Apostila - Concurso Vestibular - Biologia - Módulo 05

Apostila - Concurso Vestibular - Biologia - Módulo 05

(Parte 2 de 6)

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, 5.0 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...

animaisVocê consegue enxergar tudo isso através dessas páginas? Sim?

Você se dá conta que, nesse exato momento, enquanto seus olhos percorrem cada letra deste texto, milhões de informações chegam até você pela retina? 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 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.

sejam os melhores! Estamos aqui para colaborar com issoPorém, não se

E já que falamos de resultados, esperamos que os seus, durante a vida, 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!

Apresentação do módulo

O objetivo deste fascículo é de que você aprenda a pensar sobre a zoologia, ao invés de decorá-la. Em geral, temos um bom conhecimento acumulado sobre os animais, mas não estamos acostumados a fazer conexões entre o que sabemos e o que observamos. Refletir sobre os problemas biológicos relacionados aos animais aumenta nossa capacidade de raciocínio sobre os sistemas como um todo. Afinal, é em grande parte sobre isso que trata a zoologia, e a própria biologia: sistemas de organismos vivos que interagem e que têm uma longa história evolutiva. Algumas informações certamente não serão imediatas, mas uma simples busca em um livro texto e, muitas vezes, no próprio dicionário, pode ajudar na melhor compreensão do sistema como um todo. Desta forma, a pesquisa de novas informações e a composição de tabelas comparativas dos grupos de animais organizam e ampliam nosso conhecimento. Isso não é muito diferente do processo de raciocínio que o cientista faz, uma vez que ele estuda e domina o que já é sabido e faz conexões entre diversas observações para responder a perguntas que ninguém ainda respondeu. Tente fazer a mesma coisa e não enxergue o conhecimento como uma coisa estanque, em que a citologia é separada da bioquímica ou da zoologia, por exemplo. A capacidade de integrar conhecimentos é que diferenciará a pessoa que entendeu uma disciplina da que simplesmente a decorou, porque as integrações não são ensinadas, mas podem ser aprendidas conforme a dedicação de cada um.

Este fascículo está organizado em unidades curtas, cada uma relacionada a um grande tópico da zoologia. A exposição não segue a maneira tradicional (grupo a grupo de animais). Há unidades que tratam de princípios gerais, integradores, e outras que tratam dos diferentes ambientes ocupados por animais. Junto com as unidades há uma série de atividades extras, propostas para serem realizadas na escola e fora dela. Algumas são propostas de visitas a locais específicos, acessíveis. Essas atividades são complementares, mas importantes porque ajudam a observar e aprender sem que seja debruçado sobre um livro. Sítios da internet relacionados a alguns tópicos abordados, complementares ao livro texto, são fornecidos. Bom estudo !1

1 Agradeço a Rodrigo Hirata Willemart pelos comentários e melhorias sugeridos ao texto. A utilização de parte das figuras foi gentilmente cedida pelo Prof. José Mariano Amabis e foram extraídas de Amabis, J.M. & Martho, G.R.1985. Curso Básico de Biologia, v. 2, Os seres vivos. Editora Moderna.

As bases para o estudo Unidade 1

Organizadores Paulo Takeo Sano

Lyria Mori

Elaboradores

Antonio Carlos Marques

A área da Biologia que se ocupa do estudo dos animais é a Zoologia1. Você sabe que os animais estão em nossa vida cotidiana e, por isso, acabamos nos familiarizando com uma série de aspectos dos mesmos, sem necessariamente sermos zoólogos. Pense nos animais que você conhece, começando pelos que convivem em nossas casas, às vezes, desejados (cães, gatos, peixes, aves), ou indesejados (formigas, baratas, morcegos, percevejos, pulgas, carrapatos). Há animais que são utilizados pelo ser humano, seja como alimento (boi, porco, cabrito, polvo, camarão, mexilhão, – até baratas e ratos são alimentos em alguns locais do mundo), como transporte (cavalo, boi, jumento etc.) ou como diversão (cavalo, golfinhos), além dos muitos astros das telas como esponjas falantes, gato e rato que se perseguem incessantemente, peixes e formigas astros de filmes. Nossa interação com os animais às vezes tem conseqüências bem maiores. Há animais responsáveis por sérios problemas, para a espécie humana, como envenenamentos (por águas-vivas, cobras, aranhas), doenças (inúmeras verminoses, ácaros, piolhos), pragas de cultivos (desde besouros até lesmas), problemas relacionados à obtenção de energia (como mexilhões e hidrozoários que entopem turbinas de hidrelétricas), dentre tantas outras interações. E nós ? Somos também animais, um raminho na árvore evolutiva deste enorme grupo. No total, há mais de um milhão de espécies animais conhecidas, e estima-se que este grupo possa ser 10, 20 vezes maior!

