CENTRO ESTADUAL DE EDUCAÇÃO DE JOVENS E ADULTOS “MAX DADA GALLIZZI” BIOLOGIA 08 GOVERNO DO ESTADO DE SÃO PAULO SECRETARIA DE ESTADO DA EDUCAÇÃO PRAIA GRANDE - SP Roteiro de Estudo - Hipóteses científicas – importância; Fotossíntese; Anatomia vegetal; Principais grupos vegetais; Atividades da unidade 1) Responder as questões Desenvolvendo Competências 02 e 03 (pag. 03). Valor 10,0. 2) Avaliação do conteúdo da apostila. Valor 10,0. EXPERIMENTANDO E ANALISANDO É comum, quando perguntamos a algumas pessoas do que as plantas se nutrem, elas responderem: da terra. Você concorda com essa resposta? Em 1671, Van Helmont, um médico belga fez um experimento porque queria saber de onde as plantas retiram as substâncias que precisam para crescer. Obteve alguns resultados com seu experimento. Veja sua conclusão: ―Eu pesei com precisão 100 kg* de terra, previamente aquecida, a fim de lhe retirar toda a água. Em um vaso eu plantei um jovem salgueiro que pesava 2,5 kg. Graças a uma TAM pa de ferro com pequenos furos a planta foi regada durante 5 anos só com água da chuva. Depois desse tempo a árvore pesava 86 kg. O peso das folhas caídas durante os quatro outonos não foi levado em conta. Quando seca, a terra havia diminuído cerca de 80g. Eu interpretei essa diminuição como uma perda natural devido às manipulações de revolver ou limpar o vaso. Minha conclusão é, portanto, que o ganho de massa só pode ter vindo da água‖. Para simplificação, as unidades de massa da época (libra e onça) foram representadas por suas equivalências atuais (quilograma e grama) Agora vamos pensar em outro experimento que também está relacionado à nutrição vegetal. Três lotes de rabanetes foram semeados respectivamente sob diferentes condições: Ambiente1 – Taxa normal de gás carbônico CO2 como a que encontramos no ar (0,03%); Ambiente 2 – Taxa nula de gás carbônico (0%) e Ambiente 3 – Taxa elevada de gás carbônico (3%). A quantidade de luz que os lotes recebiam era a mesma, a temperatura em que os experimentos foram mantidos era uniforme e as plantas eram regadas regularmente. Observe os resultados obtidos. EXPERIMENTO Massa seca das sementes antes de germinarem (em g) Massa seca das plantas colhidas de 20 dias (em g) Ambiente 1 CO2 (0,03%) Ambiente 2 Ambiente 3 CO2 (0%) CO2 (3%) 1,2 1,2 1,2 23,7 3,5 28,3 01 1) Desenvolvendo competências a) Os pesquisadores tinham a mesma hipótese para explicar o crescimento das plantas? Justifique sua resposta. b) Por que você acha que o pesquisador usou valores da massa seca das plantas e não as da plantas em estado natural, como Van Helmont? c) Os resultados desse experimento levam à mesma conclusão que Van Helmont chegou com o dele? Justifique sua resposta. d) Do ponto de vista da montagem do experimento, no que eles diferem? Observe a Figura 10, que mostra resultados recentes sobre os principais elementos químicos que constituem uma planta. Figura 10 — Os principais elementos químicos presentes em compostos que constituem a alfafa. 02 Segundo esse gráfico notamos que muitos são os elementos químicos presentes nos compostos que constituem uma planta, responsáveis pela quantidade de massa que possuem. Sabemos que muitos são esses compostos, mas só para dar alguns exemplos podemos citar a água (H2O) e a glicose (C6H12O6). Encontramos, em maior quantidade, nesses compostos o oxigênio, depois o carbono, hidrogênio e, em menor quantidade, o nitrogênio. 