biologia dos invertebrados aulas-1-e-2

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Biologia dos Invertebrados (aula 1 e 2) ORGANIZAÇÃO DA BIODIVERSIDADE

O que é Biodiversidade?

Biodiversidade é a variedade de formas de vidas no planeta, compreendendo os ecossistemas terrestres, marinhos e os complexos ecológicos do qual fazem parte, para além da diversidade intraespecífica (diversidade genética), a diversidade de espécies e de ecossistemas. A biodiversidade varia conforme as diferentes regiões ecológicas, e é bem maior nas regiões tropicais do que nos climas temperados.

A biodiversidade é responsável por garantir o equilíbrio dos ecossistemas, do mundo todo, já que a espécie humana depende da biodiversidade para sobreviver. Ironicamente a principal ameaça à biodiversidade é a ação humana, através dos desmatamentos, das queimadas e das alterações no clima e no ecossistema. O dano causado à biodiversidade prejudica não somente as espécies que habitam naquele local, mas prejudica muito a rede de relações entre as espécies e o meio onde vivem. Por causa dos desmatamentos e das queimadas, muitas espécies são extintas, antes que possam ser estudadas, ou que alguma ação seja tomada para tentar a preservação da espécie.

Classificação da Biodiversidade

O ramo da Biologia que estuda a Biodiversidade e a organiza (classifica) é Sistemática. Em geral, podemos afirmar que a Sistemática é a ciência da Biodiversidade, ou seja, a ciência que classifica e atribui nomes aos organismos, propondo, em simultâneo, o seu relacionamento evolutivo.

A Sistemática (embora o conceito seja menos abrangente, também designada Taxonomia) agrupa e categoriza as espécies de seres vivos, extintas e actuais. Esta classificação científica moderna tem as suas raízes no sistema de Karl von Linnée (ou

Carolus Linnaeus) (Século XVIII), que agrupou as espécies de acordo com as características morfológicas por elas partilhadas. Estes agrupamentos foram subsequentemente alterados múltiplas vezes para melhorar a consistência entre a classificação e o princípio darwiniano da ascendência comum. O advento da sistemática molecular, que utiliza a análise do genoma e os métodos da biologia molecular, levou a profundas revisões da classificação de múltiplas espécies e é provável que as alterações taxonómicas continuem a ocorrer à medida que se caminha para um sistema de classificação assente na semelhança genética e molecular em detrimento dos critérios morfológicos. Desde então, os biólogos já identificaram e deram nomes científicos a mais 2 milhões de espécies. E acredita-se que ainda existam muitas outras, o que pode elevar o número de espécies viventes para 30 milhões ou talvez mais.

Mas a primeiras tentativas de classificar dos seres vivos tiveram o seu início com Aristóteles (380 AC). Apresenta-se uma pequena resenha história da Classificação dos seres vivos:

O sistema mais antigo de classificação de seres vivos que se conhece deve-se ao filósofo grego Aristóteles, que classificou todos os organismos vivos então conhecidos em plantas e animais. Os animais eram, por sua vez, subdivididos de acordo com o meio em que se moviam (terra, água e ar) e as plantas de acordo com o critério do tamanho (ervas, arbustos e árvores).

No século IV DC, Agostinho de Hipona criou um sistema de classificação cujo critério de classificação era a utilidade que os seres vivos tinham para a espécie humana (úteis, nocivos e indiferentes).

Em 1172, o sábio Ibn Rushd (Averroes), que era juiz (Qaadi) em Sevilha, traduziu para a língua árabe e comentou o livro de Aristóteles intitulado De Anima (Sobre a alma). O seu trabalho original perdeu-se, mas conhece-se uma tradução para latim da autoria de Michael Scot. Foi através desta via que a classificação aristotélica chegou aos nossos dias e inspirou muitos dos trabalhos taxonómicos iniciais.

O professor suíço Conrad von Gesner (1516–1565) produziu um importante avanço sobre a estrutura aristotélica, ao publicar uma compilação de todos os seres vivos então conhecidos, ainda assim agrupados segundo um método baseado no de Aristóteles.

A exploração de novos territórios que se seguiu aos Descobrimentos trouxe para a Europa centenas de novas espécies de plantas e animais, desafiando os velhos sistemas de classificação e identificação. Por outro lado, a curiosidade pela ciência que o Renascimento europeu despertou levou à constatação de que, mesmo na Europa, existiam muitos milhares de seres vivos distintos, a maior parte dos quais não descritos nem catalogados.

