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Biologia

Evolução das plantas

William Yugue
Publicado por William Yugue
Última atualização: 17/7/2019

Introdução

As plantas são os organismos constituintes do Reino Plantae, também chamado de Metaphyta. São eucariontes e, na maioria das vezes, pluricelulares, com células revestidas de parede celular a base de celulose, nenhuma ou pouca motilidade, e que possuem organelas especializadas na conversão de energia luminosa em energia bioquímica (cloroplastos) para formação de moléculas orgânicas complexas, através do processo de fotossíntese

Estima-se que as plantas foram os primeiros habitantes pluricelulares a colonizar o ambiente terrestre e que, evolutivamente, todos os organismos do Reino Plantae descendem de um único ancestral comum, fazendo do reino vegetal um reino monofilético.

As plantas estão presentes em praticamente todos os biomas terrestres e exercem importante papel ecológico devido à fotossíntese, sendo chamadas de "produtores" e consideradas a base da cadeia alimentar de qualquer ecossistema.

Além disso, através da fotossíntese, os vegetais absorvem o gás carbônico ambiental que é metabolizado e para a produção de matéria orgânica, gerando subprodutos como o oxigênio, que, em um primeiro momento, não é utilizado pelo vegetal e pode ser liberado para o meio externo, contribuindo para a manutenção da atmosfera terrestre e permitindo a sobrevivência dos organismos aeróbicos.

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O processo evolutivo das plantas

Teorias evolutivas mostram que as plantas teriam evoluído a partir das algas verdes unicelulares, organismos fotossintetizantes que começaram a colonizar o ambiente terrestre há, aproximadamente, 1.200 milhões de anos. 

Os primeiros registros fósseis, no entanto, mostram que, há cerca de 500 milhões de anos, as plantas, no significado mais moderno de seres pluricelulares e eucariontes, apareceram no ambiente terrestre ainda no período Ordoviciano (aproximadamente 450 milhões de anos atrás).

Outras evidências sugerem que as plantas terrestres tenham surgido de algas pluricelulares aquáticas, que se desenvolveram a partir de algas verdes unicelulares e, somente após, colonizaram o ambiente terrestre.

Independentemente da teoria, todos os estudos apontam que as plantas têm como ancestral comum uma alga verde aquática e unicelular.

Esquema da árvore filogenética dos vegetais a partir dos primeiros ancestrais unicelulares, chamados de cianobactérias, ou protistas, como as algas.

A evolução das plantas se deu, principalmente, após as alterações atmosféricas em decorrência da liberação de oxigênio pelos organismos autotróficos. Dessa forma, as primeiras espécies a colonizar o ambiente terrestre foram as briófitas e os musgos, e a principal característica que facilitou a colonização após a formação de organismos pluricelulares foi a formação de tecido epidérmico e de estruturas que garantiram proteção contra a perda de água e condições atmosféricas adversas.

No período Paleozóico, surgiram as primeiras plantas vasculares, que se desenvolveram a partir dos primeiros grupos vegetais que colonizaram o ambiente terrestre.

Há cerca de 400 milhões de anos, as plantas ancestrais passaram por diversos eventos de irradiação adaptativa, e se diversificaram nas diversas espécies que conhecemos atualmente. Esses eventos adaptativos foram fundamentais para a colonização do ambiente terrestre, de modo que diversos ambientes com condições adversas foram colonizados pelos vegetais. 

Após o aparecimento de vasos condutores de seiva, as plantas evoluíram e surgiram espécies altas que constituíram as primeiras florestas, ainda no fim do período Devoniano.

A maior parte dos vegetais sobreviveu aos eventos de extinção do período Triássico, porém, as mudanças ambientais e atmosféricas podem ter acarretado mais eventos evolutivos, principalmente com relação à formação de flores e frutos, que aumentou exponencialmente a biodiversidade da flora terrestre a partir do período Cretáceo. 

Além das mudanças morfológicas e fisiológicas ao longo dos eventos evolutivos, outro processo importante na evolução de vegetais é a reprodução e, indiretamente, a dependência de água para esse processo.

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Algas e Briófitas

As algas, atualmente, são organismos pertencentes ao reino Protista. São seres autótrofos, dependentes de água ou de umidade em pelo menos um dos estágios do seu ciclo de vida.

Apesar da necessidade de água, as algas podem ser encontradas nos mais variados ambientes. As algas que evolutivamente deram origem aos vegetais são pertencentes ao grupo das clorofíceas. Sua reprodução ocorre em ambiente aquático e pode ser assexuada (sem variabilidade genética) ou sexuada (com variabilidade genética).

Stigeoclonium, um gênero de algas verdes.

As Briófitas são consideradas os primeiros organismos vegetais que colonizaram o ambiente terrestre. São, portanto, descendentes diretos das algas verdes.

Ainda que sejam os primeiros indivíduos presentes no ambiente terrestre, as briófitas são altamente dependentes de água, tanto para o transporte de nutrientes quanto para reprodução. Por isso, são encontradas, geralmente, em ambientes úmidos, próximos a locais de água-doce e com sombras.

