Reino Vegetal: Gimnospermas

Venha comigo nesta aula de Biologia para o Enem aprender tudo o que você precisa saber sobre as Gimnospermas! Bora lá?

Quando chega o Natal, muitas famílias brasileiras têm o costume de montar na sala de sua casa um “pinheirinho de Natal”. Esse pinheirinho, em geral feito de plástico ou outro material artificial, imita os pinheiros naturais utilizados no hemisfério norte para enfeitar a casa no período natalino. Porém, apesar de importarmos o costume, os pinheiros são árvores que destoam bastante das árvores presentes nas florestas brasileiras. Isso porque, é uma gimnosperma característica das florestas boreais.

No Brasil, não temos pinheiros nativos semelhantes às arvorezinhas natalinas. Porém, apesar da pequena diversidade de Gimnospermas em território brasileiro, temos algumas espécies desse grupo, como as araucárias (a árvore que dá o pinhão) e as cycas. Vem comigo nesta aula de biologia aprender mais sobre as Gimnospermas!

O surgimento das Gimnospermas

As Gimnospermas surgiram no planeta há aproximadamente 350 milhões de anos atrás. Nesse período (fim do Período Devoniano e início do Carbonífero), ocorreram diversas alterações climáticas no planeta Terra em decorrência de eventos geológicos. O clima que antes era quente e muito úmido, passou por um período longo de frio e seca.

As briófitas e as pteridófitas, plantas que surgiram antes das gimnospermas, não tinham semente e o desenvolvimento de novos indivíduos dependia de esporos. Além disso, para que pudessem fazer reprodução sexuada, dependiam completamente da água e da umidade. O que, nesse contexto, dificultou o desenvolvimento desses grupos de plantas. Nesse contexto surgem as gimnospermas.

E as gimnospermas trouxeram uma grande “inovação” para o grupo das plantas vasculares: as sementes. As sementes protegem e nutrem o embrião do vegetal durante o delicado período do desenvolvimento embrionário. Além disso, as gimnospermas também apresentam pela primeira vez na história evolutiva as flores, que neste grupo chamamos de estróbilos ou pinhas.

A importância do surgimento das flores

No período em que as Gimnospermas surgiram, o clima seco e frio dificultava a fecundação através de gametas natantes, como o que ocorre até hoje nas pteridófitas e briófitas. Sendo assim, o surgimento das flores nas gimnospermas foi de suma importância no sucesso adaptativo dessas plantas.

As flores das gimnospermas passaram a produzir gametas “embalados” dentro do pólen. Essa embalagem para os gametas masculinos mantinha-os protegidos contra a desidratação e ainda permitia que eles viajassem carregados através do vento até conseguirem fecundar um gameta feminino de outra planta.

Dessa maneira, as flores das gimnospermas (estróbilos), permitiram que ocorresse a fecundação em ambiente terrestre, sem a necessidade de água para a fecundação.

A importância das sementes

O surgimento das sementes nas gimnospermas foi, juntamente com os estróbilos, o passo definitivo para a conquista do ambiente terrestre pelos vegetais. Ela permitiu que os embriões ficassem protegidos contra a desidratação fora do ambiente aquático. Além disso, as sementes guardam substâncias nutritivas que podem aumentar o período de sobrevida do embrião até que haja condições favoráveis ao seu desenvolvimento.

O grupo das gimnospermas apresenta flores e sementes, porém não apresenta frutos. Sendo assim, quando se formam, suas sementes ficam expostas ao ambiente. por tal motivo, o grupo é chamado de gimnospermas, que significa “sementes nuas”.

Características gerais das Gimnospermas

São plantas vasculares: As gimnospermas são plantas vasculares. Isso quer dizer que elas possuem um conjunto de tecidos que formam vasos condutores (floema e xilema) no interior de seus órgãos. Esses vasos têm a função de transportar substâncias ao longo do vegetal. Essas estruturas tornam o transporte de substâncias no vegetal muito mais eficiente quando comparamos às briófitas, onde o transporte se faz através de difusão e osmose, de célula para célula. Sendo assim, muitas das gimnospermas são vegetais de grande porte, como as sequoias e os pinheiros.

Ciclo de vida e órgãos: As gimnospermas possuem um ciclo de vida onde ocorre alternância de gerações. A planta propriamente dita (a fase duradoura do seu ciclo de vida, aquela que vemos na maior parte do tempo) é um esporófito diploide (2n cromossomos).

Os vegetais desse grupo possuem raiz, caule e folhas como órgãos vegetativos. Em geral, as gimnospermas são vegetais que possuem caules lenhosos, que chamamos de troncos. Por tal motivo, muitas espécies de gimnospermas são exploradas comercialmente para a extração de madeira para construções e matéria-prima para a produção de produtos, como o papel.

As folhas das gimnospermas em sua maioria são aciculadas. Ou seja, possuem forma de agulha. São em geral verdes e têm como função realizarem a fotossíntese, a evapotranspiração e as trocas gasosas.

Algumas das folhas das gimnospermas sofrem modificações, tornando-se laminares. Em conjunto formam as flores das gimnospermas que chamamos de estróbilos.