Perante esta explosão no conhecimento da biodiversidade, e da consequente actividade de colecção e análise de espécimes, rapidamente se constatou que os velhos sistemas de catalogação tornavam muito difícil estudar e localizar os exemplares nas colecções. Tal levava a que a mesma espécie recebesse nomes distintos, já que as colecções eram demasiado grandes para o que o seu conteúdo pudesse ser memorizado. Foi então necessário delinear um sistema que agrupasse os espécimes de forma lógica, permitindo uma rápida localização dos exemplares semelhantes. Desse esforço nasceu o sistema binomial baseado na morfologia externa, agrupando exemplares com um aspecto semelhante.

Entretanto, o movimento que se tinha centrado essencialmente nas plantas foi-se estendendo aos animais: em finais do século XVII e princípios do século XVIII iniciou-se o estudo científico dos animais, primeiro dos domésticos, depois generalizado a toda a fauna. Este estudo lançou as bases para a anatomia comparada e para os sistemas classificativos baseados na morfologia e função dos órgãos.

Também os médicos, com o seu conhecimento de anatomia e o seu interesse pelas plantas usadas para fins medicinais, contribuíram fortemente para o progresso do conhecimento dos seres vivos. Entre aqueles profissionais, destacaram-se, pelos seus conhecimentos anatómicos ou botânicos, Hieronymus Fabricius (1537–1619), Petrus Severinus (1580–1656), William Harvey (1578–1657) e Edward Tyson (1649–1708). Outra frente de progresso foi aberta pelo aparecimento dos primeiros entomologistas e pelos primeiros microscopistas, destacando-se nestes campos Marcello Malpighi (1628–1694), Jan Swammerdam (1637–1680) e Robert Hooke (1635–1702).

No campo mais filosófico, o escocês James Burnett (1714-1799), mais conhecido por Lord Monboddo, foi um dos primeiros pensadores a tentar estabelecer uma correlação entre a espécies e a procurar descobrir regras lógicas que pudessem colocar alguma ordem no aparente caos da diversidade morfológica dos seres vivos. Nesta busca, estabeleceu as primeiras normas de ordenação e as primeiras explicações para a variabilidade das formas, sendo um verdadeiro precursor das teorias evolucionárias.

Desde finais do século XV que um número crescente de naturalistas procurou um método de ordenar racionalmente o mundo natural, procurando classificar os minerais, as rochas e os seres vivos em categorias que permitisse ter em conta a sua enorme diversidade e, em simultâneo, as suas extraordinárias semelhanças. Esta procura de uma arrumação lógica para a diversidade da natureza foi ganhando adeptos entre os estudiosos, transformando-se num dos principais campos de estudo da História Natural. Foi neste contexto que Carolus Linnaeus, na sua obra Bibliotheca Botanica, cunhou o termo metodistas (não confundir com Metodista, a denominação religiosa homónima) para distinguir os naturalistas que se interessavam pela classificação dos seres vivos, em contraste com os colectores, cuja única preocupação era encontrar e determinar novas espécies. Avultaram entre os primeiros metodistas da biologia, o botânico e filósofo italiano Andrea Caesalpino, o naturalista inglês John Ray, o médico e botânico alemão Augustus Quirinus Rivinus, e o médico, botânico e explorador francês Joseph Pitton de Tournefort.

Andrea Caesalpino (1519 - 1603), na sua obra De plantis libri XVI (1583), propôs o primeiro sistema de “ordenação lógica” das plantas: com base na estrutura do tronco e no desenvolvimento e forma dos frutos, dividiu em 15 géneros as plantas então conhecidas.

John Ray (1627–1705) foi um naturalista inglês que publicou importantes trabalhos sobre plantas, sobre animais e sobre aquilo que designava por teologia natural. A forma de abordagem à problemática da classificação das plantas que utilizou na sua obra Historia Plantarum foi um importante passo na fundação da moderna taxonomia vegetal. John Ray rejeitou o sistema de simples dicotomia então usado na classificação das plantas, no qual as espécies eram ordenadas com base na presença ou ausência de determinado carácter (por exemplo: plantas de flor vermelha ou plantas sem espinhos), para o substituir por um sistema em que se procurava maximizar as semelhanças morfológica, distinguindo os géneros pelo seu grau de analogia ou de diferenciação.

Tanto Andrea Caesalpino como John Ray usaram os nomes tradicionais das plantas, pelo que as designações utilizadas não reflectiam a sua posição taxonómica. Por exemplo, ainda que a macieira e o pessegueiro pertencessem a diferentes géneros, pelo methodus de John Ray, aquelas espécies recebiam a designação de Malus e de Malus Persica, respectivamente.

O passo seguinte na estruturação da denominação binomial foi dado por Rivinus e por Pitton de Tournefort, que fizeram de género uma categoria distinta dentro da hierarquia taxonómica, e com essa inovação introduziram a prática de denominar as espécies de acordo com o género a que pertencem.