Dentro de toda essa diversidade, como organizamos os animais em seus diferentes grupos? Tomando-nos como exemplo, somos vertebrados mamíferos porque possuímos vértebras e glândulas mamárias, respectivamente. Hierarquicamente, Vertebrata é um subfilo e Mammalia é uma classe deste subfilo, como também são, por exemplo, as classes Aves e Amphibia (anfíbios). A classificação (Fig. 1) usada pelos zoólogos traduz a evolução do grupo. A evolução ocorre ao longo do tempo, havendo uma seqüência ilimitada de eventos evolutivos na história de cada grupo de organismos. Transpondo isso para a classificação animal, temos que, em termos relativos, sempre um subfilo tem sua origem anterior à classe que ele compreende, ou seja, o primeiro vertebrado surgiu, necessariamente, antes do primeiro mamífero. Faz sentido, não? dos animais

1- http://www.ufba.br/~zoo1/intzoo.html [aspectos gerais da Zoologia, como e por que estudá-la]. - http://curlygirl.no.sapo.pt/animalia.htm [informações gerais sobre os grupos animais mais importantes e seus sistemas (digestivo, circulatório, respiratório, excretor e de osmorregulação, nervoso e órgãos dos sentidos e reprodutor). O nível de informação está, muitas vezes, além do necessário para o ensino médio e, portanto, concentre-se somente nos aspectos mais gerais. Em geral, há bons quadros comparativos para os grupos animais no final das exposições de cada sistema. Cuidado com o português de Portugal; aqui, algumas grafias de palavras são diferentes. Na dúvida, consulte um dicionário.].

E como inferimos uma filogenia? A inferência sobre a evolução de um grupo, na forma de uma árvore filogenética, ocorre pela comparação das características dos diversos subgrupos deste. Assim, para entender a filogenia dos vertebrados, é preciso comparar os caracteres (morfológicos, comportamentais, fisiológicos, genéticos – quaisquer características) de todos os seus grupos (peixes, anfíbios, répteis, aves e mamíferos). Ao fazermos isso, por exemplo, temos que as vértebras são comuns a todos eles e, então, inferimos que elas apareceram na linhagem ancestral dos mesmos, isto é, aquela linhagem que deu origem aos vertebrados. Repare que, desta maneira, a vértebra é equivalente a um testemunho de que todos os vertebrados vieram do mesmo ancestral comum que, no caso, foi o primeiro organismo a ter vértebras. As glândulas mamárias também são um testemunho de uma linhagem, a que originou todos os mamíferos. É possível saber também que elas surgiram após as vértebras (Fig. 2) porque, dentro dos vertebrados, apenas os mamíferos apresentam glândulas mamárias. Perceba também que “surgir antes” ou “surgir depois” é uma idéia de tempo relativo. Para sabermos o tempo absoluto do surgimento de um grupo, isto é, quando apareceu seu ancestral (milhares, milhões, centenas de milhões de anos atrás!), é preciso utilizar outras fontes de dados. Esta é uma inferência da datação do surgimento das características ou das linhagens e é possível com outros métodos que não a mera comparação dos grupos entre si. Um dos métodos mais conhecidos para esta inferência é o uso da paleontologia, ou estudo dos fósseis (Fig. 3). Fósseis são organismos já extintos mas que deixaram testemunhos de sua existência, preservados em sedimentos ou em âmbar (a resina que sai de algumas árvores e se solidifica, às vezes com um animal envolvido por ela – você assistiu “Parque dos Dinossauros”, não?). Pode-se estimar, por exemplo, a data de aparecimento do primeiro vertebrado, por meio do fóssil mais antigo que possua vértebras que, no caso, é do início do período Cambriano, um período geológico de 540 milhões de anos atrás. Os primeiros animais surgiram há 600 milhões de anos, no Pré-Cambriano. Haja evolução, não? Desde seu surgimento, diferenciaram-se em muitas linhagens e colonizaram os mais diversificados ambientes da Terra. Algumas dessas linhagens estão totalmente extintas e delas conhecemos somente os fósseis. Todo esse processo implicou grandes diferenciações, um exaustivo e infindável processo de mudança e seleção das linhagens. O que vemos hoje, e vamos estudar neste fascículo, é o final deste processo (até o momento, pois a evolução nunca acaba): como e onde os animais vivem, o que isso altera sua morfologia e o que podemos entender sobre sua evolução. Para isso vamos passar por uma série de ambientes.