A reprodução, assim como a das algas, pode ser assexuada, por fragmentação, ou sexuada, através do encontro dos gametas masculino e feminino, que ocorre na água, gerando uma estrutura diplóide (2n) que irá se dividir por meiose, gerando indivíduos haplóides (n), que são considerados a fase dominante desse grupo.

Tufo de musgo.

Pteridófitas

As pteridófitas formam o grupo de vegetais que evoluíram a partir das briófitas. São criptógamas, não possuindo sementes, e formam o primeiro grupo contendo vasos condutores de seiva, conhecidos como xilema e floema.

Esses vasos condutores levam seiva bruta, nutrientes e água para os demais pontos do vegetal, como caule e folhas, de forma mais eficiente, contribuindo para a estatura do vegetal. Dessa forma, as pteridófitas possuem um porte mais elevado quando comparadas às briófitas.

Outra principal diferença entre as pteridófitas e as briófitas é quanto à sua geração, ou fase dominante: nas pteridófitas, a fase dominante é o esporófito diplóide (2n), enquanto nas briófitas, a geração dominante é o gametófito haplóide (n). Podem apresentar reprodução assexuada, por brotamento, ou sexuada, que ainda é dependente de água para a locomoção dos gametas.

Samambaia, provavelmente da espécie Dicksonia antarctica.

Gimnospermas

As gimnospermas são plantas vasculares que surgiram possivelmente a partir das pteridófitas. Sua principal característica é presença de sementes, além da independência de água para a sua reprodução.

As estruturas contendo os gametas masculinos são, geralmente, dispersadas pelo vento (Anemofilia) através do processo de polinização e, dessa forma, encontram as estruturas femininas da espécie.

Os pinheiros são os principais exemplos de gimnospermas como Pinus radiata.

Além disso, as gimnospermas apresentam um sistema de vasos condutores de seiva mais eficiente, o que contribuiu para o crescimento vegetal, fazendo das gimnospermas, geralmente, plantas de grande porte, com espécimes atingindo vários metros de altura. Não possuem flores, nem frutos, mas estruturas foliares diferenciadas com funções reprodutivas (estróbilo).

Angiospermas

As angiospermas formam o maior e mais complexo grupo de vegetais existentes. Têm como característica principal a presença de flores e frutos e estão presentes em todos os biomas terrestres.

São traqueófitas, possuindo, assim como as gimnospermas, vasos condutores de seiva. Outra semelhança entre os grupos é a independência de água para a reprodução, além de serem heterosporadas (possuindo gametófito masculino diferente do gametófito feminino), embora o gametófito masculino seja bem reduzido.

Sua fase dominante é a diplóide (2n), assim como as gimnospermas, podendo apresentar reprodução sexuada, através do encontro dos gametas, sem a necessidade de água; ou assexuada, por fragmentação.

Flores de Ixora coccinea, uma angiosperma.

Como mencionado anteriormente, a característica principal das angiospermas é a presença de estruturas especializadas na reprodução, como as flores e, principalmente, os frutos, estruturas que envolvem e protegem as sementes e o embrião. Os frutos podem ser classificados em:

  • Carnoso do tipo baga: possuem várias sementes fáceis de separar do fruto. Exemplo: Mamão;
  • Carnoso do tipo drupa: possuem geralmente uma única semente, chamada de caroço. Exemplo: Abacate;
  • Secos do tipo deiscentes: Quando o pericarpo se abre após o amadurecendo, liberando as sementes no solo. Exemplo: castanha;
  • Secos do tipo indeiscentes: Quando o pericarpo não se abre naturalmente, como o arroz;
  • Compostos: Também chamados de frutos agregados, são originários do desenvolvimento do receptáculo de uma flor que contém vários óvulos. Exemplo: Morango;
  • Múltiplos: Também chamados de infrutescência, são originários de uma inflorescência com muitos óvulos que, quando fecundados, se fundem em uma estrutura única. Exemplo: Abacaxi;

Pseudofrutos: Estruturas que não são derivadas do desenvolvimento dos ovários, mas sim de outras estruturas do arranjo floral, como o pedúnculo floral e o receptáculo floral. Exemplo: O caju se desenvolve a partir do pedúnculo floral e a maçã se desenvolve a partir do receptáculo floral.


Exercícios

Exercício 1
(UDESC/2015)

Originalmente, ao longo da evolução das plantas, o principal papel dos frutos é dar proteção às sementes. Posteriormente, ocorreram adaptações que conferiram aos frutos a função de auxiliarem na dispersão das sementes. Para desempenhar estes papéis os frutos desenvolveram uma série de modificações e adaptações em suas estruturas (pericarpo; mesocarpo e endocarpo). Estas modificações servem como meio de classificação para os frutos.

Assinale a alternativa que indica a associação correta entre a Coluna I e a II, na Tabela 1.

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