Antes que as plantas colonizassem a terra do mar, os continentes eram estéreis. Agora, milhões de espécies de micróbios, plantas e animais vivem na terra, e foi a evolução das plantas terrestres que tornou tudo isso possível. Para entender essa transformação impressionante, precisamos entender o que exatamente são as plantas e como elas evoluíram para enfrentar os desafios da vida na terra.
Existem certas características que todas as plantas compartilham, desde as árvores mais altas até o menor musgo. Primeiro, todas as plantas são eucariotos multicelulares. Em segundo lugar, as plantas produzem o pigmento fotossintético clorofila em organelas chamadas cloroplastos, permitindo-lhes produzir seus próprios alimentos usando a energia do sol. Terceiro, todas as plantas têm células cercadas por paredes feitas de celulose. Por fim, todas as plantas têm um ciclo de vida caracterizado pela alternância de gerações, definido como a transição entre os estágios multicelulares haplóides e diplóides ao longo do ciclo de vida. Aqui, gerações referem-se a duas fases multicelulares diferentes no ciclo de vida. Uma fase é o gametófito haplóide. O gametófito produz gametas por mitose, que se fundem durante a fertilização para formar uma célula diplóide, que então sofre mitose para se desenvolver em um esporófito. O esporófito, por sua vez, produz esporos haplóides por miose, completando o ciclo dando origem a novos gametófitos.
Embora todas as plantas compartilhem essas características, existem grandes diferenças entre as diversas linhagens de plantas na forma como algumas dessas características são expressas. Vamos examinar essa diversidade. As plantas terrestres se dividem em três grupos principais, as plantas não vasculares, as plantas vasculares sem sementes e as plantas com sementes. Cada um desses grupos contém muitos milhares de espécies.
Os musgos pertencem à divisão Bryophyta. Essas plantas relativamente simples têm três características principais, falta de tecido vascular, o gametófito é o estágio dominante de vida livre de seu ciclo de vida e o esporófito é pequeno, não ramificado e dependente do gametófito para nutrição.
O próximo grande grupo de plantas terrestres a evoluir foram as plantas vasculares sem sementes, representadas aqui pela divisão Monilophyta. Este grupo inclui as samambaias e cavalinhas. Essas plantas têm tecido vascular verdadeiro, mas não produzem sementes como as outras plantas vasculares. O esporófito é dominante e ramificado com uma cutícula cerosa e poros foliares chamados estômatos que regulam as trocas gasosas. O gametófito é muito menor, mas tem vida livre na maioria dos membros deste grupo. Os esporos de samambaia e o esperma requerem água líquida para dispersão. Os extensos sistemas radiculares e tecidos vasculares são inovações importantes em plantas vasculares sem sementes que fornecem suporte estrutural e permitem a coleta eficiente de água do solo.
As plantas com sementes foram o próximo grande grupo a evoluir. Existem duas linhagens principais neste grupo, as gimnospermas e as angiospermas. Embora difiram em muitos detalhes, todas as sementes de gimnospermas e angiospermas consistem em um embrião e um estoque de alimentos que é cercado por uma casca protetora chamada tegumento da semente. O estoque de alimentos fornece recursos à muda até que ela seja capaz de se alimentar sozinha. As gimnospermas incluem árvores familiares como pinheiros, abetos e ginkgos. O esporófito é o estágio dominante do ciclo de vida nas gimnospermas. Os gametófitos são muito pequenos e crescem em cones masculinos ou femininos. O vento carrega o gametófito masculino, chamado grãos de pólen, para os gametófitos femininos. Após a fertilização, uma estrutura feminina chamada óvulo se desenvolve em uma semente. As angiospermas, ou plantas com flores, foram o próximo grupo de plantas com sementes a evoluir. Este grupo é o grupo de plantas mais difundido e rico em espécies, incluindo muitas plantas e árvores familiares como lírios, carvalhos e maçãs. Como as gimnospermas, os esporófitos das angiospermas são grandes e de vida livre e os gametófitos são muito pequenos e separados em formas masculinas e femininas. Mas, em contraste com as gimnospermas, diversos animais podem polinizar flores além do vento, coletando pólen enquanto visitam as flores e distribuindo-o quando saem para visitar outras. Após a polinização e fertilização, o ovário se desenvolve em um fruto que contém as sementes.
Concluímos agora nosso tour simplificado pela diversidade de plantas que destacou algumas características-chave das plantas, desde o tecido vascular até a evolução dos frutos. Juntas, essas adaptações permitiram que as plantas dominassem a maioria dos biomas terrestres. Neste laboratório, você investigará a diversidade de plantas examinando espécimes das diferentes linhagens principais de plantas e observando suas estruturas em laboratório e em campo.
- Visualizando slides preparados
- Para iniciar o exercício, primeiro divida em grupos e encontre uma estação com um microscópio composto, microscópio de dissecação e uma lâmina preparada.