Figura 1. Classificação dos organismos, utilizando um cão como exemplo. As categorias espelham origens. Assim, a origem dos mamíferos (classe Mammalia) foi anterior à origem da família dos canídeos (Canidae), que inclui o cão (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 9).

Atividade em classe 1:

Em grupo, façam uma lista dos animais que vocês viram no último mês. Façam duas classificações para estes animais: (a) a primeira deve ser baseada nas características morfológicas deles; e a segunda (b), deve ser pelo ambiente (na natureza) em que eles vivem. Comparem e discutam estas listas.

Atividade extra 1:

Considerando a proposta filogenética da

Fig. 2, podemos construir uma tabela comparativa dos grupos de animais envolvidos e das características. Se considerarmos (+) para a presença da característica no grupo e (-) para a ausência, é possível construir uma tabela que sintetize toda a proposta. Desta forma, complete a tabela abaixo e veja que há uma hierarquia de inclusão de uma característica em outra. Compare esta hierarquia com a árvore evolutiva acima.

Figura 3. Um fóssil de um molusco marinho parente dos polvos atuais (à esquerda), e uma concha de um organismo atual (à direita). Ambos são membros da classe Cephalopoda.

Figura 2. Uma proposta de árvore filogenética para os vertebrados, incluindo algumas características. Os retângulos pretos indicam as características que apareceram na evolução da linhagem e foram mantidas nas linhagens posteriores. Por exemplo, as vértebras aparecem no ancestral dos vertebrados e são mantidas nas linhagens posteriores, como os anfíbios, aves e mamíferos, por exemplo. As setas indicam os nomes dos grupos no nível indicado. No caso dos mamíferos, como é um ramo final na árvore, não é necessário também nomear seu ramo.

ver? E uma borboleta, do que precisa ? Euma ameba, o que você acha que

Quais são as funções básicas necessárias para um organismo conseguir viver? Se você refletir sobre isso, perceberá que há diversas respostas possíveis e que isso depende do tipo de organismo e do ambiente em que ele habita. Comece com você mesmo! Biologicamente, o que você precisa para viela precisa para viver? Não há como dizer que uma necessidade biológica é mais importante que outra. Se você, a borboleta e a ameba pararem de excretar, vocês sobrevivem? Aliás, ameba excreta? Se vocês pararem de se movimentar, vocês sobrevivem? Será que há animais que não se movimentam jamais?

A essa altura você já deve ter percebido que há condições muito diferentes para os organismos sobreviverem, determinadas por sua evolução. Com relação à obtenção de energia, por exemplo, os vegetais são autótrofos e os animais são heterótrofos, sendo portanto obrigados a conseguir energia química produzida por vegetais. O ambiente também é importante na compreensão das funções de um organismo. Por exemplo, organismos aquáticos têm necessidades de excreção, osmorregulação e respiração diferentes das dos terrestres. E, em animais aquáticos, os de água doce têm necessidades diferentes das dos marinhos. Na discussão sobre a classificação baseada em morfologia e em ambientes que você fez na última unidade, possivelmente concluíram que as duas não são equivalentes. As funções de um organismo são determinadas pela sua evolução mas, ao longo desta, há uma série de convergências que encontramos muitas vezes relacionadas ao ambiente. Por exemplo, organismos voadores como morcegos (mamíferos) e aves pertencem a grupos completamente distintos, mas apresentam uma série de adaptações ao vôo que são semelhantes, como uma alta taxa metabólica, a presença de asas e musculatura especializada, entre outras características.

