filo e vários filos em um reino (Figura 1.4). Figura 1.4- Categorias taxonômicas do milho e trigo   Para entender o grau de parentesco entre as espécies, o método de estudo mais utilizado atualmente é conhecido como cladística ou análise filogenética (veja o Módulo II de Genética e Evolução). Nesse método, analisam-se as características (caracteres) usando o máximo de informações disponíveis (morfológicas, moleculares, biológicas) sem dar importância maior para uma ou outra, procurando identificar quais são as características exclusivas de cada grupo e que, portanto, servem para caracterizá-lo. Antigamente, os pesquisadores utilizavam critérios pessoais para a classi- ficação biológica, e isso fazia com que a classificação de um grupo de orga- nismos pudesse ser diferente para vários pesquisadores e mudasse em cada nova classificação feita. Atualmente, não se faz mais isso: não há mais esco- lhas pessoais dos caracteres, mas uma busca para utilização do maior número de caracteres disponíveis com uma ponderação lógica. Assim, a tendência é que as classificações atuais fiquem cada vez mais estáveis e seja possível que vários pesquisadores cheguem a um mesmo resultado. É o que se espera de uma análise científica: que os resultados possam ser reproduzidos. Além dis- so, é possível fazer uma hipótese de como foi a evolução do grupo, gerando árvores filogenéticas. Hoje, estamos em um momento de transição e de grande riqueza de des- cobertas nas classificações. Por isso, alguns nomes que todo mundo conhece e que estão consagrados pelo uso, como “gimnospermas” e “dicotiledôneas” tendem a não ser mais usados. Como nem todas as plantas que eram classifi- cadas nesses grupos tiveram o mesmo ancestral, os pesquisadores acreditam que esse não é um bom nome para usar. Esses problemas serão discutidos com mais detalhes a seguir. É importante que você perceba que estamos passando por um momento de transição e de grandes descobertas nas delimitações dos grupos biológicos. A verdade científica está sempre sendo construída: ela é transitória e efêmera. O QUE A BOTÂNICA ESTUDA? 1) O que é Botânica para você? Na época de Linnaeus, e mesmo antes dele, acreditava-se que existiam dois reinos de seres vivos: o reino animal e o reino vegetal. Essa classificação era baseada principalmente em semelhanças visíveis entre os seres, como com- posição, mobilidade e tipo de crescimento. Dessa forma, os grupos como al- gas, plantas e fungos eram incluídos no reino vegetal. Por muitos séculos, esse tipo de classificação permaneceu válida. Com o advento do microscó- pio, no século XVII, foram percebidas diferenças entre células eucariontes e procariontes, e foram descobertos organismos que não se encaixavam bem nos dois reinos, como organismos unicelulares, ou organismos verdes que se moviam e se alimentavam, ou mesmo com células multinucleadas. Essas dife- renças foram importantes e tiveram impacto na delimitação de uma nova clas- sificação, que organizasse os seres vivos de uma forma lógica. Apesar disso, até hoje, por tradição, muitos organismos de reinos diferentes são estudados pela ciência Botânica (cianobactérias, algas, plantas e fungos). Whittaker (1969) propôs o reconhecimento de cinco reinos: Monera com as bactérias (únicos seres procarióticos), Protistas com os protozoários e as algas unicelulares, Fungi com os fungos, Animalia com os animais e Plantae com as algas, os musgos, samambaias e plantas com sementes. Assim, os O científico x o popular O nome cientifico da planta conhecida pelos nomes populares “hortelã” e “menta” é Mentha piperita. Enquanto os no- mes populares são de- signados pela popula- ção, tendo em vista, ge- ralmente, o aspecto, a qualidade ou o empre- go de um vegetal ou animal, os nomes cientí- ficos são designados por pesquisadores ou estudiosos. As plantas podem possuir mais de um nome popular, até mesmo em idiomas di- ferentes, mas possuem um único nome científi- co, cujo uso é universal e padronizado em todo mundo. Desde alguns séculos atrás, os nomes científicos são escritos em latim e destacados do texto, seja pelo uso de itálico, negrito ou su- blinhado. Além disso, o nome científico é com- posto pelo nome do gênero, sempre escrito com a primeira letra mai- úscula, seguido do nome da espécie, sempre em mi- núsculas. Essas conven- ções foram estabelecidas para facilitar a comunica- ção e o entendimento en- tre cientistas e estudiosos.    -  Por suas características e peculiaridades, os fungos foram classificados em um reino só para eles – o Reino Fungi –, que possui grande diversidade de espécies ainda desconhecidas. Os fungos podem ser unicelulares, coloniais, mas a maioria é multicelular e muitos deles apresentam células multinucleadas. Os fungos estão por toda parte. Neste momento, ao seu redor há milhares de esporos, que são células capazes de germinar e dar origem a um novo fungo. Há esporos no ar que você respira, na mesa, na sua pele, no solo – os fungos estão em tudo. Basta que eles achem um lugar propício (alimento com umidade) como um tomate ou pedaço de pão. Se você sofre de asma ou aler- gias, deve sofrer um bocado com os fungos. Em locais empoeirados e úmidos crescem muitos fungos, que se alimentam de restos orgânicos contidos na poeira (como pele e cabelo). Esses fungos soltam milhões de esporos micros- cópicos que flutuam no ar, causando as alergias. Para piorar, servem de ali- mento para ácaros que aumentam ainda mais as reações alérgicas. Junto com as bactérias, os fungos são os principais decompositores da biosfera. Sem eles, a Terra estaria repleta de animais mortos, restos de vegetais e troncos de árvores sem vida. Eles são responsáveis pela ciclagem de nutri- entes – por exemplo, pelo ciclo do carbono. Você, sem perceber, já deve ter participado desse processo. As plantas fazem a fotossíntese, absorvendo o carbono do ar; com ele produzem açúcares (que são compostos formados de carbono e água) que nós e os demais animais ingerimos quando as comemos. Esses açúcares passam a fazer parte do nosso corpo ou saem nas fezes. Os fungos e bactérias decompõem fezes e partes do corpo, oxidando de novo as substâncias com carbono, devolvendo o gás carbônico à atmosfera. Você ain- da está vivo, mas não têm como escapar: você também vai colaborar para fechar o ciclo. Lembra quando aquele pão embolorou e formaram-se sobre ele manchas esbranquiçadas ou esverdeadas? Pois é, essas manchas nada mais são do que fungos, conhecidos popularmente como bolores. Além dos bolores, há tam- bém outros fungos conhecidos: os cogumelos, as orelhas-de-pau, comuns em troncos apodrecidos, e as leveduras como o fermento de pão. Na fabricação de pães, as leveduras (fermento biológico) desenvolvem um papel fundamental para que se obtenha um pão “fofo” e macio. O levedo, ao efetuar a sua respiração anaeróbia (a fermentação), libera gás carbônico (CO 2 ); esse gás faz com que a massa “cresça”. Depois de assado, o pão fica leve e fofo. As bebidas alcoólicas, como a cerveja e o vinho, também utilizam levedu- ras na sua fabricação. Na fermentação alcoólica há a liberação de dois subprodutos: gás carbônico e álcool. No caso dos pães o álcool evapora, en- quanto na cerveja ele fica retido no líquido. Junto com o álcool, formam-se bolhinhas da cerveja e da champagne, que são o gás carbônico resultante da fermentação alcoólica. Além de serem importantes na economia da indústria alimentícia, os fun- gos podem ser parasitas de plantas ou animais. Muitos agentes causadores de doenças de plantações são fungos. A ferrugem do café e a cigatoca-negra da banana são exemplos de fungos que causam grandes prejuízos e exigem o uso de produtos químicos nas lavouras (fungicidas). Além disso, são os cau- sadores das micoses humanas, como o pé-de-atleta e a frieira. Você já viu peixinhos de aquário com um tufo parecido com algodão crescendo no cor- po? Também é uma micose.   O sexo dos fungos A reprodução dos fungos pode ser assexuada (por esporos ou fragmenta- ção de partes do fungo) ou sexuada (envolvendo a troca de material genético e liberação de esporos). Na reprodução sexuada, há o encontro de duas hifas sexualmente compatíveis, que juntam seus núcleos. Após esse encontro, elas desenvolvem-se juntas e formam, geralmente, para fora do substrato, os corpos de reprodução ou frutificação, que, às vezes, possuem a forma de um chapéu, os cogumelos que todos nós conhecemos. As células dos corpos de frutificação sofrem meiose e dão origem a esporos que desenvolverão novas hifas. Relações simbióticas: os fungos e os outros reinos Ao longo da evolução, os fungos desenvolveram interessantes relações simbióticas com seres de outros reinos. Veja os exemplos abaixo: Micorrizas: as micorrizas (mikes, do grego “fungo” e rhíza do grego “raiz”) são associações entre a maioria das plantas vasculares e fungos que desenvol- vem-se em suas raízes. A presença do fungo pode auxiliar na germinação das sementes e na obtenção de nutrientes do solo. Líquens: os líquens são associações entre fungos e algas ou fungos e cia- nobactérias. As algas verdes e ciano- bactérias realizam fotossíntese e pro- vêm o fungo de matéria orgânica. Em contrapartida, os fungos fornecem sais minerais e propiciam um local úmido o suficiente para que esses organis- mos se desenvolvam (Figura 1.6). Fazendas naturais de fungos: algumas formigas são verdadeiras “agricultoras” de fungos, pois levam para o formigueiro fragmentos de vegetais para alimentar os fungos de suas criações, alimentando-se posteriormente de parte deles. Cogumelos comestíveis Comer cogumelos não é um costume muito difundido no Brasil, mesmo porque eles não costumam ser baratos, mas há alguns que são muito saboro- sos, como os champignons ou os cogumelos japoneses shitake ou shimeji. Infelizmente, não é qualquer cogumelo que se pode comer, e os saborosos são cultivados em estufas em um processo complicado. O mais incrível é que, para cultivá-los, utilizam-se vários tipos de restos, como palhas de arroz e milho, esterco de galinha e cavalo ou mesmo tocos de madeira. Quem diria que uma orelha-de-pau pudesse ser saborosa? Cogumelos tóxicos e alucinógenos Além dos comestíveis, há os cogumelos que são alucinógenos e venenosos. Não é fácil de identificá-los e mais difícil ainda é saber a partir de que quantida- de a ingestão de um cogumelo pode ser letal. Muitas pessoas já quiseram ingerir cogumelos por seu poder alucinógeno e acabaram se envenenando. Fig. 1.6 - Líquens foliosos sobre rocha (Foto de Fabíola Bovo Mendonça).    -  A VIDA NA TERRA E A FOTOSSÍNTESE Os fósseis mais antigos encontrados até hoje na Terra estavam localizados em rochas australianas, com cerca de 3,5 bilhões de anos, e eram compostos de células muito simples, semelhantes às bactérias que conhecemos hoje. Sabe-se pouco sobre os primeiros organismos que existiram na Terra. Pro- vavelmente eram seres procariontes semelhantes às bactérias atuais. É prová- vel, também, que fossem heterótrofos (palavra de origem grega: heteros, “ou- tro”, e trophos, “alimentar”). Os organismos heterotróficos são organismos que consomem compostos orgânicos produzidos por fontes externas, ou seja, que se alimentam de outros seres ou de produtos de outros seres. Os animais, os fungos e também bactérias e protozoários são heterótrofos. Outros organismos, capazes de produzir moléculas orgâni- cas ricas em energia a partir de matérias inorgânicas, são autó- trofos (palavra de origem grega: auto, “por si próprio”, e trophos, “alimentar”). Um organismo autótrofo é capaz de fabricar o seu próprio alimento. Mas como isso é possível? Certas células de- senvolveram mecanismos de transformar a energia solar em mo- léculas orgânicas por meio da fotossíntese. Entre os seres fotossintetizantes estão algumas bactérias, como as cianobactérias (Figura 1.7), as algas eucarióticas e as plantas com cloroplastos verdes (Figura 1.8). A teoria mais aceita para a origem dos primeiros eucariotos fotossinteti- zantes é a teoria endossimbiótica (endo, “posição interior, dentro” e simbiose, “associação íntima entre dois organismos”). Acredita-se que organelas celula- res, como mitocôndrias e cloroplastos, são descendentes de bactérias que foram fagocitadas por células eucarióticas e passaram a fazer parte de uma célula hos- pedeira. A célula hospedeira foi capaz de incorporar essas células procarióticas de forma que não fossem destruidas, mas passassem a fazer parte dela. Portanto, as bactérias seriam ancestrais das mitocôndrias e cloroplastos, e em épocas dife- rentes, estabeleceram uma relação simbiótica com a célula hospedeira. Eis alguns dos argumentos que sustentam essa idéia: são organelas reves- tidas por uma unidade de membrana; a ocorrência de DNA circular tanto nes- sas organelas quanto em bactérias, e não em cromossomos, como acontece nos núcleos dos eucariotos; a presença de genes específicos para proteínas estruturais e funcionais das organelas apenas no seu DNA e não no núcleo; a estrutura dos genes ser típica de bactérias; a incapacidade de as células gera- rem essas organelas se estas forem destruídas; a necessidade de que ao menos uma dessas organelas seja passada da célula mãe para a célula filha durante a divisão mitótica da célula eucariótica, ou as células descendentes não terão as organelas e serão inviáveis; o fato de cloroplastos e mitocôndrias de dividirem por fissão, como as bactérias fazem. Entretanto, as bactérias ancestrais dos cloroplastos tinham características diferenciais, pois eram células procarióticas capazes de fazer fotossíntese. Assim, a célula hospedeira que incorporou os cloroplastos passou a ter a capacidade de produzir energia orgânica a partir de moléculas inorgânicas e energia solar. Acredita-se que, dessa forma, tenham surgido os primeiros seres eucariotos fotossintetizantes semelhantes a algas unicelulares atuais. À medida que os seres fotossintetizantes aumentavam, as características da atmosfera da Terra se modificavam. Uma das principais mudanças foi o aumento na quantidade de oxigênio livre (O 2 ), que deve ter sido decisivo no Fig. 1.7 - Filamento de cia- nobactérias (Foto de Gregório Ceccantini). Fig. 1.8 - Cloroplastos em células da folha de linho- d a - N o v a - Z e l â n d i a (Phormium tenax) (Foto de Gregório Ceccantini).   No ciclo de vida de todas as plantas há sempre uma geração diplóide, co- nhecida como esporófito, e uma geração haplóide, o gametófito (Figura 1.14). Mas nem sempre é fácil observar as duas fases em todos os grupos de plantas. Uma característica adaptativa importante para a vida no ambiente terrestre foi o fato de os gametas estarem encerrados em estruturas compostas por célu- las estéreis, protegidos da dessecação. Essas estruturas são conhecidas como anterídio, que protege os anterozóides (gametas masculinos), e arquegônio, que protege a oosfera (gameta feminino). Contudo, as briófitas ainda são de- pendentes da água, principalmente para a reprodução. Seus gametas masculi- nos são flagelados e necessitam de um meio líquido para chegar até o gameta feminino; a fecundação ocorre dentro do arquegônio. Após a fecundação, sobre o gametófito desenvolve-se o esporófito, que nunca se torna independente da planta mãe (Figura 1.15). No esporófito ocorre divisão celular (meiose), surgem os esporos que são dispersos e originarão outros gametófitos. Briófitas: plantas avasculares sem órgãos e sementes As briófitas são pequenas plantas, comuns em ambientes úmidos (Figu- ra 1.15). Nesse grupo estão os famosos musgos e as hepáticas. Elas possu- em o corpo multicelular, mas com tecidos pouco diferenciados. Como não possuem vasos condutores, o transporte nas briófitas é lento. Elas não pos- suem raízes, caule e folhas verdadeiras, mas existem estruturas morfologi- camente semelhantes à raiz (rizóides), a pequenas folhas (filóides) e ao cau- le (caulóide). Embora seja um grupo simples, elas são diversificadas, abundantes e cosmopolitas. O gênero do mus- go Sphagnum ocupa mais de 1% da superfície da Terra. Como as plantas originaram-se a partir de ancestrais aquáti- cos, a evolução do grupo está fortemente associada à ocupação do ambiente terrestre e à independência da água para a reprodu- ção. As plantas antigas provavelmente eram muito semelhantes às briófitas atuais. Nas briófitas a fase mais visível e duradoura (a planta em si) é a fase gametofítica, que originará os gametas masculinos e femininos. Pteridófitas: as plantas vasculares sem sementes Pertencem a esse grupo as samambaias e avencas. As principais novidades evolutivas das pteridófitas são a presença de vasos condutores (plantas vas- culares) e órgãos verdadeiros (folhas, caules, raízes). Plantas semelhantes às pteridófitas atuais foram provavelmente as primeiras plantas vasculares, ou Fig. 1.14 - Ciclo de vida com alternância de gerações (MEIOSE ESPÓRICA) – Ex: Plantas. R! = meiose. Fig. 1.15 - Gametófito de musgo do gênero Poly- trichum com esporófito crescendo sobre ele. (Foto de Gregório Ceccantini).    -  seja, as primeiras a possuírem xilema e floema, tecidos responsáveis pelo trans- porte de sais minerais, água e matéria orgânica. Com os tecidos vasculares, esse grupo passou a ter uma maior independência da água, as plantas se tor- naram mais altas e passaram a possuir raiz, caule e folhas verdadeiras. Outra característica distinta desse grupo para as plantas avasculares (briófitas) é que a fase duradoura e mais visível é a fase do esporófito e não a do gametó- fito. A planta que a gente “vê”, a samambaia, é o esporófito. Nesse, desenvol- vem-se os esporângios, que produzem e guardam os esporos até o momento da sua liberação. Os esporângios aparecem em grupos naquelas manchas alaranjadas ou castanhas, que em algumas épocas desenvolvem-se sob as fo- lhas das samambaias (Figura 1.16). Os esporos germinam e dão origem ao gametófito, que é reduzido, conhecido também nas petridófitas como protalo. No gametófito, as células se dividem e surgem os gametas masculinos e femi- ninos, geralmente um em cada extremidade do protalo. Os gametas masculi- nos, os anterozóides, são flagelados e, assim como nas briófitas, são depen- dentes de um meio líquido para chegar até o gameta feminino (oosfera). Após o encontro entre os gametas, desenvolve-se um novo esporófito. Algumas samambaias arborescentes podem possuir em seu caule uma gran- de quantidade de raízes, que formam um emaranhado chamado de xaxim, mui- to utilizado como substrato para plantas. Os xaxins estão sendo extraídos de forma ilegal, já que essas plantas nativas não são cultivadas para esse fim; sua comercialização está proibida, pois várias espécies estão ameaçadas de extinção. Gimnospermas: as plantas vasculares com sementes nuas Se voltássemos no tempo, à época dos dinossauros, veríamos