Apostila de biologia - zoologia - módulo 05 - usp

Apostila de biologia - zoologia - módulo 05 - usp

(Parte 4 de 6)

Figura 1. Um dos exemplos mais clássicos de ciclo de vida, de um cnidário hidrozoário. A, em seu ciclo, eles têm uma forma que vive aderida ao substrato (pólipo) que origina medusas por reprodução assexuada. Estas medusas nadam ativamente no plâncton por jato-propulsão e produzem gametas, que sofrem fertilização externa (quando os gametas são jogados na água e nesta ocorre a fertilização) ou interna (quando o espermatozóide fertiliza o óvulo ainda no corpo da fêmea). A partir da fertilização há ainda outra larva, chamada plânula, que então assenta no substrato e metamorfoseia-se em um novo pólipo. B, um pólipo de Hydrozoa com (C) sua medusa correspondente.

Uma vez orientados, os planctontes se movem na massa d’água a partir de ação muscular. Para ajudar, alguns têm uma morfologia que os auxilia a boiar, como no caso das formas semi-esféricas das medusas (Fig. 11C) ou a presença de um grande número de cerdas (como os artrópodes copépodes). Boiar passivamente é uma estratégia de vida interessante porque diminui o gasto de energia envolvido com a natação. Embora possa não parecer, boiar é um tipo de estratégia bastante requintado, pois permite também que o planctonte regule a altura em que deseja estar na coluna d’água. Com essas condições estabelecidas, os planctontes podem então fazer uma procissão vertical na coluna d’água, denominado migração vertical.

Atividade em classe 5:

Em grupo e baseados na Fig. 3, listem os filos animais que têm larvas de que vocês se lembram. Feito isso, comparem em que ambiente estão estas larvas, consultando livros didáticos e discutindo com seu monitor. Compare, mesmo que grosseiramente, uma larva terrestre e uma de água salgada, de grupos diferentes. As características destas larvas estão também presentes nos adultos do mesmo grupo?

Atividade extra 5:

Você já visitou o mercado municipal de São Paulo ? Vá visitá-lo e, em especial, conheça a seção de frigoríficos marinhos. A variedade de formas ali encontrada é fantástica, incluindo representantes de diversos filos animais. Todos são alimentos do ser humano. Detenha-se na morfologia dos animais, desde os bizarros peixes de profundidade até a leveza dos mariscos (bivalves). A seguir, preencha a tabela abaixo para cada organismo que você identificar. O exemplo demonstrado é o camarão. As informações sobre os organismos que você encontrar podem ser acessadas em um livro básico de biologia do ensino médio. A construção do quadro auxilia no treino de observação e memorização das características destes animais.

A vida no mar: o nécton Unidade 6

Organizadores Paulo Takeo Sano

Lyria Mori

Elaboradores

Antonio Carlos Marques

O nécton, assim como o plâncton, também vive na coluna d’água. O plâncton, embora tenha capacidade de nadar, inclusive em suas migrações verticais, é incapaz de sair da grande massa d’água (corrente) em que vive. Ou seja, o plâncton de uma determinada corrente, como o que vive nas águas quentes que passam por nossa costa no sentido norte-sul (corrente do Brasil), não tem capacidade de sair desta corrente. O nécton, entretanto, tem uma maior capacidade de natação, podendo “furar” as correntes em que se encontra. Claro que esta movimentação implica maior gasto de energia individual, acompanhado de um sistema especializado para isso.

Mas quem são os representantes do nécton? Sem dúvida, os mais conhecidos são os peixes (Fig. 13A) que, em seus cardumes, singram correntes ao redor do mundo. Mas há outros organismos, dentre os quais podemos destacar, por exemplo, as baleias e as tartarugas (Fig. 13B). Ambas migram das áreas de reprodução para as de alimentação. Por exemplo, a baleia jubarte vem do sul para buscar seu refúgio reprodutivo no arquipélago dos Abrolhos. A migração para pontos específicos é um comportamento comum observado em diversos grupos, tais como os peixes (salmões, por exemplo) e organismos não aquáticos (diversas espécies de aves, por exemplo).

