Origem e classificação das plantas

As plantas são organismos eucariontes fotossintetizantes, multicelulares, com diferenciação de tecidos.

O ramo da Biologia que estuda as plantas é a Botânica.

Acredita-se que as plantas tenham surgido a partir de um grupo ancestral de algas verdes, pois existem várias características que as aproximam, como a parede celular composta principalmente de celulose e a presença de clorofilas a e b em seus cloroplastos.

Na passagem evolutiva das algas verdes para as plantas, surgiram algumas características que se mantiveram por seleção natural, pois se revelaram muito adaptativas à vida no ambiente terrestre, possibilitando a expansão das plantas nesse ambiente. Duas dessas características, de grande importância, são:

  • camada de células estéreis envolvendo e protegendo os gametângios (estruturas formadoras de gametas); tal camada não ocorre nos gametângios das algas;
  • retenção do zigoto e dos estágios iniciais de desenvolvimento embrionário dentro do gametângio feminino, conferindo grande proteção ao embrião.

O cladograma a seguir mostra resumidamente alguns passos da evolução das plantas, que serão discutidos à medida que comentarmos os diferentes grupos:

Cladograma simplificado das plantas.
Cladograma simplificado das plantas.

Nas classificações mais recentes, os termos briófita, pteridófita e gimnosperma não se referem a categorias taxonômicas como filo, classe ou qualquer outra, mas permanecem válidos como termos coletivos. As angiospermas, no entanto, podem ser consideradas um filo.

Tradicionalmente, as plantas têm sido divididas em dois grandes grupos:

  • criptógamas (cripto = escondido; gamae = gametas): plantas que possuem as estruturas produtoras de gametas pouco evidentes. Exemplos: musgos e samambaias;
  • fanerógamas (fanero = visível): plantas que possuem estruturas produtoras de gametas bem visíveis. Todas desenvolvem sementes e por isso são também denominadas espermatófitas (sperma = semente). Exemplos: pinheiros, mangueiras, roseiras e coqueiros.

As criptógamas dividem-se em dois grupos:

  • briófitas: não possuem vasos especializados para o transporte de seiva; são plantas de pequeno porte. Exemplos: musgos e hepáticas;
  • pteridófitas: possuem vasos condutores de seiva. Exemplos: samambaias e avencas.

Por possuírem vasos, as pteridófitas e todas as fanerógamas são chamadas de plantas vasculares ou traqueófitas e são plantas de maior porte que as avasculares.

O corpo das plantas vasculares é constituído basicamente por raiz, caule e folhas, enquanto nas briófitas fala-se em rizoide, cauloide e filoide, estruturas externamente semelhantes respectivamente a raiz, caule e folha, mas sem vasos condutores de seiva.

As fanerógamas também são divididas em dois grupos:

  • gimnospermas: possuem sementes, mas não formam frutos. Suas sementes são chamadas “nuas”, pois não estão abrigadas no interior de frutos (daí a denominação: gimno = nu; sperma = semente). Exemplo: pinheiro-do-paraná;
  • angiospermas: possuem sementes abrigadas no interior de frutos (daí a denominação: angio = urna; sperma = semente). Os frutos são resultantes do desenvolvimento do ovário da flor. São exemplos de angiospermas: mangueira, figueira, laranjeira.

O modo como ocorreu a evolução dos processos sexuados e dos ciclos de vida nas plantas foi de fundamental importância para a conquista do ambiente terrestre. Todas apresentam ciclo de vida do tipo haplonte-diplonte. Nesse tido de ciclo de vida há alternância de gerações (metagênese), em que a geração gametofítica se alterna com a esporofítica.

A geração gametofítica é formada por indivíduos chamados gametófitos, que são haploides e produzem gametas por diferenciação celular e não por meiose. A geração esporofítica é composta de indivíduos chamados esporófitos, que são diploides e produzem esporos por meiose.

Nas briófitas, a fase gametofítica (n) é sempre mais desenvolvida, e a fase esporofítica (2n) cresce sobre a planta haploide, dependendo dela para sua nutrição.

