Introdução à Biologia/Evolução/Evolução das plantas: diferenças entre revisões

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Acredita-se que as plantas terrestres tenham surgido na era paleozóica, originadas a partir de ancestrais aquáticos. O primeiro fóssil bem conservado dessas plantas terrestres primitivas data de 395 milhões de anos.
Existem diferentes teorias sobre como as plantas terrestres originaram-se, mas todas concordam que as primeiras eram do grupo das criptógamas e que, posteriormente deram origem às plantas vasculares com sementes.
As plantas necessitaram de grandes modificações para a conquista desse novo ambiente, e dentre essas adaptações as mais facilmente observáveis são as morfológicas. No entanto, modificações de ordem bioquímica, fisiológica e reprodutiva também foram muito importantes. Existiram vários problemas para serem solucionados para as plantas mudarem para o ambiente terrestre, dentre os quais destacam-se:
• A redução da perda de água por evaporação;
• A realização de trocas gasosas. Para solucionar o problema da perda d'água as plantas ocorreu o surgimento da epiderme e da cutícula (não esquecer que essas características não surgiram de repente, e sim que foram selecionadas através dos anos). No entanto, essas duas estruturas acabaram dificultando a realização das trocas gasosas necessárias à realização da fotossíntese e da respiração. "Surgiram" para isso então, poros, câmaras aeríferas e estômatos.
• Absorção de água e nutrientes. Os rizóides e as raízes surgiram para realizar a absorção de água e nutrientes, ao mesmo tempo em que permitiram uma eficiente forma de fixação e apoio no solo.
• Condução de água, sais e outras substâncias através da planta. Como a condução de água, sais e outras substâncias não podia ser realizado por difusão (como nas algas), o surgimento da lignina foi de fundamental importância não só para isso, como para o problema da sustentação da planta no ambiente aéreo. Dependendo do grau de lignificação da parede celular, as células são denominadas elementos traqueais (menor grau) e fibras (maior grau). As células constituintes do xilema também são lignificadas. Em seu conjunto esses elementos permitiram um aumento progressivo do tamanho dos vegetais terrestres, proporcional ao seu grau de lignificação.
• Dependência da água para reprodução. Foi necessário também o surgimento de adaptações reprodutivas, tendo em vista que as algas, por exemplo, dependem da água para o transporte de gametas e mesmo para a posterior disseminação de gametas e esporos. As plantas terrestres mais primitivas também são dependentes da água para a fecundação, sendo que o gameta masculino literalmente nada até o gameta feminino (quando o ambiente estiver bem úmido). A independência total da água para esse fim surgiu nas Angiospermas, com a formação do tubo polínico durante a fecundação. Parte das Gimnospermas também conseguiram essa independência da água no meio externo. Por outro lado, surgiram adaptações para proteção contra o estresse do ambiente aéreo, passando os elementos reprodutivos a serem protegidos por um envoltório de células vegetativas.
 
Adaptação é vista como um processo que ocorre a longo prazo, envolvendo muitas gerações, mas ela também pode ocorrer durante o período de vida de um indivíduo, quando então é chamada aclimatação. Vamos nos referir a adaptação, aqui, no sentido evolucionário. Em presença de solo adverso, de calor ou de frio excessivo, as plantas lançam mão de recursos diversos, que incluem até modificar seu caminho fotossintético. Esse é o caso de algumas gramíneas tropicais, como a cana-de-açúcar.
 