esses ani- mais em uma paisagem repleta de plantas semelhantes a algumas pteridófitas e gimnospermas atuais. As gimnospermas são plantas como os pinheiros (incluindo os de natal) e as araucárias, comuns nas regiões mais frias do Brasil, como Paraná e Rio Grande do Sul. De acordo com novos estudos, elas não formam um grupo natural, ou seja, nem todas possuem o mesmo ancestral. Nesse texto, para fins didáticos, optamos por tratá-las como um grupo, visto que possuem caracte- rísticas em comum que facilitam o seu reconhecimento e compreensão. Como as pteridófitas, as gimnospermas possuem a fase esporofítica mais visível e duradoura: a planta propriamente dita. Já os gametófitos são pouco visíveis e ainda mais reduzidos. Os gametófitos masculinos, nesse grupo, são os grãos de pólen, e os gametófitos femininos correspondem a uma parte interna do óvulo. Quando o pólen é formado, ele é um esporo (uma célula), mas quando o pólen é disperso, ele já se dividiu, então corresponde ao game- tófito masculino. Os gametófitos desenvolvem-se sobre o esporófito, em ra- mos modificados em estruturas reprodutivas – os estróbilos. Há microestróbilos, onde se desenvolvem os gametófitos masculinos (grãos de pólen), que serão dispersos pelo vento até atingirem uma região específica de um megaestróbilo, onde estará o gametófito feminino. Uma célula do grão de pólen se desenvolve em um tubo polínico, que carrega os gametas masculinos até a oosfera. Após a fecundação o óvulo transforma-se em semente, com uma “casca” de proteção (o tegumento), um material nutritivo (o tecido do gametófito) e o embrião (a planta jovem), que agora estará mais protegido. O tecido de reserva para a semente é o tecido do gametófito. Fig. 1.16 - Grupos de es- porângios na face infe- rior das folhas de sa- mambaia. (Foto de Gre- gório Ceccantini).   O pinhão, muito apreciado durante as comemorações juninas das regiões sul e sudeste, é na verdade uma semente de uma gimnosperma. A parte “gos- tosa” do pinhão é parte do gametófito feminino. Acontece que, algumas ve- zes, caso a fecundação não ocorra ou o embrião morra, a semente se forma sem o embrião (Figura 1.17). Os principais ganhos evolutivos do grupo foram três: o surgimento dos grãos de pólen, que facilitam a dispersão dos gametas masculinos pelo vento; a fecundação pela formação de um tubo polínico que leva o gameta masculi- no (núcleo espermático) diretamente ao gameta feminino (oosfera), sem de- pender da água; o surgimento das sementes, um conjunto de reservas que protegem e nutrem o embrião no seu desenvolvimento inicial. Angiospermas: as plantas vasculares com flores e frutos Atualmente são conhecidas cerca de 235.000 espécies de angiospermas, que compreendem o maior grupo de plantas do mundo. Nesse grupo, estão os principais grupos de plantas utilizados na alimentação humana, como feijão, arroz, trigo, milho e soja, entre outros. As angiospermas, graças à presença de flores e frutos, conseguiram ocu- par habitats e nichos diversificados, permitindo sua grande irradiação pelo mundo (Figura 1.18). As flores permitiram mecanismos diversificados de polinização. Provavelmente o grande sucesso das angiospermas está ligado à co-evolução entre as flores e os polinizadores. Assim como as pteridófitas e gimnospermas, as angiosperma também possuem o esporófito como fase duradoura, a planta em si. Os gametófitos reduzidos, assim como nas gimnospermas, também desenvolvem-se sobre o esporófito, só que agora em estruturas reprodutivas especializadas – as flores. O gametófito masculino, o grão de pólen, também é disperso até chegar ao gametófito feminino maduro, agora conhecido como saco em- brionário. O grão-de-pólen (gametófito masculino), ao chegar ao estigma, parte re- ceptiva da flor, germina e origina um tubo polínico que cresce pelo interior do carpelo e leva duas células espermáticas até o gametófito feminino, onde está o gameta feminino (oosfera). Depois da fecundação, o óvulo fecundado se desenvolve em semente e o ovário – ou as estruturas associadas a ele – se desenvolverá no fruto. Os frutos, além de protegerem a semente e conseqüen- temente o embrião, se tornaram importantes para a dispersão das sementes. Na Figura 1.19 e na Tabela 1.2 são apresentadas as características usadas para definir os grupos de plantas. As principais angiospermas: monocotiledôneas e eudicotiledôneas Até pouco tempo atrás, eram reconhecidos entre as angiospermas dois grandes grupos com características distintas – as monocotiledôneas e as dicotiledôneas. Essa classificação foi proposta levando-se em consideração algumas semelhanças morfológicas, como a presença de um ou dois cotilédones (cotilédone = folha do embrião presente no interior da semente). Enquanto as monocotiledôneas possuem um só cotilédone (por isso o prefixo “mono”), as dicotiledôneas possuem dois (“dico”). A maioria dos livros didáticos apresen- ta essa classificação, que está desatualizada em relação ao conhecimento exis- tente hoje. Fig. 1. 17 - Semente de p i n h e i r o - d o - p a r a n á (Araucaria angustifólia). Fig. 1.18 - Flor de Vellozia. (Foto de Nanuza Luíza de Menezes). Forma e função andam juntas Unidade 2 Organizadores Paulo Takeo Sano Lyria Mori Elaboradores Gregório Ceccantini Fabíola Bovo Mendonça QUEBRA-CABEÇAS DE ÓRGÃOS VEGETAIS Já aconteceu de você estar tão preocupado com algo que não consegue deixar de pensar em outra coisa que você tinha que estar fazendo, como estu- dar para uma prova? Você vai fazer o que precisa, mas acaba enxergando o material de estudo em todo lugar. Tudo que você faz ou vê te lembra daquilo que você precisa estudar. É o que chamamos de “ficar bitolado”. Por exemplo, você está em um dia de grande motivação e boa vontade, e se oferece para ir ao supermercado para sua mãe. Você vai, mas o sentimento de culpa incomoda por dentro e você não consegue se desligar do estudo. Para todo lado que você olha, enxerga e tenta entender a matéria. Será que isso não pode ser uma grande oportunidade? Pois é, não precisa desse drama todo para aproveitar um passeio pela feira ou pelo balcão de “hortifruti” do supermercado para entender alguns assuntos de Botânica, que nos textos parecem complicados. Como muitas pessoas, é provável que você também já tenha se atrapalha- do para entender que batata é caule, ou tenha ficado na dúvida quando ouviu dizer que abobrinha é fruto e não legume. O fato é que, para entender morfologia vegetal, é preciso, antes de tudo, lembrar que como os vegetais aparecem muito no nosso cotidiano (principal- mente em nossas panelas), há termos e definições populares que nem sempre correspondem à interpretação da ciência. Há uma pequena confusão desses termos entre a linguagem coloquial, do dia-a-dia, e a linguagem técnica da Botânica. Exemplos disso são as palavras fruta e fruto. Para o senso comum, as frutas são aqueles frutos doces e carnosos. Outro exemplo é a palavra legu- me: para os botânicos, legumes são as vagens, um tipo específi- co de fruto seco que se abre, como o feijão, a soja e ervilha (Figura 2.1). Ele ocorre numa família denominada Fabaceae ou Leguminosae, na qual parte de suas espécies possuem o tal le- gume como fruto. Já para as pessoas em geral, o termo legume denomina coisas morfologicamente tão diferentes quanto cenoura (que é uma raiz), batata (que é um caule) ou pepino (que é um fruto). Outros exemplos de termos populares imprecisos, que causam confusão, são talo (que serve para designar estruturas carnosas e alongadas) e verdura (que reúne as folhagens verdes usadas na alimentação, incluindo vários órgãos juntos). O bró- colis, por exemplo, é um conjunto de caule, folhas e flores. Fig. 2.1 - Fruto do tipo le- gume.   Então, se é assim, quais são os órgãos vegetais? Na verdade são poucos: raiz, caule, folha, flor, fruto e semente. Todo o resto é variação dessas estruturas. Em geral, basta pensar um pouco para reconhecer; às vezes, contudo, a resposta não é tão óbvia, e para entender a natureza de uma estrutura uma simples olhada não basta, sendo preciso estudar a morfologia comparada, acom- panhar seu desenvolvimento, o que chamamos de ontogenia ou o padrão de posicionamento na planta. Na maioria das vezes, olhando com calma, você pode reconhecer os órgãos. É preciso atenção, pois muitas estruturas sofreram adaptações evolutivas em decorrência das condições ambientais. Caule O caule é reconhecido por ser, geralmente, uma estrutura alongada, que porta folhas e gemas (brotos ativos ou dormentes), com crescimento no ápice, verde ou não. Além disso, apresenta duas partes distintas: nós (regiões com folhas) e entrenós (regiões sem folhas) (Figura 2.2). Na feira, são exemplos de caule os “talos” de alface, de couve-flor, de brócolis, de alcachofra, os aspar- gos, o broto-de-bambu, entre outros. Note que todos esses exemplos possuem folhas e gemas. A batata também é um caule, mas de crescimento subterrâneo e com função de reserva (tubérculo). É possível deduzir essa par- ticularidade porque quando ela fica velha, começa a esverdear e brotar. Aqueles “olhinhos” da batata que precisamos tirar com a faca são gemas dormentes (Figura 2.3). Com o tempo, a batata fica verde, pois começa a fazer fotossíntese e brota porque essas gemas, que estavam dormentes, se ativaram, consumindo reser- vas de amido estocadas (as mesmas que nos fazem engordar). Além de tubérculos, existem