Nas pteridófitas, a fase esporofítica é a mais desenvolvida, além de ser independente da fase gametofítica, que é muito reduzida.

Nas gimnospermas e especialmente nas angiospermas, a fase gametofítica é extremamente reduzida, não ocorrendo alternância típica de gerações, pois não se formam indivíduos haploides bem caracterizados: o gametófito feminino desenvolve-se no interior do óvulo e o masculino, no grão de pólen. Nessas plantas o óvulo não é o gameta feminino; ele constitui uma estrutura que abriga o gametófito feminino, que dará origem ao gameta feminino chamado oosfera.

Na evolução das plantas verifica-se, portanto, a redução da fase gametofítica e maior desenvolvimento da fase esporofítica.

Esquema das fases gametofítica e esporofítica comparando o desenvolvimento relativo dessas duas fases nos ciclos de vidas dos diferentes grupos de plantas.
Esquema das fases gametofítica e esporofítica comparando o desenvolvimento relativo dessas duas fases nos ciclos de vidas dos diferentes grupos de plantas.

Nas próximos tópicos, vamos comentar os diferentes grupos de plantas.

Briófitas

As briófitas estão representadas pelos seguintes grupos:

  • hepáticas: gametófito de corpo achatado, fixadas ao solo por meio de rizoides (exemplo: Marchantia);
  • antóceros: gametófito com corpo multilobado;
  • musgos: plantas que geralmente possuem, além dos rizoides, um eixo principal (cauloide) de onde partem os filoides.
Esquema de musgo.
Esquema de musgo.

Nas briófitas, a água absorvida pelos rizoides é transportada de forma lenta pelo corpo, pois elas são avasculares. Essa característica limita o tamanho dessas plantas, que geralmente não ultrapassam 20 centímetro de altura.

As briófitas ocorrem preferencialmente em ambientes úmidos e abrigados da luz direta, pois não possuem estruturas adaptadas para evitar a transpiração intensa. Além disso, dependem da água para a reprodução sexuada, pois seus gametas masculinos são flagelados, deslocando-se apenas em meio líquido até atingir os gametas femininos, que são imóveis.

Nos diversos grupos de plantas, o gameta feminino, chamado oosfera, é sempre imóvel. Já os gametas masculinos são flagelados nas briófitas e nas pteridófitas, recebendo nesses casos o nome de anterozoides. Nas gimnospermas e nas angiospermas, entretanto, eles não são flagelados e são chamados células espermáticas.

Analise a figura abaixo, que ilustra o ciclo de vida de um musgo. Nestes, os gametângios localizam-se no ápice do gametófito e a fecundação ocorre por ocasião de chuvas ou garoas: ao atingirem o ápice do gametófito masculino, as gotas fazem com que os anterozoides sejam lançados para fora da planta juntamente com os borrifos de água. Caindo no ápice de uma planta feminina, onde já existe água acumulada, esses anterozoides nadam em direção à oosfera.

Esquema simplificado do ciclo de vida de um musgo, uma briófita.
Esquema simplificado do ciclo de vida de um musgo, uma briófita.

Ocorre a fecundação, originando uma célula-ovo ou zigoto (2n), que se desenvolve no interior do arquegônio. Esse zigoto forma o esporófito (2n), que vive no ápice do gametófito e depende dele para sua nutrição.

Os esporófitos formam, por meiose, os esporos que, ao serem liberados da planta e caírem em substrato adequado, germinam, dando origem ao gametófito, que reinicia o ciclo.

Pteridófitas

As pteridófitas foram as primeiras plantas vasculares. A existência de vasos possibilitou o transporte rápido de água e sais minerais até as folhas, e de seiva elaborada das folhas para as demais partes da planta.

As pteridófitas foram também as primeiras plantas a apresentar tecidos de sustentação, o que permitiu que se mantivessem eretas.

