Apostila Criptogamas

Apostila Criptogamas

(Parte 1 de 5)

Autores:

Édison José de Paula† Estela Maria Plastino

Eurico Cabral de Oliveira

Flávio Berchez Fungyi Chow Mariana Cabral de Oliveira

Organizador: Fungyi Chow

São Paulo 2007

Instituto de Biociências Instituto de Biociências

São Paulo 2007

ORGANIZADOR DESTE VOLUME Professora Dra. Fungyi Chow

Professor Dr. Édison José de Paula† Professora Dra. Estela Maria Plastino Professor Dr. Eurico Cabral de Oliveira

Professor Dr. Flávio Berchez Professora Dra. Fungyi Chow Professora Dra. Mariana Cabral de Oliveira

Índice

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo

Ficha Catalográfica

Introdução à Biologia das Criptógamas / Organizado por Fungyi Chow; Autores Édison José de Paula†...[et al]. São Paulo : Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo, Departamento de Botânica, 2007. 184 p.

1. Criptógamas – Biologia 2. Criptógamas -

Taxonomia I. Chow, Fungyi, org. I. Paula†, Édison José de, autor I. Plastino, Estela Maria, autor IV. Berchez, Flávio, autor V. Chow, Fungyi, autor VI. Oliveira, Eurico Cabral de, autor VII. Oliveira, Mariana Cabral de, autor

Índice

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo

PREFÁCIO1
AULAS PRÁTICAS5
MATERIAL DE LABORATÓRIO5
TÉCNICAS DE DOCUMENTAÇÃO E CONFECÇÃO DE CORTES6
MONTAGEM EM LÂMINAS6
PREPARAÇÃO DE LÂMINAS7
REPRESENTAÇÃO GRÁFICA7
(Divisão Chlorophyta = algas verdes)8
(Divisão Cyanobacteria = algas azuis)9
(Divisão Bacillariophyta = diatomáceas)9
4) Alga verde unicelular (Divisão Chlorophyta)9
5.1) Nitella sp. (Divisão Chlorophyta)9
5.2) Lâmina micrometrada9

ÍNDICE AULAS PRÁTICAS INTRODUTÓRIAS AULA PRÁTICA: CÉLULAS DE PROCARIONTES E EUCARIONTES FOTOSSINTETIZANTES 1) Zygnema sp. ou Spirogyra sp. 2) Gloeocapsa sp. ou Oscillatoria sp. 3) Pinnularia sp. – diatomácea 5) Demonstração

ORIGEM DA VIDA13
CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS13
CLASSIFICAÇÃO DOS GRANDES GRUPOS DE CRIPTÓGAMAS14
GLOSSÁRIO15

Índice

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo

ORGANIZAÇÃO PROCARIÓTICA16
ORGANIZAÇÃO EUCARIÓTICA16
PIGMENTOS RELACIONADOS À FOTOSSÍNTESE19
ORIGEM DOS EUCARIONTES FOTOSSINTETIZANTES2
REFERÊNCIAS23
1) REPRODUÇÃO MOLECULAR24
2) REPRODUÇÃO CELULAR (DIVISÃO CELULAR)24
3) REPRODUÇÃO DO ORGANISMO25
(VEGETATIVA, ESPÓRICA E GAMÉTICA)27
4) SEXUALIDADE28
5) HISTÓRICOS DE VIDA29
REFERÊNCIAS29
INTRODUÇÃO3
O QUE SÃO FUNGOS?3
ORIGEM36
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DOS FUNGOS VERDADEIROS37
NUTRIÇÃO37
OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO39
MORFOLOGIA39
PAREDE CELULAR40
RESERVA40
REPRODUÇÃO40
IMPORTÂNCIA42
Características básicas45
Características básicas46
Características básicas48

Índice

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo iv

Características básicas58
SIMBIOSE ENTRE ALGAS E FUNGOS: LIQUENS63
Morfologia e reprodução64
Características biológicas dos liquens65
Identificação e classificação65
GLOSSÁRIO6
REFERÊNCIAS70

5) CLASSE BASIDIOMYCETES

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS ALGAS74
ORGANIZAÇÃO VEGETATIVA DAS ALGAS76
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS79
COMPARAÇÃO COM OUTRAS BACTÉRIAS79
ORIGEM80
OCORRÊNCIA80
MORFOLOGIA80
ORGANIZAÇÃO CELULAR81
REPRODUÇÃO83
HETEROCITO83
MOBILIDADE84
TOXINAS84
IMPORTÂNCIA85
ASPECTOS ECOLÓGICOS85
CLASSIFICAÇÃO86
PROCLORÓFITAS86