2) Desenvolvendo competências a) De onde as plantas retiram esses elementos químicos para fazer esses compostos? b) A glicose é um desses compostos fabricados pela planta. Qual o processo utilizado pela planta para a sua fabricação? c) Qual dos experimentos nos leva à conclusão de que as plantas precisam de todos esses elementos para constituir seus corpos e assim poderem crescer? O que você conclui? Van Helmont montou um experimento para obter dados e chegou a uma conclusão que, posteriormente, se mostrou insuficiente. E os outros fatores? O crescimento da planta não poderia ser devido a algum elemento do ar? Ao sol? Por que só a água teria influenciado? O outro experimento, por outro lado, testou uma hipótese: a influência da quantidade de CO2 no crescimento. Repare que os outros fatores, como a luz, foram mantidos constantes, para que se pudesse verificar a influência só de um fator: a quantidade de CO2. Quando fazemos isso, dizemos que estamos controlando as variáveis de um experimento. Variáveis são os fatores que, exatamente porque podem se alterar, têm a possibilidade de interferir nos resultados. Experimentos controlados são importantes nos procedimentos científicos, porém, a conclusão a que se chega com o segundo experimento também se mostra insuficiente. Será só a quantidade de gás carbônico o fator responsável pelo crescimento? Foi testado se o resultado seria o mesmo se variássemos outros fatores, como a quantidade de luz, por exemplo? Por aí você percebe que, apesar de terem sido montados de maneiras diferentes, os dois experimentos apresentam limites. Quando temos questões desse tipo para responder, é importante, sempre que possível, fazer experimentos controlados, mas em etapas, testando um número máximo de variáveis, uma de cada vez. Vamos analisar outro experimento. Ele também relaciona a água com a vida das plantas. O que ele nos informa? 3) Desenvolvendo competências a) Observando a ilustração, o que podemos concluir a respeito da função dos pêlos absorventes? E sobre a função da água na vida das plantas? b) O resultado deste experimento permite concluir que a água é necessária ao crescimento das plantas? Justifique sua resposta. 03 Figura 11 — Resultados de 5 (cinco) experimentos montados em situações diferentes, mas usando-se a mesma planta em todos eles. Fonte: CALAMAND, Claude et al. Sciences de la vie et de la terre:2de. Paris: Natan, 1997. p. 80. (Collection Calamand). A água é importante às plantas não só para as manterem vigorosas, mas quando as vemos assim, é porque a planta está hidratada; nessas condições, ela pode realizar a fotossíntese, que é o processo pelo qual usa elementos químicos vindos do gás carbônico do ar, da água e dos sais minerais do solo (se ela for terrestre) para fabricar açúcares (glicose) nas células que contêm a clorofila; desde que haja luz solar. É a partir dessa glicose feita no processo da fotossíntese que a planta se nutre, fabrica outros compostos que, juntos, entre outras funções, fazem a planta crescer e aumentar sua massa. O crescimento dos vegetais, portanto, acontece devido a vários fatores atuando ao mesmo tempo. A atividade a seguir tem a função de avaliar se você aprendeu a interpretar um experimento e também a obter informações a partir de um gráfico. 04 4) Desenvolvendo competências Questão ENEM – 2001 Um produtor de larvas aquáticas para alimentação de peixes ornamentais usou veneno para combater parasitas, mas suspendeu o uso do produto quando os custos se revelaram antieconômicos. O gráfico registra a evolução das populações de larvas e parasitas. O aspecto biológico ressaltado a partir da leitura do gráfico, que pode ser considerado o melhor argumento para que o produtor não retome o uso do veneno, é: a) A densidade populacional das larvas e dos parasitas não é afetada pelo uso do veneno. b) A população de larvas não consegue se estabilizar durante o uso do veneno. c) As populações mudam o tipo de interação estabelecida ao longo do tempo. d) As populações associadas mantêm um comportamento estável durante todo o período. e) Os efeitos das interações negativas diminuem ao longo do tempo, estabilizando as populações. a c d b abcd- Antes do aparecimento do parasita. Aparecimento do parasita. Controle com veneno. Sem veneno. Figura 12 O Reino Plantae compreende seres eucariontes, pluricelulares, autotróficos, que realizam fotossíntese. A exemplo dos animais, o organismo vegetal é constituído por células. Contudo, sua organização é bastante diferente. Se seus órgãos têm funções paralelas às dos sistemas animais, o mesmo não pode se dizer da sua estrutura. Em relação aos animais falamos em sistemas digestório, respiratório, reprodutor, etc.; no que diz respeito às plantas, tratamos de órgãos: a raiz, o caule, a folha, a flor, o fruto e a semente. 