outras adaptações dos caules, como as gavinhas, que se enrolam ajudando a prender plantas trepadeiras. Em outras plantas, como nos cactos, os caules são suculentos, armazenam água e são ver- des, fazendo a fotossíntese no lugar das folhas (Figura 2.4). A flor-de-maio, tão comum, não apresenta folhas. Aquelas estruturas achatadas que vemos são cau- les que fazem fotossíntese. A prova disso é que é delas que saem as flores. Raiz As raízes, ao contrário dos caules, geralmente não possuem gemas nem folhas, portanto não possuem nós e entrenós. São estruturas geralmente subterrâneas e que também podem se modificar e acumular reservas (cenoura, nabo, beterraba, raba- nete, mandioca, batata-doce etc.) (Figura 2.5). As plantas po- dem ter dois tipos de sistemas radiculares (ver Figura 1.22): sis- tema axial (ou pivotante), com uma raiz principal, comum a mui- tas plantas não monocotiledôneas (cenoura, alface); e sistema fasciculado, que não possui raiz principal, comum nas monoco- tiledôneas (cebolinha, alho, milho). As raízes normalmente possuem função de fixação e absorção de água e sais, mas lembre-se que há plantas que não possuem raízes, ou as raízes não têm alguma destas funções. Em algumas bromélias, as raízes só servem para fixação, enquanto outras nem possuem raízes. Fig. 2.2 - Caule com nós e internós. Fig. 2.3 - Tubérculo de ba- tata com brotamentos, mostrando que se trata de um caule com gemas. (Foto de Gregório Ceccantini). Fig. 2.4 - Caule de plan- ta da família das cactá- ceas com folhas trans- formadas em espinhos. (Foto de Gregório Ceccantini).    -  Folhas As folhas são muito comuns nas “verduras” e dão uma con- tribuição importante em nossa dieta, como importante fonte de fibras e vitaminas. São estruturas em geral achatadas e que saem lateralmente dos caules. No local de inserção da folha no caule, sempre há uma gema lateral capaz de brotar e gerar um outro caule (Figura 2.6). Também nas folhas, normalmente há uma nervura principal e nervuras secundárias, que são os locais com feixes de xilema e floema, por onde chegam água e sais para a folha e saem os produtos da fotossíntese para o resto da planta (Figura 2.7). Entre essas nervuras, há a lâmina foliar ou limbo, que é a superfície principal para a fotossíntese (Figura 2.7). São exemplos de folhas as partes que aprovei- tamos para comer da alface e da couve. Note, entretanto, que na base da couve-flor e do brócolis também há folhas. As folhas podem ser inteiras, como no almeirão, ou divididas como na cenoura e no nabo. Lembre-se de que as plantas precisam de estruturas que fazem fotossíntese, e a estrutura que geralmente faz isso é a folha. Nem sem- pre as folhas chegam até nosso prato, pois podem ter sido removidas no pre- paro, nos casos em que não as comemos. É o caso da cenoura, do nabo e da beterraba. A batata, por outro lado, não vem com folhas, pois estas se formam quando a planta está na fase vegetativa. Em muitas plantas, as folhas se adaptaram a outras funções, como defesa ou fixação, ou desapareceram para evitar a perda de água. Em alguns cactos, as folhas podem ser transformadas em espinhos (Figura 2.4) e em algumas trepadeiras as folhas ou partes delas são transformadas em gavinhas. Em algu- mas plantas, como as bromélias, as folhas podem estar adaptadas a absorver água e minerais, papel geralmente exercido pelas raízes (Figura 2.8). Há fo- lhas, como as das plantas carnívoras, em que as folhas ou parte delas são transformadas em armadilhas para capturar insetos (Figura 2.9). Algumas têm tentáculos com cola, outras têm vasos com interior atraente e escorregadio, outras se fecham prendendo os insetos. Há ainda plantas parasitas, como o cipó-chumbo, que se parece com um macarrão amarelo, em que não existem folhas e retira tudo de que precisa de uma planta hospedeira. Fig. 2.6 - Folha de eudico- tiledônea e suas partes. Fig. 2.7 - Folha diafani- zada mostrando a nervu- ras que contém xilema e floema. (Foto de Gre- gório Ceccantini). Fig. 2.8 - Bromélia que vive sobre as árvores da floresta úmida e que não possui raízes (Tillandsia usneoides). (Foto de Gregório Ceccantini). Fig. 2.9 - Planta insetívora (Drosera communis), com folhas modificadas com apêndices que produzem substâncias pegajosa que auxiliam a capturar insetos. (Foto de Gregório Ceccantini). Fig. 2.5 - Raízes tubero- sas contendo reservas. (Foto de Gregório Ceccantini).   são folhas modificadas e quase sempre constituem a parte mais vistosa e colo- rida de uma flor (amarela, branca, rosa, vermelha). Tanto as pétalas quanto as sépalas variam em número e forma em cada grupo de plantas. Internamente às pétalas, estão o androceu e o gineceu. O androceu (origem da palavra grega andrós, que significa ho- mem) é o conjunto das partes masculinas da flor. Ele é formado pelos estames, constituídos de filete e antera (Figura 2.15). O filete é a haste alongada em que está inserida a antera, na qual estão localizados os minúsculos grãos de pólen. Os grãos de pólen, ao caírem na parte feminina (estigma), germinam, for- mando o tubo polínico, que vai liberar os gametas masculinos que fecundarão os gametas femininos. O gineceu (da palavra grega gynaiko, que significa mulher) é o conjunto de partes femininas da flor (Figura 2.16). Nele estão o estigma, o estilete e o ovário. O estilete é a parte entre o estigma (a parte receptiva ao pólen) e o ovário (parte dilatada que contém os óvulos com os gametas femininos). No óvulo, situado dentro do ovário, haverá o encontro dos gametas masculinos com os femininos. Esses gametas se unirão, formarão um zigoto, que originará o embrião, ou seja, a futura planta. Após a fecundação, o ovário se desenvolverá em um fruto e os diversos óvulos fecundados se transformarão em sementes. Nem tudo o que parece é! Mal-me-quer, bem-me-quer, mal-me-quer, bem-me-quer... Você se lembra de quando era criança e pegava flores de margarida para brincar de bem-me- quer? Que partes você tirava da flor, uma a uma? Você se lembra? Talvez você tenha respondido: as pétalas. Quando você tirava cada uma das “pétalas”, na verdade você estava tirando flores inteiras, uma a uma. Em- bora a margarida pareça uma única flor, ela é uma inflorescência, isto é, um conjunto de várias flores. A margarida apresenta um tipo especial de inflorescência: nela há uma base ou disco esverdeado, em que estão inseridas várias flores de tamanhos e formas diferentes (ver Figura 2.12). As flores mais externas (aquilo que pensávamos serem “pétalas”) são flores que possuem uma pétala bem desenvolvida e as demais partes da flor bem reduzidas. As flores inseridas na parte central são reduzidas e possuem pétalas menores. Há flores reunidas em inflorescência, como a margarida e hortênsia, além das isoladas ou unidas em pequenos grupos, como as rosas. Plantas fazem sexo casual com muitos parceiros – Polinização O título acima pode parecer um comportamento pouco seguro se estivermos tratando de seres humanos, mas para as plantas não é mal, nem algo incomum. Seguramente você já ouviu alguma historinha que se conta para crianças quando elas perguntam a um adulto “de onde vêm os bebês?”, e este não quer falar de sexo. A da cegonha é a pior delas, mas há também a da sementinha na barriga da mãe e a da abelhinha. Pois a história da abelhinha não é tão má assim, pois ela trata mesmo de sexo. Só que ela é boa mesmo só para explicar como as plantas fazem sexo! As plantas são semelhantes aos animais no que diz respeito à necessidade de procriar e no interesse em fazer fecundação cruzada, mas são muito mais versáteis no que diz respeito às “preferências” sexuais. Fig. 2.15 - Androceu de várias plantas; consiste no conjunto das partes masculinas (estames); o estame é formado por filete e antera. (Foto de Gregório Ceccantini). Fig. 2.16 - Gineceu de vá- rias plantas; consiste no conjunto de partes femi- ninas, contendo ovário, estilete e estigma. (Foto de Gregório Ceccantini).    -  Um ponto importante que não pode ser esquecido é que as plantas têm “dificuldades” para se deslocar. Elas até se movem, mas em geral lentamente e a curtas distâncias, e não podem se “desplantar” da terra à procura de par- ceiros para procriar. Assim, o que as plantas fazem é formar organismos inter- mediários durante seu ciclo de vida capazes de se mover, rapidamente e a longas distâncias, para encontrar parceiros reprodutivos. Esses organismos intermediários podem ser células individuais, como gametas livres que na- dam (de pteridófitas e briófitas), ou podem ser organismos inteiros, como os grãos de pólen. Que espanto! O pólen é um organismo inteiro? Sim, ele corresponde a uma fase do ciclo de vida, o microgametófito ou gametófito mascu- lino. Esse gametófito atinge a parte feminina da planta e vai fecundar a oosfera (gameta feminino) formada pelo gametófito feminino (que pode estar no óvulo da flor ou do estróbilo). Ao cair no estigma da flor ou na abertura do óvulo das pinhas, o pólen germina e forma um tubo polínico (Figura 2.17) que cresce e insere os núcleos espermáticos (esses sim que são os gametas) no óvulo. A oosfera unida ao núcleo espermático forma o zigoto que será o embrião da nova planta e o óvulo fecundado que o contém vai virar a semente. Mas a questão biológica que se coloca é como fazer sexo, levando o grão de pólen até a parte feminina de uma planta que pode estar muito longe. E como acertar a mira? Para isso, as plantas podem usam diversos tipos de “ajudantes” e até arti- fícios para atrai-los. Podem estar envolvidos animais, elementos do meio am- biente e mecanismos morfológicos que usam princípios da física para trans- portar o pólen. Na falta destes estratagemas, algumas plantas se fecundam sozinhas. 