CARACTERIZAÇÃO E TENDÊNCIAS EVOLUTIVAS DAS ALGAS COM CLOROFILA a E b: DIVISÕES CHLOROPHYTA E EUGLENOPHYTA

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS89
OCORRÊNCIA89

Índice

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo

ORGANIZAÇÃO CELULAR90
REPRODUÇÃO E HISTÓRICO DE VIDA91
CLASSIFICAÇÃO92
EVOLUÇÃO DO GRUPO92
Linhagem das Clorofíceas93
Linhagem das Carofíceas93
GLOSSÁRIO94
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS95
OCORRÊNCIA95
MORFOLOGIA95
ESTRUTURA CELULAR95
REPRODUÇÃO96
CLASSIFICAÇÃO96
CONSIDERAÇÕES EVOLUTIVAS96
1) Linhagem das Estramenópilas98
2) Linhagem dos Alveolados98

CARACTERIZAÇÃO, BIOLOGIA E IMPORTÂNCIA DAS ALGAS COM CLOROFILA a E c E FUCOXANTINA: DIVISÕES PHAEOPHYTA, BACILLARIOPHYTA E DINOPHYTA

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS9
OCORRÊNCIA9
MORFOLOGIA9
CRESCIMENTO100
ORGANIZAÇÃO CELULAR101
REPRODUÇÃO102
HISTÓRICO DE VIDA102
CLASSIFICAÇÃO102
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS103
OCORRÊNCIA104

Índice

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo vi

ORGANIZAÇÃO CELULAR104
TAXONOMIA105
MOVIMENTO105
REPRODUÇÃO E HISTÓRICO DE VIDA105
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA107
ASPECTOS ECOLÓGICOS107
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS108
ORGANIZAÇÃO CELULAR108
REPRODUÇÃO E HISTÓRICO DE VIDA109
ASPECTOS ECOLÓGICOS109
BIOLUMINESCÊNCIA109
CONSIDERAÇÕES EVOLUTIVAS110
TAXONOMIA110

DIVISÃO PYRROPHYTA = DINOPHYTA (Dinoflagelados)

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS1
SEMELHANÇAS ENTRE RHODOPHYTA E CYANOBACTERIA1
DIFERENÇAS DE OUTRAS ALGAS EUCARIÓTICAS1
OCORRÊNCIA112
MORFOLOGIA112
CRESCIMENTO112
ORGANIZAÇÃO CELULAR113
REPRODUÇÃO114
CLASSIFICAÇÃO114
CONSIDERAÇÕES EVOLUTIVAS116
1) ALIMENTAÇÃO – consumo direto117
2) FICOCOLÓIDES124
3) FERTILIZANTES122
4) FICOBILIPROTEÍNAS122
5) β-CAROTENO123

Índice

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo vii

REFERÊNCIAS123
GUIA DE EXCURSÃO AO LITORAL127
DOS RESULTADOS131
REFERÊNCIAS BÁSICAS PARA OS EXERCÍCIOS133
CRITÉRIOS DE AVALIAÇÃO DOS EXERCÍCIOS134
ADAPTAÇÃO DAS PLANTAS AO AMBIENTE TERRESTRE137
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS141
OCORRÊNCIA141
HISTÓRICO DE VIDA E MORFOLOGIA142
REPRODUÇÃO143
CLASSIFICAÇÃO143
Classe Hepaticae144
Classe Anthocerotae145
Classe Musci146
IMPORTÂNCIA146
INTRODUÇÃO ÀS PLANTAS VASCULARES149
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS151
HISTÓRICO DE VIDA E MORFOLOGIA151
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS153
HISTÓRICO DE VIDA E MORFOLOGIA153
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS155
HISTÓRICO DE VIDA E MORFOLOGIA155
CARACTERÍSTICAS BÁSICAS157

DIVISÃO BRYOPHYTA DIVISÃO PSILOPHYTA DIVISÃO LYCOPODOPHYTA DIVISÃO ARTHROPHYTA DIVISÃO PTEROPHYTA HISTÓRICO DE VIDA E MORFOLOGIA ................................ 157

