temas biologia I

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Temas de Biologia I

Belém 2010

Maria José de Souza Cravo

Ana Claudia Caldeiras Martins Maria de N. dos R. Sodré

Reitora Marília Brasil Xavier

Vice-Reitora Maria das Graças da Silva

Chefe de Gabinete Silvia Simone Marques Portilho

Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação - PROPOESP Jofre Jacob da Silva Freitas

Pró-Reitoria de Graduação - PROGRAD Rui Guilherme Castro de Almeida

Pró-Reitoria de Gestão - PROGESP Manoel Maximiniano Júnior

Pró-Reitoria de Extensão - PROEX Cléa Nazaré Carneiro Bichara

Diretor do Centro de Ciências Sociais e Educação - CCSE Maria José Cravo

Coordenadora da Universidade Aberta do Brasil - UAB Aldeniza de Oliveira Ximenes

Coordenadora Adjunta da Universidade Aberta do Brasil - UAB Vanja da Cunha Bezerra

Coordenador do Núcleo de Educação Continuada e a Distância NECAD Aldeniza de Oliveira Ximenes

Coordenadores do curso de Ciências naturais Ionara Terra

Assessoria Pedagógica Ruth Souza da Costa

Expediente

Edição: Núcleo de Educação Continuada e a Distância - NECAD

Instrucional Designer:Cristiane de Oliveira

Lidiane Lavor Michelle Moraes

Diagramação e Designer: Thayo Vianna / Jonathan Lameira

TEMAS DE BIOLOGIA I 2o Semestre

Sumário APRESENTAÇÃO 5

2.2 CONTINUANDO COM A DIVERSIDADE DOS SERES VIVOS23

UNIDADE 2 - DIVERSIDADE DOS SERES VIVOS 19 2.1 AS CATEGORIAS TAXONÔMICAS 20 2.2.1 Características 23 2.3 O MUNDO VIVO: DIVISÃO EM REINOS 26 2.3.1 Monera 26 2.3.2 Protoctista 29 2.3.3 Fungos 31 2.3.4 Vegetal 34 2.3.4.1 Criptógamas (kripto, escondido) 34 2.3.4.2 Fanerógamas (phanero, evidente) 35 2.3.4.3 Tecidos de condução 36 2.3.4.4 Tecidos de sustentação 37 2.3.4.5 Tecidos de revestimentos 37 2.3.4.6 Tecidos de preenchimento 38 2.3.5 Animal 39 2.3.5.1 Filo Porifera (poríferos ou espongiários) 39 2.3.5.2 Filo Coelenterata (celenterados ou cnidários) 40 2.3.5.3 Filo Plathyhelminthes (platelmintos) 40 2.3.5.4 Filo Nemathelminthes (nematelmintos) 41 2.3.5.5 Filo Annellida (anelídeos) 41 2.3.5.6 Filo Arthropoda (artrópodes) 42 2.3.5.7 Filo Mollusca (moluscos) 43 2.3.5.8 Filo Echinodermata (equinodermos) 4 2.3.5.9 Filo Chordata (cordados) 4 SÍNTESE DA UNIDADE 47

3.4.6 Amazônia 68 3.5 OS GRANDES ECOSSISTEMAS AQUÁTICOS 70 3.5.1 - Talassociclo (meio marinho) 70 3.5.1.1 Fatores Abióticos 71 3.5.1.2 Principais Grupos Ecológicos MarinhoS 71 3.5.1.3 As Grandes Subdivisões do Meio Marinho 72 3.5.2 Limnociclo (meio dulcícola) 72 3.5.2.1 Classificação Ecológica dos Organismos de Água Doce 72 Referências 73

Apresentação

Prezado estudante, Este material foi pensado e feito para você! Assim esperamos que você possa utilizar esta obra com o maior proveito possível.

Por que é necessário estudar biologia? Por que é preciso saber das principais teorias que explicam a origem da vida, saber sobre a diversificação dos seres vivos e como eles estão distribuídos no planeta? Talvez o motivo mais importante seja aumenta a nossa capacidade de compreender o mundo em que vivemos e saber qual o papel que desempenhamos dentro dele.