Adaptação a climas tropicais e desérticos
 
Em regiões áridas, as plantas são caracteristicamente espinhosas, mais resinosas ou mais tóxicas, uma vez que estão expostas aos predadores em condições de grande procura. Adaptações morfológicas a diferentes climas são conhecidas: por exemplo, os cactos e plantas suculentas adaptam-se às condições de sol abrasador no deserto, estendendo a área de solo para absorção de água, reduzindo a perda de água nas folhas, ou aumentando a quantidade de água armazenada em seus tecidos. As plantas xerófitas - plantas que resistem bem a condições de seca - apresentam grossas camadas de cera para reduzir a perda de água.
Adaptações bioquímicas também são conhecidas. Para reduzir a perda de umidade, as plantas fecham seus estômatos (aberturas na epiderme de folhas e caule, através das quais se efetuam as trocas gasosas necessárias à vida das plantas).
O fechamento ou abertura de estômatos obedece a um controle hormonal efetuado pelo ácido abscísico, uma substância sesquiterpenóide comum em plantas.
Talvez o exemplo mais dramático de adaptação a clima seja o caminho fotossintético especial que algumas plantas tropicais desenvolveram em resposta a condições de calor e aridez. Em dias de grande calor, plantas de clima temperado realizam a fotossíntese com menor eficiência, ou seja, apresentam uma queda na incorporação de gás carbono atmosférico na produção de açúcar. Isso se deve ao fato de que parte do gás carbono originalmente absorvido é perdida através de fotorrespiração na superfície da folha. Como nas regiões temperadas os dias quentes não são muito freqüentes, essas perdas na produção de açúcar não são graves. Mas nas zonas tropicais elas poderiam ser consideráveis. Plantas tropicais, como a cana-de-açúcar, por exemplo, são capazes de resistir ao clima quente e manter-se produtivas graças a uma modificação no seu mecanismo fotossintético: o gás carbônico, que seria perdido por fotorrespiração na superfície da folha, é coletado e trazido de volta ao interior do cloroplasto, onde se processa a fotossíntese, para ser convertido em sacarose. Plantas desse tipo têm células mesofílicas especiais e suas modificações anatômicas, conhecidas como Síndrome de Kranz, ocorrem paralelamente com as alterações bioquímicas. Não só a cana-de-açúcar (Saccharum officinarum), apresenta essa adaptação, mas muitas outras plantas. O milho (Zea mays), que é uma gramínea, como a cana, também pode realizar essa alteração, e plantas de outras famílias também o fazem.
 
Adaptação ao frio
 
Os insetos conseguem desenvolver tolerância a temperaturas abaixo de zero de maneira muito simples: através da síntese de glicerina, que age como um anticongelante, da mesma forma que o etilenoglicol age no radiador dos carros resfriados a água. Nas plantas superiores, adaptação ao gelo parece ser bem mais complexa, mas sempre se faz uma correlação da tolerância ao frio com o aumento do teor de açúcar na seiva. Provou-se que a capacidade de resistir à geada pode ser induzida artificialmente, infiltrando-se plantas com açúcares. Os açúcares encontrados nas plantas resistentes ao congelamento variam de planta para planta, mas geralmente são os açúcares mais conhecidos: glicose, frutose e sacarose. Álcoos poli-hídricos, como glicerina, manitol e sorbitol são menos encontrados, mas são largamente responsáveis pela tolerância ao frio da maçã e da gardênia, por exemplo. Como agem os açúcares na proteção da planta contra o frio excessivo? Supõe-se que eles agem de duas maneiras: através de efeito osmótico, diminuem a quantidade de gelo formado no vacúolo das células; de forma indireta, transformando-se em outras substâncias, exercem também uma função protetora.
Adaptação a solo
 
Um exemplo de condição de solo adversa para o desenvolvimento de uma planta é a salinidade. Plantas que conseguem crescer em areias salgadas de desertos ou à beira-mar são chamadas "halófitas", plantas que desenvolveram mecanismos de adaptação a essas condições. As plantas necessitam normalmente de níveis baixos (alguns ppm) de sódio no solo. Quando o teor de cloreto de sódio é aumentado, elas desenvolvem sintomas de intoxicação, rapidamente. É o que acontece com as plantas chamadas "glicófitas", como o tomate, a ervilha e o feijão. Um sintoma de excesso de sal no feijão, Vicia faba, é a acumulação da amina putrescina na planta, devido à baixa absorção de potássio pela célula, causada pelo excesso de sódio. As plantas halófitas, pelo contrário, têm seu crescimento estimulado em condições de salinidade, como acontece com plantas costeiras tropicais, como as Thalassia e as plantas de mangue, como Avicennia (no Brasil, uma delas é a Rhizophora mangle).Como se dá a resistência à salinidade nas halófitas? Pode ser por acumulação de cloreto de sódio dentro do vacúolo; por resistência à entrada de cloreto de sódio na célula e por diluição de cloreto de sódio após sua entrada na planta. Uma característica bioquímica da adaptação das plantas à salinidade é a acumulação nas plantas halófitas de duas substâncias nitrogenadas: a prolina e a glicinobetaína.
 