Índice

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo viii

FÓSSEIS DE CRIPTÓGAMAS VASCULARES161
ANCESTRAIS DAS PLANTAS TERRESTRES163
TENDÊNCIAS EVOLUTIVAS EM CRIPTÓGAMAS TERRESTRES165
IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DAS CRIPTÓGAMAS VASCULARES167
REFERÊNCIAS167
1) Marchantia (Classe Hepaticae)169
2) Symphyogyna (Classe Hepaticae)170
3) Anthoceros (Classe Anthocerotae)170
4) Sematophyllum (Classe Musci)170
1) Psilotum (Divisão Psilophyta)171
2) Lycopodium (Divisão Lycopodophyta)171
3) Selaginella (Divisão Lycopodophyta)171
4) Equisetum (Divisão Arthrophyta)171
1) Polystichum (Ordem Filicales)173
2) Ophyoglossum (Ordem Ophyoglossales)173
3) Salvinia (Ordem Salviniales)173
4) Osmunda (Ordem Osmundales)173
5) Outros exemplares da Família Polypodiaceae174
Botânica – USP174
Pteridófitas – Glossário para a Chave de Identificação175

Chave dicotômica artificial para identificação de alguns Gêneros de Pteridófitas do Jardim do Departamento de EXCURSÃO À MATA ATLÂNTICA ...................................................... 179

Prefácio

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo

A disciplina “Morfologia e Taxonomia de Criptógamas” (BIB 120) começou a ser ministrada em 1976, quando o Conselho do Departamento de Botânica do Instituto de Biociências da Universidade de São Paulo (IB/USP) aprovou, em 1975, a proposta do Prof. Eurico Cabral de Oliveira Filho para criar duas novas disciplinas em substituição às de “Morfologia e Anatomia Vegetal” (liderada pela Dra. Bertha L. de Morretes) e “Sistemática Vegetal” (liderada pelo Prof. Aylthon B. Joly) com duração anual, que vinham sendo ministradas no departamento desde o antigo Curso de História Natural da Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras (FFCL). Essa alteração no programa foi bem aceita e a disciplina se manteve mais ou menos inalterada até 1992, quando uma nova dinâmica foi adotada, incluindo maior participação dos alunos em coletas, grupos de discussão e preparação de projetos. Essa dinâmica foi mantida até 2007, ano em que a disciplina foi ministrada pela última vez. Ainda nesse ano, após a reestruturação curricular do Curso de Ciências Biológicas do instituto, o conteúdo da BIB 120 foi redistribuído em duas novas disciplinas: “Diversidade Biológica e Filogenia” e “Diversidade e Evolução dos Organismos Fotossintetizantes”, suplementadas por duas disciplinas optativas, uma abrangendo a Biologia de Algas e outra a Biologia de Fungos.

A disciplina de Criptógamas, como era apelidada a BIB 120, abordava um espectro muito vasto de organismos que compreendia quatro dos cinco Reinos do sistema de classificação de Whittaker: Moneras com clorofila a, Protistas, Plantas e Fungos. Além disto, tratava não apenas da morfologia e taxonomia, mas também da evolução e da importância econômica de cada grupo. Por abranger uma diversidade tão grande de organismos, era necessário utilizar uma abordagem superficial, tendo por objetivo “levar os alunos a um passeio pela biodiversidade dos organismos fotossintetizantes”, excetuando as plantas com sementes (Spermatophyta). Com esse intuito, depois de apresentada a macro-biodiversidade desses organismos, a perspectiva futura era que os alunos pudessem aprofundar seus conhecimentos em cursos optativos mais especializados. O grupo das Moneras com clorofila a e dos fungos eram tratados nesta disciplina atendendo ao termo genérico Criptógamas, que além de englobar as algas,

Prefácio

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo briófitas e pteridófitas também incluía esses organismos.

Acreditamos que a BIB 120, que deixa de integrar o currículo do Curso de Ciências

Biológicas do IB/USP a partir de 2007, prestou bons serviços em ministrar aos biólogos que aqui estudaram uma oportunidade para entrar em contato com uma gama muito grande de organismos interessantes e importantes sob vários aspectos, tais como o evolutivo, o ecológico e o econômico, mostrando uma miríade de soluções adaptativas para a sobrevivência e perpetuação neste planeta de grupos extremamente diversos de organismos. Um ponto forte desta disciplina era seu caráter eminentemente prático, incluindo três coletas de campo e estudo do material coletado pelos próprios alunos nas aulas práticas. Por outro lado, sua substituição por disciplinas mais embasadas em aspectos filogenéticos que abrangem a diversificação dos diversos clados está bem justificada e era necessária, tornando-se possível nos últimos anos com o advento do seqüenciamento genético.