No início de cada unidade você saberá quais os principais objetivos da aprendizagem, habilidades e competências que deverá apresentar após o estudo.

Você conhecerá as principais teorias que procuram explicar a origem da vida em nosso planeta, além dos mecanismos que levaram à diversificação dos seres vivos. Para tanto, serão abordadas as principais teorias evolucionistas e os processos que favorecem a diversidade de seres vivos.

Mais tarde, você notará que diante de tantos organismos registrados pelo homem, surge a necessidade de organizá-los através de uma nomenclatura e classificação padronizada. Na mesma oportunidade, você conhecerá um pouco sobre os diversos seres vivos que habitam nosso mundo.

E finalizando, você observará que toda a diversidade de seres vivos do nosso planeta interage entre si e com o ambiente. Compreenderá que a biosfera está dividida e que as várias formações vegetais da terra abriga organismos típicos adaptados à condições climáticas peculiares.

Além das informações contidas neste material procure consultar outras fontes que reforce e complemente seus estudos. Temos certeza de que seus esforços serão recompensados. Você se sentirá mais seguro e começará a entender melhor o mundo que o cerca e terá compreendido o seu papel de cidadão responsável pela preservação do ambiente terrestre, do qual nós dependemos, além das gerações futuras.

Unidade 1

Ao final desta unidade você será capaz de:

• Conhecer as principais teorias sobre a origem da vida; • Conhecer as teorias evolucionistas que mais se destacaram na ciência;

• Conhecer as eras geológicas e relacioná-las com a evolução dos seres vivos. • Identificar as principais ideias sobre a origem da vida;

• Relacionar as teorias evolucionistas à diversidade de seres vivos que conhecemos.

• Compreender o meio ambiente físico, biológico e social e atuar sobre ele.

Há cerca de 3,5 bilhões de anos a vida surgiu na terra. Como isso aconteceu? O que houve com os seres vivos ao longo do tempo?

Esses e outros questionamentos relativos à origem e evolução da vida são levantados desde a antiguidade.

As explicações para esses fenômenos não são precisas e muito menos definitivas. No entanto, falar de evolução é falar da dinâmica da vida. Desde a sua origem até os dias atuais a vida evolui.

Dois princípios antagônicos são defendidos para explicar a perpetuação da vida sobre a terra: o fixismo e o evolucionismo.

Mas o que é o fixismo? E o que é o evolucionismo?

O fixismo é entendido como um princípio segundo o qual tudo o que existe na natureza foi assim criado, de forma imutável, por um ser supremo.

O evolucionismo, por sua vez, postula que a natureza, inclusive os seres vivos, está em constante transformação. Um dos princípios sobre os quais se afirma o darwinismo, que defende o evolucionismo, é a mudança perpétua. Segundo esse princípio “o mundo vivo não é constante nem perpetuamente cíclico, mas está sempre em mudança” (HICKMAN, 2004, p.13).

1.1 A ORIGEM DA VIDA

A questão da origem da vida sempre esteve na pauta de discussão.

Antigas doutrinas da Índia, da Babilônia e do Egito versavam sobre a origem dos seres vivos. Os estudiosos dividiam-se em duas correntes de pensamento: a abiogênese (ou geração espontânea) e a biogênese.

8 TEMAS DE BIOLOGIA I

Universidade do Estado do Pará - UEPA

Filósofos importantes como Platão e Aristóteles, aceitavam a geração espontânea como explicação para a origem dos seres vivos. Segundo esta teoria, todos os seres vivos originam-se espontaneamente da matéria bruta (LOPES, 1999).

Entretanto, a abiogênese ou geração espontânea, foi contestada por vários cientistas que, através de seus estudos, procuravam provar que um ser vivo só se origina de outro ser vivo.

A evolução da controvérsia entre os adeptos da abiogênese e da biogênese envolveu vários estudiosos, tais como Helmont (1577-1644), Redi (1660), Needham (1745), Spallanzani (1770), Pasteur (1860). Uma rápida abordagem do trabalho desses cientistas mostra a evolução das ideias sobre a origem da vida.