- HIPÓTESES: A hipótese alternativa para este experimento pode ser que as plantas têm adaptações específicas que lhes permitem sobreviver e se reproduzir em seus próprios ambientes terrestres individuais. A hipótese nula para este experimento é que todas as plantas têm as mesmas adaptações para viver em habitats terrestres.
- Encontre a lâmina preparada em sua estação e coloque-a no palco do microscópio composto. Em seguida, prenda-o entre os clipes de palco.
- Em seguida, encontre o interruptor de luz na lateral ou na parte traseira do microscópio e ligue-o para iluminar a lâmina por baixo.
- Ajuste as lentes até que a lente 10X esteja posicionada acima do slide.
- Agora, olhe pela ocular do microscópio e gire o botão grande de ajuste de curso na lateral do microscópio para colocar a lâmina em foco.
- Após o ajuste do curso, o botão de ajuste fino menor pode ser usado para refinar ainda mais o foco. Faça isso até que o material no slide fique claro.
- Para cada slide, existem várias estruturas-chave que você precisará esboçar na Tabela 1. Clique aqui para baixar a Tabela 1
- Para anterídio musgo, identifique as áreas onde os espermatozoides são formados. Essas áreas devem ser mais escuras do que as regiões vizinhas e de formato oblongo. Os espermatozoides são liberados dessas estruturas e nadam para a arquegônia.
- Para a arquegônia do musgo, identifique os ovos. Estes são de forma circular e estão localizados na parte inferior de um longo tubo escuro chamado ventilação. Uma vez fertilizado, o novo embrião será retido dentro das estruturas ao redor do óvulo para proteção.
- Em seguida, para os estômatos de cebola, identifique os estômatos. Estas são as estruturas circulares com duas manchas escuras de cada lado. Essas manchas escuras são os núcleos das células-guarda que circundam o poro e controlam sua abertura e fechamento.
- Para grãos de pólen de coníferas, observe as duas asas de cada lado de cada grão de pólen. Isso permite que o pólen seja soprado pelo vento para o óvulo feminino. Além disso, observe as manchas escuras dentro do grão de pólen. Estes são os núcleos.
- Observando adaptações e coletando amostras
- NOTA: Para este experimento, você testará as mesmas hipóteses, mas deixará o laboratório para trás e se aventurará fora para explorar as adaptações das plantas no ambiente local. Por segurança, certifique-se de usar roupas adequadas e proteção solar, se necessário.
- Depois que seu instrutor o levar ao local externo designado, tente identificar plantas em cada um dos três grupos principais: não vascular, vascular sem sementes e vascular com sementes.
- Usando a Tabela 2, preencha as informações de pelo menos 10 plantas listando o grupo principal, adaptações específicas e um breve esboço para cada uma. Clique aqui para baixar a Tabela 2
- Sempre que possível, tente identificar adaptações diferentes das que discutimos até agora. Isso inclui características como tamanho e forma da folha, altura da planta ou flores. Para encontrar plantas de todos os três grupos principais, pode ser necessário procurar em mais de um local ou habitat.
- Antes de retornar ao laboratório, cada membro do grupo deve coletar uma folha, flor ou outra estrutura de uma planta de sua escolha para análise posterior.
- De volta ao laboratório, coloque a amostra de um membro do grupo no palco do microscópio de dissecação.
- Em seguida, encontre o interruptor de luz e ligue-o para iluminar a amostra.
- Semelhante ao microscópio composto, você precisará ajustar os botões de foco fino para trazer a amostra à vista.
- Para folhas, view os estômatos sob ampliação máxima. Estes parecerão pontos muito pequenos na superfície da folha.
- Em seguida, rasgue a folha ao meio e veja se consegue encontrar a cutícula transparente que cobre a superfície da folha.
- Examine a venação da folha, que permite o transporte de recursos.
- Ao observar flores, procure pólen, que aparecerá como poeira amarela nas anteras da flor.
- Em seguida, identifique o estigma, uma longa estrutura que se projeta da flor e termina com uma ponta pegajosa redonda. É aqui que o pólen pousa, permitindo que o esperma desça até o óvulo na base da flor para formar uma semente.
- Observe se há ou não evidência de uma fruta ou semente na base da flor.
- Faça um esboço de cada uma das amostras dentro do seu grupo.
- Quando o exercício estiver concluído, apague a luz de ambos os microscópios. Remova a lâmina preparada do stage do microscópio composto e devolva-a ao instrutor.
- Por fim, remova as amostras coletadas do microscópio dissecado e descarte-as no lixo e limpe os estágios do microscópio, se necessário.
- Resultados
- Compare as adaptações que você observou para as plantas que examinou ao ar livre com as adaptações que outros grupos de alunos notaram.
- Tome nota de quaisquer adaptações semelhantes entre as diferentes espécies de plantas.
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