O corpo selecionado de conhecimento que ora se disponibiliza em via eletrônica foi organizado e formatado pela equipe que ministrou a BIB 120 nos últimos anos. No entanto, ele é resultado da colaboração de vários colegas que trabalharam nesta área desde o antigo curso de Sistemática Vegetal, incluindo os professores Aylthon B. Joly, Maria Amélia B. de Andrade, Antonio Lamberti, Kurt Hell, Yumiko Ugadim, José Fernando Bandeira de Mello Campos além de Eurico C. de Oliveira que permaneceu na disciplina até o último ano em que ela foi ministrada.

Aulas Práticas Introdutórias

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo

Aulas Práticas Introdutórias

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo

Leia atentamente todo o texto antes de iniciar sua prática. No final de cada aula prática, verifique se: - A bancada e os aparelhos ópticos estão em ordem e limpos.

- As lentes objetivos e oculares do microscópio óptico estão na sua possição correta (no menor aumento e distanciados da platina). - A platina do microscópio óptico está completamente seca.

- O esteromicroscópio (lupa) está em ordem, seco e limpo.

- Todo o material utilizado (ex. placas de Petri, lâminas e lamínulas) está limpo.

Para as aulas práticas cada grupo de trabalho deve providenciar: - Duas pinças histológicas, uma de ponta fina e outra de ponta arredondada.

- Dois estiletes ou seringas para insulina, descartáveis.

- Um pincel de cerdas finas.

- Uma caixa de lâminas para microscopia.

- Uma caixa de lamínulas 2 x 2 m.

- Lenços de papel absorvente ou papel higiênico macio.

- Lápis número 2 para desenho.

- Borracha macia.

- Lâminas de barbear (giletes novas).

- Papel sulfite para os esquemas e as anotações (os esquemas devem ser feitos a lápis). - Caderno com índice alfabético para elaboração de um glossário (opcional).

- Lupa de mão, com aumento de 5-10 vezes (instrumento útil, principalmente para observações no campo). - Livros (ver referências recomendadas).

Aulas Práticas Introdutórias

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo

A microscopia óptica só permite a observação de objetos transparentes ou translúcidos. Isto significa que material opaco deve ser previamente clarificado (diafanizado) e que material espesso deve ser cortado em secções finas para permitir a transmissão da luz.

Os cortes podem ser feitos com um equipamento especial, o micrótomo, ou à mão livre com lâminas de barbear novas. Em cortes à mão livre materiais resistentes podem ser segurados com os dedos polegar e indicador e materiais delicados podem ser presos em um suporte macio e homogêneo, como isopor, medula de guapuruvú ou embaúba, etc. Bons cortes podem ser obtidos colocando-se o material sobre lâmina contendo uma gota de água, observando-se ao esteromicroscópio e prendendo o material com o indicador. Em todos os casos, deve-se posicionar a lâmina de barbear em um ângulo aproximado de 90 graus em relação ao material, fazendo-se movimentos de corte contínuos e suaves com a mesma.

Os cortes selecionados podem ser removidos com um pincel ou estilete e colocados sobre a lâmina com água ou álcool 70% segundo o material. Para se obter um bom corte é necessário, normalmente, fazer-se vários, selecionando apenas os melhores.

O material para exame deve ser montado em lâminas de vidro para microscopia e recoberto com lamínula, também de vidro. A lâmina deve estar limpa, sendo um bom critério para avaliar sua limpeza a colocação de uma gota de água sobre a mesma. Se a gota se espalhar, tendendo a ocupar ampla superfície, a lâmina pode ser considerado limpa, caso contrário, deve ser novamente lavada. As lâminas podem ser lavadas com detergente e guardadas em álcool 70%.

A preparação deve ser feita colocando uma gota do meio de montagem sobre a lâmina, com auxílio de um conta-gotas, e a seguir, com um estilete, pinça ou pincel, o material a ser examinado. Se necessário, dissocia-se o material com dois estiletes, observando-se ao esteromicroscópio. Cobre-se a preparação com a lamínula, tomando cuidado para evitar bolhas de ar. O excesso de líquido de montagem, que extravasa pelos bordos da lamínula deve ser retirado com papel absorvente antes de sua observação no microscópio, evitando-se que a platina se molhe.