Helmont, foi um adepto da abiogênese, fornecia receitas para a obtenção de ratos a partir de trigo apodrecido (HICKMAN, 2004). Foi contestado por Redi, que combateu a teoria da geração espontânea através da realização de experimentos com carne crua dentro de frascos abertos e outros fechados com gaze. Com seus experimentos, Redi constatou a presença de numerosos ovos e larvas de insetos sobre a gaze que fechava os recipientes de seus experimentos e a ausência deles sobre a carne aí contida. Esse experimento demonstrou que os insetos eram atraídos pela carne e que o aparecimento de larvas era proveniente dos ovos colocados por esses animais. Os resultados de Redi fortaleceram a teoria da biogênese (LOPES, 1999).

Por volta de 1745, o cientista inglês John T. Needham também realizou experimentos em que submetia à fervura frascos contendo substâncias nutritivas. Após a fervura, fechava os frascos e deixava-os em repouso por alguns dias. Depois desse período, examinando essas soluções ao microscópio, Needham observava a presença de microrganismos. A explicação que ele deu para os resultados foi que os microrganismos teriam surgido por geração espontânea (LOPES, 1999). Em 1770, o pesquisador italiano Lazzaro Spallanzani repetiu os experimentos de Needham, com algumas modificações, porém apenas reforçou a teoria da geração espontânea.

Por volta de 1861, o cientista francês Louis Pasteur “[...] convenceu definitivamente os cientistas de que os organismos vivos não podem surgir espontaneamente de matéria não viva” (HICKMAN, 2004, p. 20). Ele realizou experimentos com balões do tipo “pescoço de cisne”. A partir desses experimentos Pasteur concluiu que “[...] a vida não poderia originarse em ausência de organismos previamente existentes e de seus elementos reprodutivos, como ovos e esporos” (HICKMAN, 2004, p. 20).

Entretanto, apesar dos progressos no entendimento da origem e evolução da vida, persistia a questão: Como surgiu a vida na terra?

Pelo menos três possibilidades foram inicialmente levantadas: Origem extraterrestre, Origem por criação divina e Origem por evolução química.

Na hipótese de origem extraterrestre, os seres vivos teriam se originados em outros planetas e foram trazidos para cá através de esporos ou formas de resistência, aderidos a meteoros que caíram em nosso planeta.

A origem por criação divina é a mais antiga de todas as explicações. Essa corrente afirma que os seres vivos foram criados individualmente por uma divindade e que desde então possuem a forma com que foram criados. Na teoria da origem da vida por evolução química, a vida surgiu da

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Universidade Aberta do Brasil - UAB

Mas o que são coacervados?

São conjuntos de moléculas orgânicas, isolados do meio.

matéria inanimada, pela associação entre moléculas, formando substâncias cada vez mais complexas, que acabaram se organizando e formaram os primeiros seres vivos.

As explicações sobre a origem da vida por evolução química denotam claramente o aspecto evolutivo dessa concepção. Essa hipótese foi inicialmente levantada na década de 1920 pelos cientistas Oparin e Haldane e vem sendo apoiada por outros pesquisadores.

Vamos compreender melhor essa proposição.

Para isso, devemos considerar como deve ter sido o nosso planeta antes do aparecimento dos seres vivos. Isso porque ela propõe que a vida surgiu da matéria bruta em um momento da história da Terra em que as condições ambientais eram totalmente diferentes das condições atuais.

Assim sendo, se aceita o modelo do big-bang, segundo o qual toda matéria que compõe o universo atual originou-se de uma bola de fogo primitiva. O sol e os planetas foram formados a partir de uma nuvem esférica de poeira cósmica e gases. Com o passar do tempo, o material da parte central se condensou e formou o sol. O material que permaneceu em volta esfriou e produziu os planetas, inclusive a terra (HICKMAN, 2004).

ação da força da gravidade e passaram a compor a atmosfera primitiva

A Terra passou por mudanças intensas e profundas. As rochas foram se formando com o resfriamento, dando origem à crosta terrestre. As erupções vulcânicas eram muito abundantes, liberando grande quantidade de gases e de partículas para a atmosfera. Esses gases e partículas ficaram retidos por

da matéria-prima dos seres vivos” (CURTIS, 1977, p.18)