05 OS ÓRGÃOS E SUAS FUNÇÕES A raiz tem por função fixar a planta ao solo e retirar dele água e sais minerais, essenciais à vida vegetal. O caule mantém a planta ereta. Em seu interior encontram-se vasos condutores de seiva. Por seiva entende-se o líquido absorvido pelas raízes (seiva bruta) e as substâncias produzidas pela fotossíntese (seiva elaborada). Há vegetais que não possuem vasos condutores (algas e musgos). Nesse caso, a distribuição da seiva se faz de célula a célula. A maioria, porém, é dotada de vasos condutores. Do caule partem ramos onde se prendem as folhas, levando a seiva bruta e trazendo a seiva elaborada. As folhas são, portanto, a parte dos vegetais onde ocorre a fotossíntese. A seiva elaborada por ela produzida é distribuída todas as partes do vegetal, garantindo a sua sobrevivência. Nas folhas também acontecem os processos de respiração e transpiração vegetal. Flores e sementes são órgãos que se relacionam com a reprodução vegetal. CRIPTÓGAMAS Plantas que apresentam sistema reprodutor oculto. As criptógamas podem ser divididas, com base na organização do corpo, em grupos menores: 1 - Talófitas As talófitas são plantas cujo corpo é um talo, estrutura não diferenciada em raiz, caule e folha. São as algas pluricelulares. Um dos critérios de classificação das algas é a cor. As algas segundo esse critério são divididas em: Chrorophyta (clorofíceas): as algas verdes; Phaeophyta (feofíceas): as algas pardas; Rhodophyta (rodofíceas): as algas vermelhas. 06 A IMPORTÂNCIA DAS ALGAS As algas realizam a maior parte da fotossíntese que ocorre no Planeta. São, portanto, os mais importantes produtores de alimento e energia. Grande quantidade de oxigênio existente na hidrosfera e na atmosfera se deve à fotossíntese realizada pelas algas. As algas vermelhas são ricas em iodo e constituem uma valiosa de substâncias como o ágar-ágar (utilizado em laboratório para a cultura de bactérias) e a carragenina (utilizada como estabilizador de sorvetes, pastas de dentes e doces). 2 - Briófitas As briófitas são plantas de pequeno porte, sendo que na maioria não ultrapassa 20 cm de altura. Vivem em ambientes úmidos e sombreados, uma vez que não são susceptíveis à dessecação. As briófitas apresentam estruturas chamadas rizóides, caulóides e filóides que desempenham um papel semelhante ao da raiz, caule e folhas. No entanto, não têm vasos condutores de seiva; tanto a seiva elaborada quanto a bruta passam diretamente de uma célula para outra, através de suas paredes. O grupo das briófitas tem os musgos como principal representante. 3 - Pteridófitas As pteridófitas são as primeiras plantas a possuir vasos condutores de seiva. A existência dos vasos possibilitou às plantas a conquista definitiva do ambiente terrestre. Os vasos permitem o transporte rápido da água e sais minerais até as folhas e de seiva elaborada para as demais partes da planta. Os principais representantes do grupo são as samambaias e as avencas. 