Augustus Quirinus Rivinus (1652–1723) introduziu a classificação das plantas com base na morfologia dos seus órgãos reprodutores, considerando que a morfologia das flores e das sementes tinha um particular significado biológico. Ao introduzir uma classificação baseada nesses caracteres, Rivinus criou o conceito de Ordem como forma de agrupamento de géneros similares, integrando e alargando o conceito de género superior já postulado por John Ray e por Andrea Caesalpino.

Deve-se também a Rivinus a abolição da clássica divisão das plantas em ervas e árvores, já que ele insistia que o verdadeiro método de divisão se deveria basear na morfologia das flores, frutos e sementes, e não em aspectos anatómicos tão variáveis como a dimensão dos troncos e a sua lenhificação. Rivinus também popularizou o uso de chaves dicotómicas para definir géneros e ordens, criando a base do sistema de identificação ainda hoje utilizado.

O método utilizado por Rivinus assemelhava-se ao utilizado por Joseph Pitton de Tournefort: o nome de todas as espécies pertencentes ao mesmo género deveria começar pela mesma palavra, o nome genérico. Nos géneros contendo mais de uma espécie, a primeira espécie identificada recebia apenas o nome do género, enquanto as restantes recebiam uma frase diferenciadora, um modificador que ele apelidou de differentia specifica.

Joseph Pitton de Tournefort (1656–1708) introduziu um sistema ainda mais sofisticado de hierarquização, com classes, secções, géneros e espécies. Foi o primeiro a compor de forma consistente e uniforme nomes específicos contendo um nome genérico seguido de uma frase descritiva que definia a differentia specifica. Ao contrário de Rivinus, Tournefort usava as differentiae com todas as espécies pertencentes a géneros politípicos.

Linnaeus Carolus Linnaeus (1707–1778) nasceu dois anos após a morte de John Ray. A sua principal obra, a Systema Naturae, teve 12 edições durante a sua vida (com a 1.ª edição em 1735). Nesta obra, a natureza é dividida em três reinos: mineral, vegetal e animal. Para sistematizar a natureza, em cada um dos reinos Linnaeus usou um sistema hierárquico de cinco categorias: classe, ordem, género, espécie e variedade. Outra das suas principais contribuições foi o abandono dos longos nomes descritivos até então em uso para designar as classes e ordens. Também promoveu o fim dos nomes de géneros constituídos por duas palavras (por exemplo Bursa pastoris era um género). Esta simplificação marca uma ruptura com os métodos dos seus antecessores imediatos (Rivinus e Pitton de Tournefort), e foi acompanhada pelo estabelecimento de diagnoses rigorosas e detalhadas para cada um dos géneros (a que ele chamou characteres naturales). Também procedeu à integração das variedades nas respectivas espécies, evitando que a botânica tivesse que criar novos taxa para acomodar todas as variedades cultivadas que são constantemente criadas. Contudo, apesar das suas múltiplas contribuições para a taxonomia e sistemática, Linnaeus é sobretudo conhecido pela introdução do método binomial, a técnica ainda em uso para formular o nome científico das espécies. Antes de Linnaeus estavam em uso nomes longos, compostos por um nome genérico e por uma frase descritiva da própria espécie (a differentia specifica). Esses nomes não eram fixos, já que cada autor parafraseava o descritivo, acentuando os caracteres que considerava mais relevantes.

Na sua obra Philosophia Botanica (1751), Linnaeus colocou grande ênfase na melhoria da composição dos nomes e na redução da sua extensão, abolindo as expressões retóricas desnecessárias que tradicionalmente se usavam na descrição das espécies e introduzindo novos termos descritivos cujo significado procurou fixar rigorosamente. Este esforço resultou numa definição de espécies com um rigor sem precedentes. Em finais da década de 1740, Linnaeus começou a utilizar um sistema paralelo de construção do nome das espécies, que designou por nomina trivialia. Cada nomen triviale, o nome trivial, era um epíteto, de uma ou duas palavras, colocado à margem do texto frente ao nome científico clássico de carácter descritivo. Na construção dos seus nomen triviale, as únicas regras que Linnaeus usou foram: (1) os nomes devem ser curtos; (2) os nomes devem ser únicos dentro de cada género; e (3) os nomes devem ser permanentes, mantendo-se mesmo quando o enquadramento taxonómico mude. Usando essas regras simples, Linnaeus aplicou de forma consistente nomina trivialia às espécies de plantas que incluiu na sua obra Species Plantarum (com 1.ª edição em 1753) e às espécies de animais incluídas na 10.ª edição de Systema Naturae, publicada em 1758. Essas duas obras, e os respectivos anos de edição, são hoje considerados o referencial base para a nomenclatura botânica e zoológica, respectivamente.