 
 
 
 
 
 
Soluções diferenciadas
 
A imensa diversidade biológica significa também uma enorme variedade de soluções para o problema da escassez de água. Cada família tem características próprias que lhes permite sobreviver em condições adversas. Basicamente, há as que escapam da seca e as que toleram a seca. As que escapam da seca têm ciclo de vida extremamente rápido. Brotam na época das chuvas, crescem, se reproduzem, deixando as sementes no solo para a próxima estação e morrendo antes que a seca chegue outra vez. As que toleram a seca também podem ser divididas em dois grupos: as que se mantêm sempre verdes, conseguindo umidade de diversas maneiras, e as que murcham e se ressecam, mas revivem e se desenvolvem quando volta a chover.
 
A família das veloziáceas, à qual pertence a canela-de-ema, é um exemplo de adaptação. As plantas desse grupo se conservam sempre verdes porque aproveitam a umidade da neblina que cobre trechos da Serra à noite. Essa umidade é absorvida por raízes que correm ao longo do caule, por baixo das bainhas de folhas velhas. Quando as folhas murcham e caem, as bainhas ficam em torno do caule, protegendo as raízes adventícias. Essas raízes estão cobertas por um tecido de revestimento, composto de diversas camadas, chamado velame, encontrado também em orquídeas. O velame acumula a água da neblina e essa umidade é transportada para o interior da planta.
Não é só. As plantas da família das veloziáceas têm um sistema muito eficiente para perder o mínimo de umidade. Seus estômatos, as estruturas presentes nas folhas por onde se processa a entrada e a saída de água da planta, ficam em fendas existentes nas folhas. Quando o tempo está excessivamente seco, essas fendas se fecham e a umidade liberada pelos estômatos não chega a sair da planta. Forma-se um sistema fechado, conservando a água que já está na planta.
Há outros exemplos. As plantas da família das melastomatáceas, na qual se incluem as quaresmeiras, se caracterizam pela presença de muitos pêlos, chamados tricomas, na sua superfície. Um aluno da professora Nanuza, em sua tese de doutorado, descobriu evidências de que a água penetra no interior da planta através dos tricomas. Esses pêlos aparecem também nas folhas e caules de plantas de outras famílias, especialmente nas folhas jovens. Em alguns casos, os pêlos também protegem a planta do inverno rigoroso da Serra. No período frio, a planta se mostra como um chumaço de algodão. Conforme a primavera se aproxima, os pêlos brancos vão secando e surge o verde das folhas.
 
 
O termo Tundra deriva da palavra finlandesa Tunturia, que significa planície sem árvores. É o bioma mais frio da Terra. Alguns cientistas consideram existir dois tipos de tundras: Tundra Ártica e Tundra Alpina. A principal diferença entre elas é a razão pela qual são tão frias. A primeira é pela sua localização geográfica, mais concretamente pela latitude, enquanto que a segunda é devido ao fato de se encontrar tão afastada da superfície da Terra. Também a capacidade de drenagem do solo é diferente, sendo maior na Tundra Alpina. No entanto, são muito parecidas.
 