07 Folha Raiz Caule Nas pteridófitas as folhas se desenrolam a partir do centro da planta. A reprodução é feita por meio de esporos, que freqüentemente são produzidos em soros localizados na parte de baixo das folhas (são aqueles pontinhos alaranjados que vemos às vezes nas samambaias). Ocorre alternância de gerações, sendo o vegetal adulto produtor de esporos que, uma vez no chão, dão origem a uma plantinha parecida com um coração (prótalo) e que produz os gametas. Esses se unem e vão dar origem a uma nova planta. FANERÓGAMAS Nas fanerógamas os óvulos e o pólen são os gametas feminino e masculino, respectivamente. Dentre as fanerógamas temos as Gimnospermas, que produzem estróbilos como estruturas reprodutoras, que são erradamente denominados flores; e as Angiospermas, que produzem flores. Uma flor pode ser definida, de maneira ampla, como um ―ramo‖ modificado e adaptado à reprodução. Sobre as folhas modificadas desse ramo é que se formam as estruturas reprodutivas das plantas fanerógamas. A semente é uma estrutura que contém em seu interior um pequeno embrião em repouso, além de grande quantidade de células e material nutritivo para garantir a germinação. As sementes têm origem a partir dos óvulos, formados nas flores. As fanerógamas são divididas em dois grandes grupos: 1 - Gimnospermas As gimnospermas são as primeiras plantas a produzirem flores (inflorescências) e sementes, porém não produzem frutos (grego = gymnos = nua, grego = sperma = semente) . 08 As gimnospermas mais conhecidas são os pinheiros, ciprestes e sequóias. No Brasil uma gimnosperma nativa é a araucária, também conhecida como pinheiro-do-paraná. As flores da gimnosperma são chamadas de cones ou estróbilos. Essas flores são de um só sexo, masculino ou feminino. As gimnospermas estão mais adaptadas às regiões temperadas Chegam a formar vegetações como as taigas no Hemisfério Norte e a mata de araucária no sul do Brasil. As sequóias são gimnospermas de grande porte e ocorrem na Califórnia (Estados Unidos). Essas plantas chegam a atingir 120 metros de altura e seus troncos podem chegar a ter diâmetro de 12 metros. Estima-se que as sequóias atuais tenham aproximadamente 4000 anos de idade. 2 – Angiospermas As angiospermas possuem como característica exclusiva, a semente contida no interior de um fruto (grego angio = urna; sperma = semente). Por esse motivo são conhecidas como plantas frutíferas. As angiospermas correspondem ao grupo de plantas com maior número de espécies sobre a Terra. Ocorrem em ampla diversidade de hábitats, existindo desde espécies aquáticas até plantas adaptadas a ambientes áridos, como os cactos. Economicamente, as angiospermas representam uma fonte de inestimável importância para o homem. Seus órgãos, como raiz, caule, folhas, flores, sementes e frutos, podem servir de alimento para a população humana. Além disso, servem, também como fontes de matéria-prima para as mais diversas atividades humanas e industriais. 09 As angiospermas são divididas em dois grandes grupos: o das monocotiledôneas e o das dicotiledôneas. A principal característica que permite distinguir esses dois grupos é o número de cotilédones presentes na semente. Os cotilédones são folhas modificadas que fazem parte do corpo do embrião e que podem armazenar nutrientes que serão fornecidos a ele durante os estágios iniciais de desenvolvimento. Como o próprio nome diz, nas monocotiledôneas há apenas um cotilédone por semente, enquanto nas dicotiledôneas há dois cotilédones por semente. São exemplos de monocotiledôneas: Alho, cebola, aspargo, abacaxi, bambu, grama, arroz, trigo, aveia, cana-de-açúcar, milho, gengibre e palmeiras em geral: coco-dabaía, babaçu, etc. São exemplos de dicotiledôneas: Vitória-régia, eucalipto, abacate, rosa, morango, pêra, maçã, feijão, ervilha, goiaba, jabuticaba, algodão, cacau, limão, maracujá, cacto, mamona, mandioca, seringueira, batata, mate, tomate, jacarandá, café, abóbora, melancia, etc. A FORMAÇÃO DA SEMENTE Nas angiospermas, a fecundação se dá quando o núcleo masculino (proveniente do grão de pólen) e o núcleo feminino (oosfera, proveniente do