Ao utilizar de forma consistente os mesmos epítetos específicos, Linnaeus separou a nomenclatura da taxonomia, o que se viria a revelar um passo decisivo na consolidação do sistema de nomenclatura biológica, já que os nomes das espécies passaram a ser fixos, permitindo que os agrupamentos taxonómicos superiores se desenvolvessem independentemente. Apesar do uso paralelo dos nomina trivialia e dos nomes descritivos se ter mantido até finais do século XVIII, eles foram sendo progressivamente substituídos pela utilização de nomes curtos, combinando simplesmente o nome do género com o nome trivial da espécie.

No século XIX esta nova prática foi codificada nas primeiras regras e leis da nomenclatura biológica, acabando por se transformar naquilo que hoje é geralmente referido como a sistema de nomenclatura binomial, ou mais genericamente como a taxonomia lineana, a qual é ainda, com poucas alterações, o padrão universalmente aceite de atribuição de nomes aos seres vivos.

A estrutura actual da classificação biológica

Enquanto Carolus Linnaeus classificava as espécies de seres vivos tendo como objectivo principal facilitar a identificação e criar uma forma de arquivo nos herbários e nas colecções zoológicas que permitisse localizar facilmente um exemplar, nos modernos sistemas taxonómicos aplicados à biologia procura-se antes de mais fazer reflectir o princípio Darwiniano de ancestralidade comum. Isto significa que se pretende agrupar as espécies por proximidade filogenética, isto é relacionar as espécies pela sua proximidade genética, a qual reflecte o grau de parentesco evolutivo.

Desde a década de 1960 que se vem fortalecendo a tendência para utilizar estruturas taxonómicas baseadas nos conceitos da cladística, hoje designadas por taxonomia cladística, distribuindo os taxa numa árvore evolucionária. Se um taxon inclui todos os descendentes de uma forma ancestral, é designado um taxon monofilético. Quando o inverso acontece, o taxon é designado parafilético. Os taxa que incluem diversas formas ancestrais são designados por polifiléticos. Idealmente todos os taxa deveriam ser monofiléticos, pois assim reflectiriam a ancestralidade comum das espécies que integrem.

Um novo tipo de nomenclatura, baptizado como PhyloCode, está em desenvolvimento, tendo como objectivo criar uma estrutura de clades em vez de uma estrutura de taxa. Em caso de implementação generalizada não é clara a forma de coexistência entre esse sistema e o actual.

O conceito de domínio como taxon de topo é de introdução recente (Fig.1). O chamado Sistema dos Três Domínios foi introduzido em 1990, mas apenas recentemente ganhou aceitação generalizada. Apesar de hoje a maioria dos biólogos aceitar a sua validade, a utilização do sistema dos cinco reinos ainda domina. Uma das principais características do sistema dominial é a separação dos reinos Archaea e Bacteria, ambos anteriormente parte do reino Monera. Alguns cientistas, mesmo sem aceitar os domínios, admitem Archaea como um sexto reino.

Fig. 1 – Categorias Taxonómicas actuais

Hierarquia da classificação

No quadro I seguinte apresenta a classificação científica de cinco espécies pertencentes a estruturas taxonómicas diversas: a mosca-da-fruta (Drosophila melanogaster), o ser humano, a ervilha, o cogumelo amanita e a bactéria Escherichia coli. Com ele pretende-se demonstrar a flexibilidade e a universalidade do sistema, incluindo numa mesma estrutura organismos tão diversos como os seleccionados.

Quadro I- Classificação científica de cinco espécies

Taxon Mosca-da- fruta

Ser

Humano Ervilha Amanita E. coli

Domínio Eukaryota Eukaryota Eukaryota Eukaryota Bacteria Reino Animalia Animalia Plantae Fungi Monera

Phylum ou

Divisão Arthropoda Chordata Magnoliophyta Basidiomycota Proteobacteria

Subphylum ou subdivisão Hexapoda Vertebrata Magnoliophytina* Hymenomycotina

Classe Insecta Mammalia Magnoliopsida Homobasidiomycetae Proteobacteria Subclasse Pterygota Eutheria Magnoliidae Hymenomycetes Gammaproteobacteria Ordem Diptera Primatas Fabales Agaricales Enterobacteriales Subordem Brachycera Haplorrhini Fabineae Agaricineae Família Drosophilidae Hominidae Fabaceae Amanitaceae Enterobacteriaceae Subfamília Drosophilinae Homininae Faboideae Amanitoideae Género Drosophila Homo Pisum Amanita Escherichia

Espécie D.

melanogaster H. sapiensP. sativumA. muscariaE. coli

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