Os principais exemplos de pteridófitas são:

  • Lycopodium e Selaginella: as espécies do gênero Lycopodium ocorrem desde as regiões árticas até as tropicais, e as do gênero Selaginella são muito comuns em matas tropicais, mas ocorrem também em regiões áridas e semi-áridas, como desertos e caatingas. Nestes casos os indivíduos permanecem em estado latente, só se reproduzindo quando há aumento de umidade do ar ou em épocas de chuvas. Em função dessa característica, essas espécies de Senaginella são chamadas plantas revivescentes;
  • samambaias e avencas (filicíneas): plantas comuns em regiões tropicais. As folhas jovens das filicíneas formam os báculos, designação que decorre da semelhança com os assim chamados bastões altos de extremidade recurvada. Na face interior, as folhas maduras apresentam estruturas formadoras de esporos, os esporângios, que ficam reunidos formando os soros.

Os esporos são liberados e ao germinarem dão origem ao gametófito, que nesse grupo é denominado prótalo. Em um mesmo prótalo desenvolvem-se gametângios femininos e masculinos. Depois da fecundação da oosfera pelo anterozoide, forma-se o embrião que dará origem ao esporófito, reiniciando o ciclo de vida.

Esquema simplificado do ciclo de vida da samambaia, uma pteridófita.
Esquema simplificado do ciclo de vida da samambaia, uma pteridófita.

Gimnospermas

A conquista definitiva do ambiente terrestre pelas plantas ocorreu como surgimento de elementos que permitiram a fecundação sem a necessidade de água para o deslocamento do gameta masculino.

As primeiras traqueófitas que apresentaram essa condição foram as gimnosperma. Nelas, os esporófitos foram elementos ligados à reprodução sexuada, reunidos em estróbilos, ramos modificados com estruturas relacionadas com a reprodução sexuada.

Os estróbilos podem ser femininos ou masculinos. Em alguns espécies ocorrem os dois tipos no mesmo indivíduo, enquanto em outras os estróbilos femininos são formados em um indivíduo e os masculinos em outro, ou seja, os sexos são separados.

Nos estróbilos masculinos são formados os grãos de pólen, e no feminino é formado o óvulo.

O grão do pólen apresenta envoltório resistente abrigando o gametófito masculino imaturo, que formará os gametas masculinos. Esses grãos de pólen são transportados até o óvulo pelo vento (anemofilia).

Ao chegar ao óvulo, o grão de pólen encontra umidade e germina, desenvolvendo uma estrutura chamada tubo polínico, que corresponde ao gametófito masculino maduro e que leva o gameta masculino até o feminino no interior do óvulo.

Após a fecundação, surge o zigoto que dá origem ao embrião, e o óvulo transforma-se em semente. Nos pinheiros encontrados no Brasil, a semente comestível é popularmente conhecida por pinhão, e o estróbilo feminino é denominado pinha.

As sementes protegem o embrião contra a dessecação e outros fatores adversos do meio. Isso contribui para aumentar sua sobrevivência e facilitar a dispersão das espécies, possibilitando que essas plantas ocupem mais amplamente o ambiente terrestre.

Abundantes em regiões temperadas, as gimnospermas chegam a formar vegetações como as florestas boreais (taiga) no hemisfério Norte e a mata de araucária na região Sul do Brasil. A mata de araucária, que ocorria desde o Paraná até o Rio Grande do Sul, está atualmente muito reduzida em função, principalmente, da exploração da madeira do pinheiro-do-paraná (espécie Araucaria angustifolia), planta predominante nessa mata.

São também exemplos de gimnospermas as cicas e a Ginkgo biloba. Esta última é uma árvore que pode chegar a 30 metros de altura, com folhas em forma de leque, e que possui propriedades medicinais no tratamento de problemas vasculares, além de ser muito utilizada como planta ornamental em parques e jardins de regiões temperadas.

Esquema simplificado do ciclo de vida de Pinus, uma gimnosperma.
Esquema simplificado do ciclo de vida de Pinus, uma gimnosperma.