Se há necessidades diferentes para os diferentes animais, quem cumpre todas estas funções? Isso é realizado por células, que estão associadas em tecidos, que por sua vez estão associados em órgãos e estes associados em sistemas. Ou seja, para a movimentação, por exemplo, há célula e tecido responsáveis por isso em uma planária que, por incrível que pareça, são as mesmas que as de uma cobra! Estão apenas organizadas de maneira diferente!

Há, entretanto, um grupo de organismos que cumpre todas as funções básicas para sobrevivência em uma única célula. São os protistas, um grupo diverso de organismos eucarióticos, alguns com afinidades animais, sendo

Os protistas e os animais Unidade 2

Organizadores Paulo Takeo Sano

Lyria Mori

Elaboradores

Antonio Carlos Marques heterótrofos, outros com afinidades vegetais, possuindo plastos com pigmentos fotossintetizantes, como é o caso da Euglena. Há a hipótese de que esses plastos sejam uma associação especial entre uma célula eucariótica com procariotos tais como as algas azuis (cianobactérias). Mas há alguns que são heterótrofos e autótrofos, ou seja, que têm características animais e vegetais! Neles, os responsáveis pelas funções são as organelas (Fig. 4). E eles não devem nada a nenhum animal, isto é, conseguem dar contas da mesmas necessidades que um animal multicelular tem!

A distinção dos grupos de protistas está relacionada ao tipo de estrutura que usam para sua locomoção (Fig. 5): flagelados, ciliados, amebas (utilizam pseudópodes, ver Fig. 4) e esporozoários (têm locomoção restrita, sem estruturas especiais).

Você já ouviu falar em algum protista? Certamente, sim! Eles estão intimamente associados ao seres humanos, sendo notórios causadores de diversas doenças (Quadro 1). Estas doenças fazem com que estes organismos possuam particularidades em seus ciclos de vida. Há alguns ciclos de vida de protistas que são extremamente complexos, muito mais que o nosso ciclo. Ou seja, temos de desmistificar nossa soberba de sermos biologicamente mais importantes ou complexos que os outros organismos.

Há protistas parasitas entre os flagelados (a doença de Chagas é causada por Trypanosoma cruzi; a leishmaniose ou úlcera de Bauru por Leishmania; a vaginite ou tricomoníase por Trichomonas vaginalis; a giardíase por Giardia lamblia), entre as amebas (amebíase por Entamoeba coli) e entre os esporozoários (toxoplasmose por Toxoplasma gondii; malária por Plasmodium spp.1) (Quadro 1).

1 - http://www.editorasaraiva.com.br/biosonialopes/htm/esquemas.htm [animação sobre ciclo de vida do Plasmodium]

Figura 5. Exemplos de protistas, incluindo flagelados (por exemplo, Trypanosoma), ciliado (por exemplo, Paramecium) e amebas (por exemplo, Amoeba) (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 51).

Figura 4. Uma ameba de vida livre com suas organelas para digestão (vacúolo digestivo), osmorregulação (vacúolo contrátil), reprodução (núcleo) e locomoção (pseudópodes) (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 52).

A malária é uma das doenças infecciosas mais importantes que atingem os humanos. O ciclo do parasita é determinado pela presença dos hospedeiros: a reprodução sexuada ocorre no mosquito e a assexuada, no ser humano. Esta reprodução assexuada é intensa, fazendo com que haja grande aumento periódico no número de indivíduos que, quando rompem as hemácias, liberam seus resíduos e causam episódios de febre e calafrios característicos (Fig. 6).

Atividade em classe 2:

Em grupo, façam um desenho esquemático de um ciliado (o paramécio, por exemplo). Comparem com a ameba da Fig. 4. Pensem nestes organismos como seres completos que vivem na água doce. A partir disso, pensem em quais são suas necessidades biológicas e acrescente as estruturas responsáveis por essas em seu desenho. Discutam e pesquisem em seus livros didáticos.

Quadro 1. Comparação entre os diversos tipos de doenças causadas por alguns protistas parasitas de seres humanos (protozooses). São apresentados o nome da doença, seu causador e grupo a que pertence, sintomas característicos, forma de contágio e profilaxias.

Figura 6. Ciclo do Plasmodium, causador da malária. No canto inferior, à direita, está representado o gráfico de temperatura do doente em relação ao tempo. Tente explicar este gráfico em um texto (segundo Amabis & Martho, 1985, p. 61.

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