óvulo) se encontram, formando o zigoto, ainda no ovário da flor. O zigoto, uma célula simples, sofre então muitas divisões celulares e dá origem a um pequeno embrião, pluricelular. O óvulo fecundado desenvolve-se formando então uma semente. Ela contém um embrião e substâncias nutritivas que o alimentarão quando a semente germinar. A formação de uma ou mais sementes no interior de um ovário provoca o seu desenvolvimento e ele, crescendo muito origina um fruto, enquanto murcham todas as demais partes da flor. QUESTÕES PARA AUTO-AVALIAÇÃO 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 9) Quais os grupos em que se divide o Reino Plantae? Quais os principais órgãos de uma planta e quais as funções? Qual a principal característica das algas e a importância desse grupo de organismos? Como se dá a condução de seiva na briófitas? Dê um exemplo de briófita. Quais as plantas que fazem parte do grupo das pteridófitas? Qual a principal característica das fanerógamas e em quais grupos ela se divide? Como se caracterizam as gimnospermas e as angiospermas? Dê exemplos. Qual o nome das flores das gimnospermas? As angiospermas se subdividem em dois grupos; quais são eles? Dê exemplos. 10 Conferindo seu conhecimento 1) a) Não. Pela maneira como Van Helmont montou o experimento, percebemos que ele tinha a idéia (hipótese) de que alguma coisa que viesse da terra fazia a planta crescer, tanto que ele pesou a terra antes e depois do crescimento do salgueiro. Já o outro pesquisador, também pela maneira como montou o seu experimento, considerava que o crescimento da planta se desse a partir do gás carbônico que a planta retirava do ar. b) Porque queria descontar a quantidade de água que a planta retira da terra e só considerar a massa pura do vegetal, a que realmente equivale ao seu crescimento. c) Não. Lá ele chegou à conclusão que o ganho de peso do vegetal vem da água e, aqui, que é o gás carbônico o responsável pelo ganho de peso, porque percebeu que no ambiente onde a taxa de gás carbônico era maior (ambiente 3), o aumento de massa das plantas também foi maior, isto é, elas incorporaram mais massa. d) Pela sua descrição, no seu experimento Van Helmont não imaginou que outros fatores pudessem influenciar e, por isso, não comentou se deixou as plantas no Sol ou não, por exemplo. Portanto, não submeteu a planta a condições diferentes de iluminação, de ventilação, de temperatura etc, para testar se o resultado seria o mesmo. No outro experimento, pensou-se que outros fatores pudessem influenciar (quantidade de água, iluminação, temperatura) e por isso foram mantidos constantes. O único fator testado foi se a quantidade de gás carbônico influía ou não no crescimento. 4) Resposta (e). Glossário criptógama: planta que apresenta as estruturas reprodutoras ocultas. fanerógama: planta que apresenta as estruturas reprodutoras visíveis. esporo: célula reprodutora assexuada das plantas criptógamas. alternância de gerações: tipo de ciclo de vida em que se alternam as gerações assexuadas e sexuadas. 11 Bibliografia - São Paulo, (Estado) Secretaria da Educação. Proposta curricular do Estado de São Paulo para o ensino de Biologia no Ensino Médio. SE - Ciências da Natureza e suas tecnologias – Ensino Médio Coordenação: Zuleika de Felice Murrie.2 ed. Brasília : MEC : INEP, 2006. - Fundamentos de Biologia Moderna, Amabis e Marto – Ed. Moderna. Volume único. Sites pesquisados: - Brasil Escola - Programa Biota – Fapesp - www.biologiatotal.com.br - www.grenpeace.org - www.wwf.org - www.editoramoderna.com.br - atlasveg.ib.usp.br - www.logic.com.br - www.universitario.com.br - www.caradebiologia.com.br - www.didia.gb.net - www.sobiologia.com.br - www.professor.bio.br - homologa.ambiente.sp.gov.br - www.ecodesenvolvimento.org.br - www.rededosaber.sp.gov.br/postais - www.biomania.com.br 12