Angiospermas

Nas angiospermas os elementos relacionados com a reprodução sexuada encontram-se reunidos nas flores.

As flores completas são formadas por pedicelo ou pedúnculo e um receptáculo, onde se inserem os verticilos florais:

  • cálice: conjunto de sépalas, geralmente verdes;
  • corola: conjunto de pétalas, que podem apresentar várias cores;
  • androceu: formado pelos estames (constitui o sistema reprodutor masculino);
  • gineceu: formado por um ou mais pistilos, cada um constituído por uma ou mais folhas férteis fundidas, chamadas carpelo (constitui o sistema reprodutor feminino).

O conjunto cálice-corola é denominado perianto.

Quanto ao sistema reprodutor, há flores que apresentam apenas o androceu ou o gineceu, sendo, portanto, flores masculinas ou flores femininas, respectivamente. A maioria delas, entretanto, possui androceu e gineceu, mas nelas geralmente se desenvolvem mecanismos que dificultam a autofecundação.

O estame é uma folha modificada em cuja extremidade diferencia-se a antera, no interior da qual se formam os grãos de pólen.

Ao contrário dos grãos de pólen das gimnospermas, que só podem ser transportados pelo vento, os das angiospermas podem ser transportados também por animais, dependendo da espécie de planta.

Nas espécies em que a polinização é feita pelo vento, as flores apresentam estigmas plumosos e são em geral pouco vistosas. A maioria das angiospermas, entretanto, apresenta polinização por animais, principalmente insetos (entomofilia), aves (ornitofilia) e morcegos (quiropterofilia). Nesses casos, as flores são vistosas ou apresentam odor característico, o que atrai os animais.

As flores geralmente possuem nectários, estruturas que produzem o néctar, um líquido nutritivo que serve de alimento para insetos e pássaros. Ao se alimentarem do néctar, esses animais acabam atuando como elementos polinizadores.

O pistilo, ou carpelo, é formado por uma ou mais folhas modificadas, que se fundem dando origem a duas partes:

  • uma porção basal dilatada, denominada ovário, que contém o óvulo, no qual se desenvolve o gametófito feminino que forma a oosfera (gameta feminino);
  • uma porção alongada, denominada estilete, cujo ápice é o estigma.

Após a polinização, inicia-se a germinação do grão de pólen: forma-se o tubo polínico, que leva até o gametófito feminino duas células espermáticas. Uma delas une-se à oosfera, formando o zigoto que, por várias divisões mitóticas, dá origem ao embrião. A outra une-se dois núcleos n do gametófito feminino (núcleos polares) que antes da fecundação já se uniram, dando um só núcleo 2n. Na fecundação, forma-se um núcleo 3n, que dará origem a um tecido nutritivo chamado endosperma. Fala-se, então, em dupla fecundação, uma característica exclusiva das angiospermas.

Após a fecundação, o óvulo, à medida que se desenvolve para se transformar em semente, perde água, e seus envoltórios tornam-se menos permeáveis à água. Assim, a semente nada mais é que o óvulo desenvolvido após a fecundação.

Em algumas angiospermas, o endospermas é digerido pelo embrião antes de entrar em dormência. O endosperma digerido é transferido e armazenado geralmente nos cotilédones, folhas embrionárias que se tornam, assim, ricas em reservas nutritivas. Isso ocorre, por exemplo, em feijões, ervilhas e amendoins.

À medida que a semente se forma, a parede do ovário também se desenvolve, dando origem ao fruto. Este é formado, portanto, pelo desenvolvimento do ovário.

Ao germinar, a semente dá origem à planta jovem (plântula), que por sua vez origina a planta adulta. Veja o esquema abaixo:

Esquema simplificado do ciclo de vida de uma angiosperma.
Esquema simplificado do ciclo de vida de uma angiosperma.

A proteção oferecida pelos frutos às sementes favoreceu muito a diversão destas, a ponto de tornar as angiospermas as plantas mais abundantes em número de espécies. Elas ocorrem em ampla diversidade de habitat, existindo desde espécies aquáticas, inclusive marinhas, até espécies adaptadas a ambientes áridos, como os cactos.