A maior capacidade de natação dos peixes está relacionada ao grande desenvolvimento muscular, com pacotes de músculos (miômeros) ao longo de seu tronco e sua cauda, e da morfologia hidrodinâmica que apresentam. As contrações musculares alternadas do corpo do peixe fazem com que este ondule, empurrando o animal para frente. Porém, é notável que a célula muscular do peixe tenha a mesma estrutura que a da lesma, um organismo molusco tão lento. As diferenças entre a velocidade destes organismos estão, portanto, em outros fatores. Um deles é a própria organização em miômeros, como já descrito. Há também o fato de que os moluscos têm o sistema circulatório aberto, isto é, o fluido sangüíneo que leva nutrientes e oxigênio essenciais para a rapidez na locomoção, percorre o corpo através de espaços entre os tecidos. Já nos peixes (na realidade em todos os vertebrados), a circulação do sangue é mantida dentro de vasos, em um sistema circulatório fechado, que permite uma velocidade de circulação – e conseqüente distribuição dos componentes – muito mais rápida.

Figura 13. Exemplos de animais nectônicos. A, um peixe; B, uma tartaruga marinha que, eventualmente, sai da água.

É comum encontrarmos grandes predadores no nécton, os quais têm que viver próximos de suas presas em um equilíbrio dinâmico. As presas desses animais são organismos do próprio nécton ou do plâncton que, em sua maior parte, vivem nas águas mais próximas do continente, na parte que está imersa na água do mar, conhecida como plataforma continental. Um exemplo de relação entre o nécton e o plâncton são as baleias de barbatana, que filtram milhões de litros d’água para conseguir seu alimento, um crustáceo planctônico chamado krill, parecido com o camarão. Estima-se que extensas populações de baleias consomem cerca de 7 milhões de toneladas de krill por ano. Esses dados nos fazem imaginar a taxa reprodutiva do crustáceo: é altíssima. Para sua reprodução e para manter esta enorme população, tal crustáceo também precisa de muita energia, em seu caso obtida do fitoplâncton, base da cadeia marinha.

As barbatanas das baleias são a ponta do iceberg de uma enorme evolução morfológica relacionada à alimentação. Essas estruturas substituem os dentes e servem para filtrar o plâncton. Isso demonstra incrível adaptação e capacidade para dar energia, por exemplo, a uma baleia azul, o animal mais pesado que já viveu na Terra. Se compararmos, veremos que nem todas as baleias têm barbatanas. Há as que retiveram um padrão mais comum e ancestral nos mamíferos, os dentes propriamente ditos, como as conhecidas cachalotes e orcas. Boa parte da história dos mamíferos pode ser contada por estas estruturas, que são testemunho de sua longa evolução, que modificou diferencialmente incisivos, molares, caninos etc. Por isso, que há uma grande diversidade de dentes entre os grupos de mamíferos. Por exemplo, os carnívoros (cães, onças, lontras, ursos, guaxinins, entre outros) apresentam dentes afiados adaptados para dilacerar carne, diferentes dos longos incisivos dos roedores (ratos, esquilos, capivaras, entre outros), ou dos grandes e complexos molares dos herbívoros, como os artiodátilos, por exemplo (bois, porcos, veados, entre outros).

Você reparou que até agora só foram citados vertebrados no nécton? O único invertebrado marinho considerado nectônico é a fantástica lula gigante, com até 18 m de comprimento! Assim como os peixes, a lula tem uma musculatura muito desenvolvida e forma hidrodinâmica, como bem sabe quem já saboreou esse molusco. Mas ela não se locomove com ondulações do corpo – ela deixa que a água entre em uma ampla cavidade abaixo de seu manto e, então, contrai fortemente o corpo criando um forte jato d’água que é direcionado por um sifão, empurrando-a para o lado oposto. É a jato-propulsão.