“Em presença de muito hidrogênio, o nitrogênio e o carbono existentes tenderiam a combinar-se com o oxigênio para formar água, amônia, metano e outros gases constituídos de carbono e hidrogênio. Foram estes os constituintes

As tempestades com raios eram muito frequentes e violentas e não havia na atmosfera o escudo de ozônio contra radiações, especialmente a ultravioleta, que atingia a terra com grande intensidade. As descargas elétricas e as radiações intensas que atingiam o nosso planeta teriam fornecido energia para que algumas moléculas presentes na atmosfera se unissem, dando origem a moléculas maiores e mais complexas. Esta atmosfera primitiva possibilitou a síntese pré-biótica.

“Haldane e Oparim propuseram que muitas substâncias orgânicas, como açúcares e aminoácidos poderiam ser formadas quando os gases da atmosfera primitiva eram expostos a radiação ultravioleta, sendo posteriormente levadas pela chuva para os oceanos primitivos” (HICKMAN, 2004, p. 25).

Esse processo, repetindo-se ao longo de muitos anos, transformou os mares primitivos em verdadeiras “sopas nutritivas”, ricas em matéria orgânica. Essas moléculas orgânicas agregando-se, formaram o que Oparin denominou coacervados.

Esses coacervados não eram seres vivos, mas sim uma primitiva organização de substâncias orgânicas, principalmente proteínas. Apesar de isolados, os coacervados podiam trocar substâncias com o meio externo, sendo que em seu interior houve possibilidade de ocorrem inúmeras reações químicas (LOPES, 1999).

Alguns coacervados tornaram-se mais complexos, passando a apresentar em seu interior uma importante molécula, o ácido nucleico, que também teria

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Universidade do Estado do Pará - UEPA se originado nas mesmas condições em que se formaram as outras substâncias orgânicas, como as proteínas. Com a presença do ácido nucleico, essas formas teriam adquirido a capacidade de reprodução. Nesse momento, teriam surgido os primeiros seres vivos que, apesar de muito primitivos, eram capazes de ser reproduzir, dando origem a outros seres semelhantes a eles (LOPES, 1999).

Esses primeiros organismos eram estruturalmente muito simples. Eles viviam em um ambiente aquático, rico em substâncias nutritivas, mas não havia oxigênio na atmosfera, nem dissolvido na água dos mares. Nessas condições, é possível supor também que, tendo alimento abundante ao seu redor, esses primeiros seres vivos teriam utilizado esse alimento já pronto como fonte de energia e matéria-prima. Eles seriam, portanto, seres heterótrofos (RAVEN et al., 1996).

À medida que os organismos heterótrofos aumentavam em número, as moléculas orgânicas em solução foram se tornando escassas e a competição começou. Sob esta pressão, ao longo do tempo, apareceram as células que eram capazes de produzir suas próprias moléculas orgânicas a partir de substâncias inorgânicas simples: seres autotróficos.

Teriam surgido, assim, os primeiros seres autotróficos, seres fotossintetizantes, que não competiam com os seres heterótrofos. De acordo com a hipótese heterotrófica, esses primeiros seres fotossintetizantes foram fundamentais na modificação da composição da atmosfera da terra pois introduziram o oxigênio no ar.

Com a disponibilidade de oxigênio, foi possível a sobrevivência de seres que desenvolveram reações mais complexas, capazes de utilizar esse gás na degradação do alimento. Surgiram, então, os primeiros seres aeróbios.

Há dois bilhões de anos, as células eram minúsculos pacotes de moléculas dentro de uma única membrana. Essas células, que hoje denominamos procarióticas, eram formadas por uma membrana plasmática delimitando um citoplasma, no qual estavam presentes as moléculas de ácidos nucleicos, viviam independentemente, confinadas aos oceanos (PURVES, 2005).

Considerando-se os registros fósseis, o surgimento das células mais complexas, hoje denominadas eucarióticas, ocorreu paralelo ao aumento da concentração de oxigênio livre. Elas apareceram em torno de 1,5 bilhões de anos atrás (RAVEN et al., 1996).

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