1) Que grupos de animais e elementos do meio ambiente você conhece que auxiliam na polinização? Ao responder a pergunta acima, certamente você deve ter pensado nas abelhas e nos beija flores, mas a lista de tipos de polinizadores é bem maior. As plantas podem ser polinizadas por besouros, moscas, vespas, vários tipos de aves, marsupiais, roedores e até morcegos. Sem contar o vento, a água e os mecanismos de auto-polinização. Existem várias estratégias para garantir a polinização. Uma delas é usar polinizadores animais, outra é produzir grande quantidade de pólen e uma terceira é provocar a auto-polinização. A questão é que, para qualquer uma delas, é preciso gastar energia. A planta gasta energia para atrair os poliniza- dores ou para garantir que o pólen chegue sozinho em outra planta. 2) Como as plantas gastam energia para atrair polinizadores? Com que atividade é gasta a energia? 3) Como a planta gasta energia ao fazer polinização pelo vento? Você deve ter imaginado que para fazer polinização com animais é preciso atraí-los primeiro. Para isso, são usados vários tipos de atrativos: folhas colo- ridas (como nas bromélias), pétalas de flores coloridas (como no ipê), perfume fortes (como o do jasmim), néctar açucarado para as abelhas, ou mesmo pólen abundante, que serve de alimento para muitos insetos. Para que o polinizador faça esses “especial favor” de levar o pólen de uma flor a outra, geralmente ele Fig. 2.17 - Pólen de maria- sem-vergonha germi- nando e formando o tubo polínico. (Foto de Gregório Ceccantini).   ganha um prêmio. Na maioria das vezes, é o néctar (líquido açucarado) e o próprio pólen, que são a base da alimentação de muitos desse animais. O poli- nizador vai em direção às flores em busca dos recursos dos quais necessita, se suja com o pólen e acaba polinizando outra flor numa nova visita. O fato é que as plantas gastam energia, produzida pela fotossíntese, e nutrientes, extraídos do solo, para produzir perfumes, cores, néctar etc. Isso sai caro no metabolismo. Assim, as plantas produzem estruturas especiais (inflorescências, brácteas, sépalas, pétalas), pigmentos e perfumes, gastando energia. Para valer a pena, elas têm que garantir a fidelidade dos polinizadores. Para garantir a fidelida- de, há uma série de características das flores que favorecem ti- pos específicos de polinizador e, ao mesmo tempo, impedem que outro polinizador utilize o recurso. Isso é vantajoso, pois se um dado polinizador visita uma flor e depois não visita outra flor da mesma espécie, ele não efetiva a polinização desta espé- cie, e todo o investimento é perdido. Assim, flores polinizadas por beija-flores, como muitas bromélias, normal- mente são tubulosas, com os nectários bem no fundo, de forma que apenas uma ave de bico e língua longos conseguirá sugar o néctar, o que restringe o tipo de visitantes dessa flor. Essas plantas, além de tudo, abrem suas flores de dia, pe- ríodo em que beija-flores estão ativos, e costumam ter peças vermelhas ou rosa- das – cores que os pássaros enxergam bem (Figura 2.18). Outras flores, como as margaridas e o picão, possuem tubos muito finos, que não permitem a entrada de um bico ou de um inseto inteiro. Apenas borbo- letas, que são insetos de tromba longa, conseguem coletar o néctar. Note que essas flores são amarelas e de abertura diurna. O amarelo é uma cor que borbo- letas enxergam bem, e é durante o dia que elas são ativas (Figura 2.19). Plantas com morfologia parecida, mas com abertura noturna, de cores claras (bege ou branco) e muito perfumadas, são por sua vez polinizadas por mariposas. À noi- te, as cores têm pouca importância, já que o que se distingue é o claro do escuro, e o perfume pode ser um atrativo mais eficiente. Existem outros polinizadores noturnos importantes além das mariposas: são os morcegos. Surpreso? Pois sem esses animais, sempre satanizados nos filmes, nós não teríamos bananas. Embora os morcegos vampiros sejam os mais famosos, existem morcegos que se alimentam de peixes, de carne, de frutos e até de néctar. Esses morcegos nectarívoros são muito importantes na natureza, pois polinizam muitas espécies vegetais. Das espécies mais conhe- cidas, estão a banana (Musa paradisiaca, Musaceae) (Figura 2.20), o embiruçu (Pseudobombax longiflorum, Malvaceae) e o ingá (Inga edulis, Leguminosae). As flores polinizadas por morcegos, além de terem abertura noturna e cores claras, perfume muito doce e até azedo, também são grandes e possuem par- tes rígidas (folhas, brácteas) que permitem que os morcegos se segurem. Ou- tra característica importante é que essas flores produzem muito néctar, mas aos poucos, ao longo de toda a noite. Isso obriga os morcegos a visitarem muitas flores e a mesma flor várias vezes, para garantir a quantidade de ener- gia necessária para sobreviverem, já que são animais de sangue quente e de vôo batido, que consome muita energia. O resultado é que acabam polinizando muitas flores durante uma só noite. Para fazer polinização usando o vento ou a água, há uma grande depen- dência do acaso. Os grãos de pólen devem ser levados pelo vento e atingir Fig. 2.18 - Flor tubulosa e vermelha polinizada por beija-flor. (Foto de Gregó rio Ceccantini). Fig. 2.19 - Inflorescência de uma planta da família Compositae com flores tu- bulosas diminutas, poli- nizadas por borboletas. Fig. 2.20 - Inflorescência de bananeira, com partes rígidas onde os morce- gos se fixam para se ali- mentar de néctar. (Foto de Gregório Ceccantini).    -  VOCÊ JÁ VIU BANANA COM SEMENTE? Os frutos normalmente contém sementes, com exceção dos frutos partenocárpicos, nos quais há a formação do fruto sem fecundação dos óvulos e, conseqüentemente, não há a formação de sementes. Isso ocorre, por exemplo com a banana e com o abacaxi cultivados. A banana que comemos é uma varie- dade “melhorada” capaz de produzir frutos sem fecundação. A vantagem disso é que não há sementes e toda a polpa formada é comestível. Você já imaginou uma banana toda cheia de sementes grandes que precisam ser cuspidas? Essas bana- nas selvagens com sementes existem em algumas florestas úmidas da América do Sul e Central e são chamadas popularmente de “pacovás” (ver Figura 2.22). Sem veias ou artérias: condução pelo xilema e pelo floema Há certas coisas das quais todo mundo já ouviu falar, mas se nos perguntam, sempre aparece uma dúvida para responder. É assim com os tecidos de condução das plantas. Todo mundo já ouviu falar de xilema e floema, mas saber exatamente quem é quem e o que cada um faz é uma dúvida freqüente para muita gente. Também parecem coisas de outro mundo, muito distantes da nossa vida, quando na verdade não são. O papel que você está lendo é feito de células do xilema e o açúcar dos doces que comemos foi produzido em uma folha, através da fotossín- tese, e depois transportado pelo floema e estocado no caule da cana-de-açúcar. Xilema É pelo xilema que é transportada (para cima) a seiva mineral (erronea- mente chamada de bruta) contendo água, sais e hormônios. Essa seiva não é apenas mineral, pois nela há hormônios, substâncias nitrogenadas e orgâni- cas, e muito menos bruta, pois seu conteúdo é determinado pelas raízes. Muita vezes se lê que o xilema é composto de células mortas, mas isso não é verdade. O xilema possui algumas células que são mortas na maturidade, mas na verdade o xilema é um tecido complexo, com diversos tipos de células (fi- bras, células secretoras, células de preenchimento). Acontece que as células condutoras do xilema, essas sim, são mortas, e não possuem mais conteúdo celular, sobrando apenas as paredes celulares. Existem dois tipos de células condutoras no xilema: as traqueídes e os elementos de vaso. Os elementos de vaso são as células condutoras mais importantes para as angiospermas. Elas são características exclusivas desse grupo de plantas (Figura 2.24A). As traqueídes são células muito alongadas, que chegam a medir mais de 2 mm de comprimento e possuem até cerca de 50 µm (5x10-7 m); por isso são tão boas para fabricar papel. Essas células não possuem grandes aberturas e a água passa de uma para outra por pequenos orifícios em suas paredes, as pontoações. Elas são as únicas células condutoras que as gimnospermas possuem. Os papéis produzidos com a madeira de Pinus (uma gimnosperma) são feitos com essas células. Os elementos de vaso se assemelham a tubos ocos medindo cerca de 0,5 a 1 mm de comprimento e até 0,5 mm de diâmetro. Cada elemento desses se conecta a outro através de grandes aberturas, uma em cada extremidade, chamadas perfu- rações (Figura 2.24A). Essas perfurações aparecem quando a célula está morren- do, como resultado da dissolução da parede terminal. Imagine que cada elemen- to desses se conecta ao outro por essas aberturas, como manilhas de cerâmica usadas para fazer sistemas de esgoto. O conjunto de elementos conectados é chamado de vaso do xilema (Figura 2.24B). A seiva passa de um elemento para outro, principalmente pelas perfurações, mas também por pontoações na parede Fig. 2.24 - Elemento de vaso do xilema: A- célula solta; B- Vasos do xilema secundário vistos em corte transversal. (Foto de Gregório Ceccantini). A B   lateral. Essas células são característica exclusiva das angiospermas (plantas com flores), mas esse grupo de plantas pode também possuir traqueídes. Floema O floema é formado por conjuntos de células vivas, mas com grandes espe- cializações. A seiva orgânica (elaborada), contendo água, açúcares, aminoáci- dos e hormônios, é transportada dentro de uma célula viva, por isso há uma grande modificação nas células condutoras. As células condutoras do floema também são células alongadas, perdem o núcleo na maturação e sempre possu- em outras células acessórias vivas intimamente associadas a elas. Acredita-se que essas células acessórias exerçam função de controle das células condutoras. As células condutoras do floema podem ser células crivadas das gimnos- permas ou os elementos de tubo crivado (Figura 2.25A e B) que ocorrem nas angiospermas. Imagine uma organização parecida com a do xilema. Os ele- mentos de tubo crivado se conectam um ao outro pela extremidade, e o con- junto formado é denominado tubo do floema. As células de floema são chamadas de crivadas por possuírem regiões de conexão umas com as outras, com uma grande concentração de poros nas paredes celulares. Por essas paredes passam plasmodesmas, que são cone- xões de membrana com citoplasma entre células. Pelos plasmodesmas é que são transferidas as substâncias contidas na seiva. Sistema condutor Certamente, alguma vez na vida você já brincou de juntar canudinhos de lanchonete e montar um canudinho gigante. Pois esse é um modelo bastante similar a um vaso de xilema. Se você fez isso, notou que é bem difícil sugar um líquido com uma fileira muito longa de canudos. Porém, é exatamente isso que as plantas fazem para que a seiva suba até a copa das árvores. O sistema de subida da seiva funciona porque há uma coluna contínua de líqui- do desde a raiz até a menor nervura das folhas. À medida que a água evapora pelos estômatos, se estabelece uma pressão negativa que faz a seiva subir. É como se alguém estivesse aspirando o canudinho. Dessa forma, a seiva mine- ral pode chegar ao topo de árvores com até 100 metros de altura (o equivalen- te a um prédio de 25 andares). Para fazer isso, um prédio precisa de bombas elétricas muito potentes. O sistema condutor ou vascular das plantas é feito de células microscópi- cas, mas pode-se entender sua organização examinando uma folha a olho nu (veja a atividade ao lado). A seiva mineral formada nas raízes com a absorção de água e sais passa pelo caule e é conduzida por ramos e folhas, até a ponta de cada folha, para cada célula que precisa dela para fazer fotossíntese. Da mesma forma, mas em sentido inverso, a seiva orgânica é formada pela transferência de materiais produzidos nas células verdes das folhas, para as menores nervuras. Essas nervuras menores drenam seiva para nervuras maiores e transferem seu con- teúdo para a nervura principal da folha, até que a seiva orgânica seja transferida para o caule e chegue a todas as partes que precisam. Se houver excedente, o floema ainda levará seu conteúdo até um órgão de reserva, como as raízes tube- rosas (batata-doce, beterraba) ou caules (cana-de-açúcar, batata). Tudo isso parece muito vago, mas com certeza você já observou evidências de que esses processos acontecem. Já aconteceu de pedirem a você para regar uma planta e você esquecer? Quando você finalmente lembrou, ela está toda A Fig. 2.25 - Elementos de tubo crivado: A- Elemen- tos em corte transversal, mostrando a placa criva- da; B- Tubos crivados em vista longitudinal. (Foto de Gregório Ceccantini). Atividade Pegue uma folha de qual- quer planta e examine-a contra a luz. Veja como é intrincada a rede ramifi- cações (ver Figura 2.6). Agora imagine que o sis- tema condutor das plan- tas funciona como uma bacia hidrográfica, cheia de afluentes pequenos, desaguando em afluen- tes maiores ou vice-ver- sa. No xilema, o sentido do fluxo é dos vasos maiores para os meno- res, e no floema dos tu- bos menores para os maiores. B    -  torta e murcha, com as folhas prostradas e moles. Aí, você rega e em questão de horas ela está novamente ereta e com aparência bem distendida e viçosa. Assis- tir a esse processo é ver o xilema em ação. Provavelmente você já notou que as plantas infestadas por insetos como pulgões e cochonilhas ficam todas meladas. Isso ocorre porque esses insetos sugam diretamente do floema e secretam do seu corpo o excesso de água e açúcares que não conseguem usar (Figura 2.26). (Para visualizar tridimensio- nalmente o sistema condutor das plantas, veja atividade ao lado). AS PLANTAS SE MOVEM Se perguntassem a você se as plantas se movem, o que você responderia? Provavelmente responderia que não se movem. Mas será que isso é mesmo verda- de? As plantas se movem sim, mas só que não no tempo habitual dos humanos. Em geral, elas se movem devagar e pouco na fase vegetativa, mas podem se mover muito rápido e percorrer grandes distâncias na fase de reprodução. 1) Você já viu os seguintes fenômenos? - um girassol acompanhar a rotação da Terra, mantendo-se sempre voltado para o Sol; - uma dormideira fechando as folhas; - um “pára-quedas”de dente-de-leão voando com o vento; - um coco boiando na água ou germinando na praia. As plantas podem se mover em tanto por pequenos movimentos, em geral lentos, ao longo do dia ou com o seu crescimento, como por grandes desloca- mentos, ao longo de grandes distâncias e longos intervalos de tempo. Pequenos movimentos Os pequenos movimentos são quase imperceptíveis aos nossos olhos, pois acontecem muito devagar, geralmente ao longo de um dia ou mesmo de se- manas. Alguns deles podem ocorrer ao cabo de um ou dois segundos, como as folhas das “dormideiras” que se fecham ao toque, mas, em geral, os movi- mentos ocorrem como decorrência do crescimento. O crescimento e o desenvolvimento de uma planta são resultados da interação de três fatores: • fatores ambientais externos (luz, umidade, nutrientes e temperatura); • fatores internos (hormônios vegetais); • fatores genéticos. Ou seja, fatores ambientais como luz, temperatura, comprimento do dia e força da gravidade, junto com os fatores genéticos e os hormônios vegetais, regulam o crescimento e o desenvolvimento das plantas. Tropismos Tropismos são movimentos de uma planta em direção contrária a origem de estímulo externo. Podem ser desencadeados por luz, gravidade ou contato. “As plantas crescem em direção à luz.” Essa frase parece um pouco familiar, não é? As plantas necessitam da luz do Sol para “produzir” a energia necessária para o seu desenvolvimento. Além desse aspecto, a luz também influencia na manutenção de algumas funções básicas de uma planta, como crescimento e floração. Fig. 2.26 - Inseto sugando floema de planta. (Foto de Pedro Gnaspini Neto). Atividade Para mentalizar como tudo isso acontece, junte alguns materi- ais com seus colegas e construa um modelo tridimensional de feixe vascular (canudinhos de duas espessuras e cores, elásti- co, palitinhos de churrasco). Jun- te dois canudinhos grossos en- fiando um na extremidade do outro. Junte três séries destas. Esses serão os vasos de xilema. Agora junte um punhadinho de canudinhos finos de outra cor da mesma maneira. Esses serão os tubos do floema. Deixe o xilema de um lado e o floema de outro. Una tudo com um elás- tico. Agora envolva todos os ca- nudinhos (xilema e floema) por uma camada de palitinhos de churrasco, que representam as células de sustentação (fibras) que normalmente envolvem os feixes vasculares de monocoti- ledôneas, como o milho ou o bambu (Figura 2.27). Fig. 2.27 - Feixes vasculares de angiospermas: A- eudicotiledô- nea; B- monocotiledônea. (Fotos de Veronica Angyalossy). A B xilema xilema floema floema   esquecer que o grão de pólen é um indivíduo, não apenas um órgão. Ele é o gametófito masculino (microgametófito), reduzido a apenas duas células, que se desloca para encontrar as partes femininas de uma flor, que contém o microgametófito e o gameta feminino, a oosfera. A polinização já foi bem ex- plorada anteriomente, e é possível ver os artifícios que as plantas usam para fazer reprodução sexuada. Dispersão Você já parou para pensar que muitas coisas divertidas que fazíamos quando crianças, na forma de brincadeira, na verdade possuem um significado mais importante? Pois soprar os “pára-quedas” do dente de leão é assim (figura 2.30). Quando os sopramos, estamos dispersando dezenas de sementes, que são então lançadas pelo vento para lugares distantes. Esse tipo de fruto plumoso e leve, pronto para ser carregado por uma leve brisa, é apenas uma das muitas estratégias que as plantas apresentam para se dispersar na natureza. Outras plantas terão frutos ou sementes com asas, asas duplas, triplas, hélices, balões ou qualquer outra estrutura que permita planar. As plantas podem se dispersar de diversas formas e em diversas fases do seu ciclo de vida, por estruturas chamadas propágulos. Esses podem ser ór- gãos de sobrevivência e reprodução vegetativa, como os tubérculos ou estolões, que são segmentos de caule, ou como as sementes, que geralmente se formam com a reprodução sexuada. É preciso lembrar que a semente é uma planta viva e inteira, completa para se desenvolver quando for favorável. As semen- tes podem permanecer