Atividade em classe 6:

Os sistemas circulatórios abertos e fechados estão presentes diferencialmente nos diversos grupos animais. Discuta com seus colegas como se organiza este sistema, quem impulsiona o fluido sangüíneo, por onde este passa e quais suas principais funções.

Atividade extra 6:

Um desafio para você pesquisar: animais com sistema circulatório aberto tendem a ser mais lentos que os que possuem sistema circulatório fechado. Mas há pelo menos uma importante exceção: os insetos. Insetos têm o sistema circulatório aberto, mas são tão ativos que até conseguem voar. Como esse paradoxo é resolvido neste caso?

A vida na água doce lembra, em diversos aspectos, a que ocorre no mar.

Definições como bentos, plâncton e nécton são igualmente válidas. As necessidades adaptativas dos organismos também apresentam grande sobreposição como, por exemplo, adaptações para a vida na coluna d’água com órgãos sensoriais específicos como os estatocistos. Até mesmo os grupos animais dos dois ambientes são semelhantes. Entre os grandes grupos mencionados (poríferos, cnidários, platelmintes, nematódeos, moluscos, anelídeos, artrópodes, equinodermos e vertebrados) apenas os equinodermos não têm representantes na água doce. Porém, mesmo com relação aos outros grupos (com exceção de vertebrados), a diversidade marinha é muito maior que aquela encontrada na água doce.

É evidente que a maior diferença entre o ambiente marinho e de água doce é a salinidade do mar. Em geral, a salinidade de mar aberto é em torno de 35 partes por mil, ao passo que na água doce ela é zero. Mas em que influi a presença de uma alta concentração de sal no ambiente? O conteúdo celular apresenta uma série de substâncias, como proteínas, açúcares e sais. Ou seja, a célula também possui uma determinada concentração de sais. O envoltório da célula, a membrana celular, é semipermeável, o que significa que a água pode passar através dela, do interior da célula para fora ou vice-versa. O sentido da água depende, em última instância, da diferença de concentração de sais entre os meios externo e interno. Pode haver uma tendência para que a água entre (quando a concentração de sais do meio externo é menor que a do interno) ou saia da célula (quando a do meio externo é maior). Esse processo recebe o nome de osmose, e a diferença de pressão entre os meios chama-se pressão osmótica (como já visto no módulo 1).

Na maioria dos invertebrados marinhos, a concentração do interior das células é igual à do exterior. Pequenas flutuações na pressão são compensadas pelo próprio sistema de entrada e saída de água através da membrana. Por este sistema não envolver gasto energético, ele recebe o nome de difusão passiva. As células são denominadas de isosmóticas e esse equilíbrio resulta em que não haja mecanismos especializados para a regulação da salinidade interna destes animais.

Porém, nos animais de água doce (e até mesmo em algumas espécies marinhas), há uma intensa entrada de água para o interior das células, uma vez que estas são hiperosmóticas em relação ao meio (isto é, a pressão osmótica no interior da célula é maior que a do exterior). Assim, o problema é como contrabalançar a água que entra na célula e sua eliminação para o exterior ou, em outras palavras, como fazer a osmorregulação.

A maneira mais simples de osmorregulação é aquela em que cada célula cuida de seu próprio conteúdo. Para isso, organelas intracelulares denominadas vacúolos contráteis drenam a água do conteúdo celular e, de tempos em tem-

A vida na água doce Unidade 7

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Grande parte dos animais tem outros mecanismos diferentes para resolver o problema da eliminação da água que entra nas células. No entanto, em grande parte, estes mecanismos são variações sobre o mesmo tema. Em todos os animais bilaterais (grupo que inclui todos os animais exceto esponjas e cnidários) ocorre um sistema celular denominado sistema nefridial, com componentes chamados nefrídios. Basicamente os nefrídios bombeiam, através do batimento de seus cílios, a água excedente que entra na célula passivamente, empurrando essa água excedente por um túbulo que vai até o exterior do animal. Na água doce, os platelmintes, anelídeos oligoquetas (isto é, as minhocas) e moluscos fazem uso deste processo para sua osmorregulação.