Aulas Práticas Introdutórias

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo

A substituição de um líquido de montagem por outro, por exemplo, um corante, pode ser feita sem a remoção da lamínula. Para isso, coloca-se uma gota do novo líquido sobre a lâmina, junto à margem da lamínula. Do outro lado da lamínula encosta-se um pedaço de papel de filtro que por capilaridade promoverá a substituição.

Preparações semipermanentes são feitas evitando-se a evaporação do líquido de montagem. Neste caso é importante empregar como líquido de montagem um fixador (formol 4%, cuidado! O formol é tóxico) para evitar a decomposição do material. A vedação da lamínula pode ser feita com esmalte de unha ou luto. Para isso, a lâmina e a face superior da lamínula devem estar bem limpas e secas. O luto é uma mistura de 1 parte de breu e 3 partes de cera de carnaúba, preparada à quente. O luto é fundido e aplicado com um triângulo de metal aquecido. Ao esfriar-se, endurece vedando o espaço entre lâmina e lamínula.

Uma preparação em lâmina pode ser mantida, ainda, por curtos períodos (uma semana ou menos) em uma câmara úmida feita em placa de Petri, especialmente quando o líquido de montagem for glicerina a 30%. Maiores concentrações de glicerina podem prejudicar a preparação.

Uma lâmina corretamente preparada deve apresentar as seguintes características para permitir uma boa observação: - Isenta de bolhas de ar.

- Conter pequena quantidade de material, pois as preparações muito densas impedem a passagem de luz. - O líquido deve penetrar o espaço entre lâmina e lamínula.

- A lamínula não deve estar flutuando (o excesso de líquido pode ser retirado com papel absorvente). - Nunca deve haver líquido sob a lâmina. A platina não deve ser molhada.

REPRESENTAÇÃO GRÁFICA Selecionar as partes e estruturas para documentar o estudo, iniciando pelo aspecto

Aulas Práticas Introdutórias

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo geral, em observação macroscópica, depois em esteromicroscópio e, finalmente, ao microscópio. Neste último, inicia-se com a objetiva de menor aumento, passando-se para aumentos maiores conforme o que se pretende observar.

Na maioria das aulas práticas não será empregada a objetiva de maior aumento (de imersão) porque ela requer o uso de óleo de imersão e só oferece boa imagem com cortes muito finos.

Os esquemas devem ser realizados a lápis, em preto e branco e em tamanho adequado a fim de poder representar todas as estruturas estudadas (recomenda-se que estas ocupem aproximadamente a metade de uma folha A4). As legendas das estruturas nunca devem faltar e devem ser indicadas por meio de traços bem visíveis e cuja extremidade se localize sobre a estrutura correspondente. Legendas do esquema também devem ser colocadas sob o desenho, descrevendo objetivamente o que representa o esquema (ex. Corte transversal da alga vermelha Gracilaria com aumento de 40X).

Objetivos: Caracterizar em termos gerais as células de procariontes e eucariontes fotossintetizantes ao microscópio óptico. Estudar a diversidade na organização celular, envoltórios e cloroplastos. Entender a distribuição do citoplasma, vacúolo, núcleo e nucléolo.

1) Zygnema sp. ou Spirogyra sp. (Divisão Chlorophyta = algas verdes).

Material vivo, muito sensível, não devendo ser tocado com metal (ex. pinças e estiletes). Ao preparar a lâmina, usar pipeta Pasteur ou bastão de vidro. O material não deve secar. a) Prepare uma lâmina colocando poucos filamentos do material em uma gota de água e observe ao microscópio. b) Focalize uma célula e passe a observar a maior quantidade de estruturas em um aumento adequado. Nesse aumento estude uma célula em detalhe. c) Qual é a forma do cloroplasto? Quantos há por célula? No caso de Spirogyra, para responder a esta pergunta você precisa fazer observações na extremidade de diversas

Aulas Práticas Introdutórias

Introdução à Biologia das Criptógamas Departamento de Botânica – Instituto de Biociências – Universidade de São Paulo células para contar o número de pontas terminais dos cloroplastos. d) Onde estão localizados os pirenóides? e) Faça reação com lugol, isto é, substitua a água por este reagente. Observe sob aumento apropriado e verifique quais estruturas foram evidenciadas. f) Faça, agora, uma coloração com eosina usando o mesmo processo. Quais são as estruturas evidenciadas? g) Faça esquemas com legendas de uma ou várias células tentando identificar o máximo de estruturas possíveis e coloque a escala representando o tamanho aproximado ou o aumento da objetiva e ocular (ex. 400x).

(Parte 1 de 5)

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