As angiospermas são divididas em dois grandes grupos: monocotiledôneas, como o milho, e dicotiledôneas, como feijão.

A característica que dá nome a esses grupos é o número de cotilédones presentes na semente: as monocotiledôneas possuem um cotilédone na semente, e as dicotiledôneas possuem dois cotilédones na semente.

Além do número de cotilédones, há outras características que permitem distinguir as monocotiledôneas das dicotiledôneas.

Atualmente tem se considerado um terceiro grupo de angiospermas: um grupo mais basal de plantas com dois cotilédones. Elas têm algumas características que compartilham com as monocotiledôneas, como o tipo de pólen e, geralmente, flores trímeras (compostas de três elementos). Essas plantas estão representadas por ninfeia (vitória-régia), abacateiro, magnólia, pimenta-do-reino, fruta-do-conde, papo-de-peru, louro e canela, dentre outras. Dicotiledôneas com pólen distinto destas e com as características mencionadas na tabela são chamadas eudicotiledôneas.

Reprodução assexuada

Além da reprodução sexuada, as plantas podem apresentar reprodução assexuada, sendo a forma mais comum a propagação vegetativa. Essa forma de reprodução ocorre principalmente a partir de caules, pois eles apresentam botões vegetativos ou gemas, que podem formar raízes e toda uma nova planta.

Em alguns casos, as folhas também podem dar origem a novos indivíduos, como se pode observar na fortuna (os brotos nascem da margem do limbo) e na begônia (os brotos nascem da base do pecíolo).

Conhecendo essas formas naturais de reprodução das plantas, vários mecanismos de propagação vegetativa já foram desenvolvidos pelo ser humano, dos quais os mais utilizados são: estaquia, mergulhia, alporquia e enxertia.

Formas naturais de reprodução das plantas: estaquia, mergulhia, alporquia e enxertia.
Formas naturais de reprodução das plantas: estaquia, mergulhia, alporquia e enxertia.

Dentre esses mecanismos, a enxertia é o modo mais utilizado. Essa técnica é vantajosa por vários motivos, dos quais se destacam os seguintes:

  • a muda (cavaleiro) já encontra um cavalo munido de raízes e, com isso, o desenvolvimento é mais rápido;
  • podem-se selecionar plantas com raízes resistentes a certas doenças e utilizá-las como cavalo. Com isso, a reprodução vegetativa de espécies sensíveis a essas doenças torna-se mais eficiente.

Atualmente, uma técnica cada vez mais utilizada é a da propagação vegetativa por cultura de tecidos.

Teoricamente, qualquer célula nucleada da planta que não esteja envolta por parede celular espessa é potencialmente capaz de regenerar um organismo inteiro. Em função dessa característica, diz-se que as células vegetais são totipotentes (totus = inteiro).

A partir de células ou de tecidos e órgãos separados dos corpos das plantas podem-se fazer culturas em laboratório e regenerar plantas inteiras. Nesses meios de cultura são adicionados substâncias nutritivas e hormônios vegetais responsáveis pelo crescimento e pela diferenciação das plantas.

Atualmente tem sido possível modificar o material genético de plantas de interesse comercial por meio de técnicas especiais que integram a chamada Engenharia genética ou tecnologia do DNA recombinante.

Nesses casos, introduzem-se nas células das plantas trechos da molécula de DNA de outros organismos, como bactérias. Esses trechos são incorporados ao DNA da planta, que fica alterada geneticamente: são as plantas transgênicas.

Os segmentos de DNA introduzidos nas plantas são escolhidos visando desenvolver novas características que tragam algum benefício para o cultivo comercial dessas plantas.

Técnicas de cultura de tecidos são utilizadas para o crescimento inicial das plantas transgênicas.

A produção dessa plantas tem provocado muitas discussões, divulgadas pelos diferentes meios de comunicação, a respeito de riscos que poderiam causar ao ser humano e ao meio ambiente.

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