viáveis por um ano ou até mais de 2.000 anos em sítios arqueológicos. Elas são verdadeiras naves que resistem se deslocando ao lon- go do espaço e do tempo. Quanto mais eficiente é a dispersão das sementes, melhor para o futuro embrião e para a espécie. Com uma dispersão eficiente, as sementes têm me- lhores chances de perpetuar a espécie, alcançando distâncias maiores e, por- tanto, uma variedade de ambientes maior, com mais chances de encontrar aquele que seja adequado. Ao mesmo tempo, ficam longe da planta mãe e não concorrem com ela por luz e nutrientes. Há frutos que estão adaptados para a dispersão pelo vento, como o dente- de-leão. Esses frutos são leves e possuem uma estrutura plumosa facilmente levada por pequenos ventos (Figura 2.30). Alguns frutos carnosos e saborosos são dispersados por animais. Os animais os comem e, quando defecam, lançam suas sementes prontas para germinar. Fa- zem isso porque precisam de recursos para sobreviver (água, alimentos), como a polpa gostosa dos frutos ou partes da semente que se destacam sem machucar o embrião. A obtenção desses recursos compensa o seu tempo e esforço de des- locamento ao buscar determinadas espécies ou tipos de frutos. Para as plantas também há vantagem, pois os animais se deslocam muito e espalham as se- mentes em muitos lugares diferentes. Por isso pode-se interpretar essa relação analogamente à teoria econômica dos humanos: a planta investe recursos (açú- car, água, pigmentos, perfume) para atrair os animais dispersores e esse inves- timento é compensado pela garantia de que suas sementes serão espalhadas em muitas condições ambientais diferentes, aumentando a chance de encon- trar locais adequados para sobreviver. Não é, portanto, por acaso que as plantas são capazes de produzir frutos tão grandes e gostosos como melancias e abóboras. Plantas dispersas por animais possuem diversos tipos de atrativos para os animais. Numa interpretação de Fig. 2.30 - Frutos de den- te de leão prontos para a dispersão pelo vento. (Foto de Gregório Ceccantini).    -  uma perspectiva humana, é possível dizer que há uma relação um pouco perni- ciosa: a planta “atrai, convence, sacia e paga” o animal, que dispersa suas se- mentes. Sob este ponto de vista, os frutos seriam pagamentos e ferramentas de sedução. É mesmo difícil resistir a um tronco carregado de jabuticabas brilhan- tes ou ao perfume, à doçura e à cor de goiabas vermelhas. Esse caráter sedutor dos frutos, também imortalizado nas histórias bíblicas, tem a sua razão biológi- ca. Quando o animal é atraído pelo fruto e come a sua semente, ele acaba depo- sitando-a com suas fezes – ou regurgitando-a, como fazem algumas aves – em outro lugar. Às vezes, o local é favorável, às vezes não, mas, provavelmente, distante da planta mãe. Em outras vezes, as sementes até germinam melhor quando passam no tubo digestório dos animais, como é o caso do maracujá ou da romã (Figura 2.31). Em outros casos, a dispersão é feita por animais sem qualquer recurso para eles. Você já deve ter entrado em uma área verde e, quando saiu, perce- beu que a barra da sua calça e seu tênis estavam repletos de “coisinhas” ver- des ou castanhas achatadas grudadas, conhecidas também como carrapichos e picões (Figura 2.32). Quando isso acontece, você está sendo responsável pela dispersão de partes do fruto com sementes para outros lugares. Os carrapichos são difíceis de tirar da roupa porque possuem em sua superfície estruturas semelhantes a pequenos anzóis, os tricomas, que grudam de modo eficaz na roupa ou nos pêlos de um animal. Foi olhando para esses mecanis- mos de grudar que o velcro, usado nas bolsas e carteiras, foi inventado. Outros frutos, por sua vez, flutuam e são dispersados pelas corrente maríti- mas, como os cocos. Além de ter uma polpa fibrosa que flutua, há um revesti- mento duro para proteger a semente e uma quantia de reservas formidável – a polpa carnosa com a qual fazemos cocadas e a água de coco. O embrião do coqueiro tem seu próprio “iate”, com comida, sombra e água fresca. Por isso a imagem de uma praia está sempre associada aos coqueiros, não é? Você já viu, ou melhor, escutou vagens de sibipiruna (Caesalpinia pluviosa) estourarem em tardes quentes de verão? Quando a vagem estala, se abre em duas partes que se torcem como hélices, arremessando as sementes a alguns metros ou mesmo a uma dezena de metros da planta mãe (Figura 2.1). Se não viu isso, é garantido que você já brincou de estourar os frutos da maria-sem- vergonha (Impatiens walleriana). Esses fenômenos exemplificam a dispersão explosiva de frutos. É uma maneira de dispersar as sementes a boas distâncias, sem precisar da ajuda de fluídos (ar ou água), sem gastar nutrientes (açúcar, polpa, óleo, proteína) ou construir estruturas para a atração de animais (cores, cheiro). Na natureza, economizar energia pode representar uma vantagem adaptativa, e isso tem reflexo na seleção natura, e portanto na evolução. O fato é que, não importa como, as plantas são capazes de dispersar seus diásporos (sementes ou outros propágulos), colonizando ambientes adequa- dos, testar novos ambientes, ocupar lugares com menos competidores e, so- bretudo, locais distantes da planta mãe, de forma que os filhos não compitam pelos mesmos recursos (água, luz, nutrientes). FLORAÇÃO E FOTOPERIODISMO Por que no Brasil a maioria das plantas florescem na primavera ou verão? As plantas com flores, as angiospermas, também são influenciadas pela luminosidade na sua floração. A resposta das plantas ao comprimento ou à duração do dia e da noite (proporções entre períodos de luz e escuridão em um período de 24 horas) é conhecido como fotoperiodismo. Fig. 2.31 - Maracujá com arilo colorido, carnoso e suculento, atraente para pássaros e outros ani- mais. (Foto de Gregório Ceccantini). Fig. 2.32 - Carrapicho aderido em roupa – dis- persão por animais. (Foto de Gregório Ceccantini).   Há plantas, conhecidas como plantas de dia longo, que florescem quando os dias são mais longos e os períodos escuros são curtos, principalmente du- rante a primavera e o verão (de setembro a março). Outras florescem quando os dias são mais curtos e as noites mais longas, conhecidas como plantas de dia curto, que florescem no início da primavera ou no outono. É importante saber que, embora as plantas sejam classificadas pelo perío- do do dia, longos ou curtos, o que parece ser decisivo para a floração não é o comprimento do dia, mas o comprimento da noite. Alguns experimentos indi- cam que a exposição ao escuro precisa ser contínua, sem interrupções. Não pode haver nem sequer um flash de luz, que seu efeito passa a ser como se a noite fosse curta. Entretanto, o tempo necessário de períodos de claro/escuro varia de espécie para espécie. Plantas de dia longo florescem apenas quando o fotoperíodo for mais longo que um período crítico, enquanto plantas de dia curto florescem quando o fotoperíodo for menor que um período crítico. Algumas plantas florescem por outros estímulos, independentemente do comprimento do dia, e são conhecidas como plantas neutras. RESERVAS DE ENERGIA DOS VEGETAIS “A farinha é feita de uma planta da família das euforbiáceas, euforbiáceas de nome Manihot utilissima que um tio meu apelidou de macaxeira e foi aí que todo mundo achou melhor!... a farinha tá no sangue do nordestino...” Djavan Como é possível ver nessa letra da música de Djavan, a macaxeira, mandioca ou aipim é uma mesma espécie de planta, com várias de- nominações locais. É um alimento típico, muito consumido em algu- mas regiões do Brasil e uma de nossas referências culturais. É um recurso alimentar originário do nosso País, como resultado da trans- missão de conhecimentos pelos habitantes originais, os índios. A mandioca foi disseminada pelo mundo pelos portugueses e é hoje uma importante fonte de calorias para populações de vários locais do mundo, prin- cipalmente da África. Esse alimento é muito rico, pois é um estoque natural de carboidratos para a planta, na forma de amido (Figura 2.33). Nós comemos mandioca e outras fontes de carboidratos. Pensando nisso, o que você comeu ontem? Provavelmente, no café da manhã, você comeu uma grande quantidade de carboidratos contendo amido (pão, cereais). No almoço e no jantar, também devem ter aparecido outros alimentos energéticos ricos em carboidratos. 1) Que produtos vegetais estavam presentes? Quais deles possuem amido? 2) Quais são as principais fontes de amido da sua dieta? 3) Que órgãos vegetais você conhece estocam amido? Pelo visto, todos nós comemos muitos carboidratos. Os carboidratos e as gorduras são alimentos muito energéticos, mas são os principais vilões na luta das pessoas contra a balança. Fica fácil perceber porque é tão difícil perder peso quando queremos (Figura 2.34). 4) Na sua dieta, onde entram óleos de origem vegetal? 5) Tente lembrar que tipos de óleos comestíveis você vê no supermercado. Fig. 2. 33 - Grãos de ami- do dentro de células vis- tas ao microscópio. (Foto de Gregório Ceccantini). Fig. 2.34 - Sementes de plantas que produzem óleo comestível. (Foto de Gregório Ceccantini).    -  viu dinossauros em algum documentário científico. Aliás, sobre dinossauros, cobras, tubarões, diabos-da-tasmânia etc., há um monte deles. E sobre plan- tas? Há, mas são poucos. Quase não há. Você pode até argumentar: “mas as plantas são tão paradinhas, tão silenciosas, não fazem nada”. Mas será que são paradas mesmo? O fato é que dentro da aparente calma de uma planta, há um turbilhão de fenômenos bioquímicos acontecendo, bem debaixo dos nos- sos olhos, sem que a gente perceba. Só que eles acontecem em silêncio e numa escala temporal diferente da dos humanos. Não esqueça que os seres vivos mais velhos deste planeta são as árvores. Há árvores vivas de mais de 3.500 anos de idade. Se elas estão vivas por tanto tempo, é porque esse “reló- gio” funciona muito bem. Dentre esses fenômenos, o mais famoso é a fotossíntese, que é tão impor- tante para a nossa vida. Mas para que a fotossíntese ocorra, uma série de outras atividades devem acontecer. As raízes devem absorver água e, nela dissolvidos, os nutrientes de que as plantas precisam, principalmente nitrogê- nio, potássio, fósforo e cálcio. Esses nutrientes entram pela raiz e devem ser levados para todas as células vivas que precisam dele. 1) Como os nutrientes são levados para as células? Você deve ter se lembrado que os nutrientes minerais dissolvidos na água compõem a seiva mineral ou seiva do xilema. Essa seiva, às vezes, é chamada de seiva bruta, mas de bruta ela não tem nada, pois quem determina a sua composição química é a raiz. São as células da raiz, através da seletividade das membranas celulares, que selecionam as substâncias que estarão presen- tes na seiva mineral e sua concentração. 2) Como a seiva mineral sobe pelo xilema até a copa? Com que força? A seiva precisa subir desde alguns centímetros até uma centena de metros. Mas como isso é possível sem uma bomba? Isso acontece porque nas folhas existem os estômatos (Figura 2.35) e no xilema os vasos formam uma coluna contínua de seiva. Por isso, a transpiração, a subida da seiva, a fotossíntese e a absorção de nutrientes são atividades concatenadas. Quando amanhece o dia, a planta em geral encontra-se com os estômatos abertos. Com a luz, co- meça a fotossíntese. Os estômatos abertos permitem a entrada de gás carbônico (CO 2 ), que vai ser usado para fazer açúcares, bem como a saída do oxigênio produzido pela fotossíntese. Mas com o estômato aberto e com o calor, a água que irriga os tecidos das folhas também escapa na forma de vapor. À medida que a água evapora, mais seiva vai sendo trazida pelos vasos, pela coluna contínua do xilema. Ao longo do dia, o calor pode aumentar muito e a transpiração também, então há a necessidade de fechar os estômatos. Se os estômatos são fechados, a entrada de gás diminui, bem como a chegada de água, e o ritmo da fotossíntese também diminui. À noite, com a queda da temperatura e a diminuição da transpiração, os estômatos voltam a abrir. Por isso, muitas plantas ficam um pouco murchas nas horas mais quentes do dia. O murchamento é decorrência da perda de água das células pela transpiração. Planta fica murcha porque as células ficam plasmolisadas4. 3) Por que as plantas não são impermeáveis e transpiram? Ser impermeável seria uma ótima maneira de conservar a água, que é tão importante para a vida. Se não há transpiração, não há subida da seiva, e se não há subida de seiva, não há água nas células das folhas (a água é quebrada na fotossíntese para fazer os açúcares). Se não se abrirem os estômatos, não há entrada de CO 2 para a fabricação de açúcar. Também sem a subida da seiva, não chegam os nutrientes necessários para fazer novas células construídas Fig. 2.35 - Estômato em folha de trapoeiraba. 4 Plasmólise é o encolhi- mento da membrana plasmática das células, que se descolam da pa- rede celular vegetal.   com proteínas (precisam de nitrogênio e metais), fosfolipídios de membrana (com fósforo) e ácidos nucléicos (com fósforo e nitrogênio). Enfim, a perda de água pela transpiração é um mal necessário para as plantas. A fotossíntese que ocorre com a luz produz açúcares, que devem ser leva- dos às outras partes da planta que não fazem fotossíntese o suficiente ou que simplesmente não a fazem. 3) Que partes da planta precisam de açúcares vindos de outro lugar? 4) Como é trazido o açúcar para as outras partes da planta? O sistema condutor das plantas, então, trabalha coordenado, levando água, sais e açúcares para as células que deles precisam. Um broto ou folha novos que se formam, mesmo estando iluminados, precisam tanto de seiva do xilema quanto de seiva do floema, uma vez que ainda não possuem uma atividade fotossintética suficiente para o seu crescimento. GERMINAÇÃO DE SEMENTES Você deve se lembrar de quando estava no ensino fundamental e a professo- ra apresentou o experimento da germinação do “feijãozinho” (Figura 2.36). Provavelmente, você teve que repeti-lo muitas vezes na sua história escolar. Da primeira vez, você deve ter se empolgado com o que parecia, naquela época, ser “magia”. Como seria possível que aquele feijão, tão familiar no almoço, pudesse se transformar em uma planta, em alguns dias? Como é possível que dentro daquela coisa tão pequena, como uma semente de feijão, haja tantas outras coisas? Pois é, mesmo repetindo essa germinação mil vezes, sempre é possível aprender mais com ela: basta analisar com mais profundidade. A germinação do feijão, bem como de outras sementes, apresenta uma série de transformações morfológicas e metabólicas que resumem vários as- pectos do funcionamento das células e das plantas. Siga o roteiro ao lado que te auxiliará a examinar a Figura 2.37, que apresenta as atividades da semente durante e logo após a germinação. Explique, escrevendo um texto, o que você vê no gráfico, em relação às três fases assinaladas. Exercício Fig. 2.36 Figura 2.37 – Atividades metabólicas da semente durante a germinação. A linha pontilhada re- presenta as atividades de respiração e síntese de proteínas. As barras horizontais representam outras atividades assina- ladas com legendas. O degradê nas extremida- des das barras represen- ta início ou término gra- dual de uma atividade. Quanto mais escuro, maior a atividade.    -  Analise a Figura 2.35 e responda: 1. Como você pode descrever o comportamento da respiração ao longo do tempo? 2. Quais eventos acontecem no início da germinação? 3. Quais eventos acontecem ao final da germinação? 4. Quais eventos acontecem após a germinação? 5. Que tipos de reservas de sementes você conhece? 6. Caracterize com o início e o final dos fenômenos apresentados no gráfico cada uma das três fases. CLONAGEM E PLANTAS TRANGÊNICAS PODEM ESTAR NA SUA COZINHA A clonagem de seres vivos ganhou evidência há alguns anos, quando o primeiro mamífero clonado de animal adulto nasceu: a ovelha Dolly. Virou até tema de novela. Assim, quase todo mundo já ouviu falar em clonagem, seja em algum filme, noticiário ou programa de televisão. Só que clonar seres vivos pode não ser nenhuma novidade. Isso acontece na natureza comumente e clonar plantas já é uma rotina na biotecnologia, há mais de cinqüenta anos. Você já clonou alguma planta? Provavelmente sim, mas talvez não tenha se dado conta. Se você não fez ainda, com certeza alguém conhecido à sua volta já o fez. Sabe aquelas violetas que quase todo mundo tem na janela da cozinha? Elas são clones. Quando você retira uma folha da violeta e deixa-a na água por algumas semanas, ela passa a formar raízes e, posteriormente, pode ser plantada, regenerando uma planta inteira, com flores e tudo o mais. Quando cortamos um caule de roseira ou morango e espetamos no solo para fazer uma muda, estamos produzindo um clone.5 A formação de cópias geneticamente idênticas de plantas pode correr de maneira natural, quando uma planta desprende brotamentos que se separam dela conseguindo viver independentemente da planta mãe (bulbos dos dentes de alho, brotos das bromélias, rizomas das bananeiras) ou de maneira mais técnica, quando são feitas culturas de tecidos em laboratório, em meios de cultura, esterilizados e com nutrientes e hormônios controlados pelo homem. Isso parece ficção científica, mas a cultura de tecidos vegetais já é realida- de há muito tempo e é a base para outros avanços biotecnológicos (Figura 2.38). Muitas plantas de floricultura (orquídea, gloxínia, violeta) ou consumidas no almoço (milho, tomate, soja) são resultado de clones produzidos em labo- ratório com o objetivo de fazer melhoramento vegetal, para obter plantas mais produtivas ou mais bonitas. Além dos clones, são feitas outras manipulações em laboratório para mo- dificar ou aperfeiçoar plantas de valor econômico. Uma das mais polêmicas é a produção de plantas transgênicas ou geneticamente modificadas. Plantas transgênicas são plantas que receberam genes de outros organismos, plantas ou não (animais, bactérias, fungos). Esses organismos geneticamente modifi- cados dividem as opiniões tanto de cientistas quanto de ambientalistas, bem como da sociedade civil como um todo. Existe um grande potencial para desenvolvimentos de plantas mais produ- tivas, que usariam menos adubos ou precisariam de menos inseticidas, ou até que seriam capazes de produzir medicamentos ou vacinas a um preço muito Fig. 2. 38 - Plantas geradas por cultura de tecidos ve- getais em laboratório. 5 Experimento Faça um clone de plan- tas. Experimente com a violeta-africana. Corte uma folha de aspecto saudável, coloque em um copo de água em lo- cal iluminado e acompa- nhe seu desenvolvimen- to por algumas semanas. Anote quando se for- mam as primeiras raízes e quando começam a se formar outras folhas.