 
Photo: P. Kuhry A Tundra Ártica surge a sul da região dos gelos polares do Ártico, entre os 60º e os 75º de latitude Norte, e estende-se pela Escandinávia, Sibéria, Alasca, Canadá e Gronelândia. Situada próximo do pólo norte, no círculo polar Ártico, recebe pouca luz e pouca chuva, apresentando um clima polar, frio e seco. O solo permanece gelado e coberto de neve durante a maior parte do ano.
Apresenta Invernos muito longos, com uma duração do dia muito curta, não excedendo a temperatura os -6ºC (temperatura média entre os -28ºC e os -34ºC). Durante as longas horas de escuridão a neve que vai caindo acumula-se, devido aos fortes ventos, nas regiões mais baixas, obrigando os animais a permanecerem junto ao solo e apenas a procurar comida para se manterem quentes. As quantidades de precipitação são muito pequenas, entre 15 e 25 cm, incluindo a neve derretida. Apesar da precipitação ser pequena, a Tundra apresenta um aspecto húmido e encharcado, em virtude da evaporação ser muito lenta e da fraca drenagem do solo causada pelo permafrost.
Só no Verão, com a duração de cerca de 2 meses, em que a duração do dia é cerca de 24 h e a temperatura não excede os 7º-10 ºC, a camada superficial do solo descongela, mas a água não se consegue infiltrar por as camadas inferiores se encontrarem geladas (permafrost, que começa a uma profundidade de alguns centímetros e se prolonga até 1 metro ou mais). Formam-se então charcos e pequenos pântanos. A duração do dia é muito longa e ocorre uma explosão de vida vegetal, o que permite que animais herbívoros sobrevivam - bois almiscarados, lebres árticas, renas e lemingues na Europa e na Ásia e caribus na América do Norte. Estes por sua vez constituem o alimento de outros animais, carnívoros, como os arminhos, raposas árticas e lobos. Existem também algumas aves como a perdiz-das-neves e a coruja-das-neves.
/bio304/biomes/TUNDRA/tundralife.html A vegetação predominante é composta de líquenes (plantas resultantes da associação de fungos e algas, que crescem muito lentamente e extraordinariamente resistentes à falta de água, que conseguem sobreviver nos ambientes mais hostis), musgos, ervas e arbustos baixos, devido às condições climáticas que impedem que as plantas cresçam em altura. As plantas com raízes longas não se podem desenvolver pois o subsolo permanece gelado, pelo que não há árvores. Por outro lado, como as temperaturas são muito baixas, a matéria orgânica decompõe-se muito lentamente e o crescimento da vegetação é lento.
Uma adaptação que as plantas destas regiões desenvolveram é o crescimento em maciços, o que as ajuda a evitar o ar frio. Mas as adaptações das plantas típicas da Tundra não ficam por aqui. Crescem junto ao solo o que as protege dos ventos fortes e as folhas são pequenas, retendo, com maior facilidade, a humidade.
Apesar das condições inóspitas, existe uma grande variedade de plantas que vivem na Tundra Ártica.
A maioria dos animais, sobretudo aves e mamíferos, apenas utilizam a Tundra no curto Verão, migrando, no Inverno, para regiões mais quentes. Os animais que ali vivem permanentemente, como os ursos polares, bois almiscarados (na América do Norte) e lobos árticos, desenvolveram as suas próprias adaptações para resistir aos longos e frios meses de Inverno, como um pêlo espesso, camadas de gordura sob a pele e a hibernação. Por exemplo, os bois almiscarados apresentam duas camadas de pêlo, uma curta e outra longa. Também possuem cascos grandes e duros o que lhe permite quebrar o gelo e beber a água que se encontra por baixo.
Os répteis e anfíbios são poucos ou encontram-se completamente ausentes devido às temperaturas serem muito baixas.
 
Tundra Alpina
 
A Tundra Alpina encontra-se em vários países e situa-se no topo das altas montanhas. É muito fria e ventosa e não tem árvores. Ao contrário da Tundra Ártica, o solo apresenta uma boa drenagem e não apresenta permafrost. Apresenta ervas, arbustos e musgos, tal