O interessante do processo nefridial é que, ao passar pelo túbulo que levará o excesso de líquido para o exterior, há também um transporte ativo de substâncias que interessam à célula, tais como açúcares e sais que são retirados do líquido que será eliminado e são reaproveitados. Por sua vez, não são retirados do líquido a ser eliminado, alguns produtos do metabolismo celular, como os excretas com nitrogênio, que são produtos do metabolismo das proteínas, além dos hormônios gastos e o excesso de íons, que escoam para o exterior via túbulo do sistema nefridial (Fig. 14). Este processo de eliminação tem o nome de excreção, e o líquido resultante eliminado recebe a denominação de urina. Repare que este processo soma-se ao de osmorregulação para alguns grupos, mas eles não significam a mesma coisa.

É graças ao processo de excreção que os organismos se livram de substâncias que, acumuladas, lhes seriam tóxicas. Mas nem todos utilizam nefrídios para a excreção. Há grupos que excretam por células que trocam livremente produtos nitrogenados com o meio externo, através de difusão simples, como ocorre em esponjas e cnidários, na base da evolução animal, e com os equinodermos.

Atividade em classe 7:

Discuta com seus colegas que outros tipos de trocas podem ocorrer através da difusão simples, além dos excretas nitrogenados.

Atividade extra 7:

Você já visitou o Museu de

Zoologia, no Ipiranga? Lá existe uma exposição sobre todos os grupos animais. Isso auxilia, principalmente, a ter uma visão geral de como estão organizados. Se puder visitá-lo, faça uma síntese dessa classificação.

Figura 14. Esquema de um processo excreção nefridial. O gráfico mostra a concentração osmótica no meio e a do nefrídio, desde seu início (na célula terminal), passando pelo túbulo, até o final.

Se a passagem do ambiente marinho – onde surgiram a vida e os animais – para o de água doce, já ofereceu uma série de desafios, a saída total da água é ainda mais desafiadora. Diversos grupos animais conquistaram o ambiente terrestre, tais como platelmintes, nematódeos, moluscos, anelídeos e artrópodes

(Fig. 15). Todas estas conquistas foram independentes, isto é, feitas em tempos diferentes, sendo convergências a um tipo de ambiente. Para conquistar a terra há que se solucionar os problemas de sustentação do corpo e locomoção, de respiração, excreção, reprodução, órgãos sensoriais, obtenção de água, entre muitos outros. Alguns grupos, como os artrópodes, tiveram várias conquistas independentes do ambiente terrestre, como ocorreu para as aranhas, os crustáceos e os miriápodes/insetos. Dentre os insetos ocorreu ainda um retorno de diversos grupos ao ambiente aquático, seja na fase jovem ou adulta.

Mesmo com a transição para a terra, diversos grupos continuaram muito dependentes da umidade. Os platelmintes, as minhocas (anelídeos) e as lesmas (moluscos) só vivem em ambientes bastante úmidos, porque eles dependem de grande umidade na sua epiderme para fazer as trocas gasosas, processo em que as células obtêm o oxigênio (O2 ) necessário para a respiração celular e eliminam o gás car- bônico (CO2 ) resultante dessa mesma respira- ção. Este tipo de troca gasosa é primitivo, já que ocorre nos grupos aquáticos, como em esponjas e cnidários, além dos ancestrais platelmintes, que também viviam na água e nos quais há difusão simples por toda a superfície externa do animal. Mas a difusão só é efetiva se a distância de uma célula qualquer até a superfície externa com oxigênio for bem pequena, limitando sua existência aos animais menores; caso contrário, o oxigênio não chega em todos os pontos do corpo. Porém, em alguns organismos, há difusão em uma região específica destes organismos, a qual é

A conquista do ambiente terrestre pelos invertebrados

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