Dessa maneira, são considerados vegetais fanerógamos, pois possuem flores e sementes. Porém, como você já sabe, não possuem frutos e suas sementes ficam expostas ao ambiente.

As gimnospermas também possuem uma fase do seu ciclo vital em que se apresentam como gametófitos. Esses gametófitos são muito pequenos e completamente dependentes do esporófito.

Habitat das gimnospermas: Com novas mudanças climáticas no planeta, as gimnospermas perderam espaço para outras plantas que surgiram depois: as angiospermas. Assim, a maior parte das espécies ficou restrita nas regiões temperadas do globo. Porém, encontramos algumas espécies habitando também ambientes tropicais.

Grupos de Gimnospermas

As gimnospermas compõem atualmente menos de 3% das espécies de plantas existentes. Tradicionalmente dividimos as Gimnospermas em quatro grupos:

Cycadophytas

As plantas mais famosas desse grupo são as cicadáceas, conhecidas popularmente como cycas. Suas folhas são semelhantes às folhas de palmeiras. Possuem um tronco bem grosso e cilíndrico. As folhas crescem em forma de coroas e, quando caem, deixam para trás suas bases, muitas vezes dando ao caule um aspecto espinhoso. São plantas de pequeno ou médio porte. No Brasil são representadas pela família Zamiaceae.

gimnosperma cyclas
Imagem 1: Gimnosperma da família Zamiaceae.

 

Gingkophytas

A maior parte das plantas desse grupo viveu na era Mesozoica. Hoje temos como representante mais famoso desse grupo a espécie Ginkgo biloba. Essa é uma espécie de gimnosperma chinesa de grande porte que pode atingir mais de 40 metros de altura. Algumas populações utilizam as folhas do gingko como intensificador de memória. No Brasil não há espécies desse grupo.

gingko gimnosperma
Imagem 2: Gingko biloba. O gingko é uma árvore caduca, ou seja, perde totalmente as folhas em determinados períodos do ano.

Gnetophyta

Dentro desse grupo há algumas espécies de gimnospermas encontradas nas florestas tropicais. Podem ser árvores ou trepadeiras, com folhas largas e coriáceas. Algumas espécies possuem sementes carnosas que podem, inclusive, ser usadas na culinária. Essas plantas possuem muitas características semelhantes às angiospermas. Por tal motivo, acredita-se que esse é o grupo de gimnospermas mais próximo evolutivamente das angiospermas. São representadas no Brasil por Ephedraceae e Gnetaceae.

gimnospermas na amazonia
Imagem 3: Espécie amazônica de Gnetaceae. Em destaque na imagem vemos suas sementes utilizadas na culinária.

Coniferophyta

A maior parte desse grupo é composta por plantas de grande porte mais frequentes nas florestas temperadas, bioma conhecido como floresta das coníferas.  São as plantas capazes de viver por mais tempo. Há exemplares de sequoias na Califórnia que têm mais de 4500 anos de vida e um pinheiro na Suécia que possui cerca de 9500 anos.

gminosperma mais velha do mundo
Imagem 4: Pinheiro na Suécia, considerado a árvore mais velha do mundo. Na imagem vemos um homem ao lado da árvore, que tem aproximadamente 3 metros de altura.

Recebem o nome de coníferas por conta do formato de seus estróbilos, que se parecem com cones. A maior parte das espécies de coníferas possui folhas acicufoliadas. Muitas espécies possuem formato cônico também, o típico formato de pinheirinho de Natal.

Neste grupo estão várias espécies de pinheiros, como o Pinus elliottii, muito utilizado na produção de papel.

pinheiros
Imagem 5: Plantação comercial de Pinus elliottii.

Também temos neste grupo a árvore típica do Sul do país que produz o pinhão: a Araucaria angustifolia, chamada popularmente de pinheiro-do-Paraná.

araucárias gimnospermas
Imagem 7: Araucárias na serra catarinense.

Temos ainda nesse grupo as enormes sequoias que podem atingir mais de 100 metros de altura.

Imagem 8: Sequoia Hyperion. É a árvore mais alta do mundo, medindo 115,5 metros de altura, localizada na Califórnia.
Ciclo reprodutivo das gimnospermas

Como você já sabe, as flores das gimnospermas são chamadas de estróbilos ou pinhas. Essas estruturas contêm folhas modificadas na forma de escamas organizadas de maneira concêntrica. Essas folhas produzem dois tipos de esporos: os andrósporos, esporos masculinos também chamados de micrósporos; e os ginósporos, esporos femininos também chamados de megásporos.

Em geral, as folhas modificadas masculinas formam pinhas separadas das pinhas que contêm folhas modificadas femininas (estróbilos femininos e estróbilos masculinos separadamente). Sendo assim, há gimnospermas que são monoicas. Ou seja, cada planta produzirá tanto estróbilos masculinos quanto femininos. Esse é o caso das árvores do gênero Pinus. Há também as gimnospermas que são dioicas. Ou seja, nessas espécies teremos plantas que vão produzir estróbilos masculinos e outras que irão produzir estróbilos femininos. Esse é o caso da araucária.

Os estróbilos masculinos têm microsporângios (2n), células que produzem esporos masculinos através de meiose. Já os estróbilos femininos têm os macrosporângios (também 2n), responsáveis pela produção de esporos femininos também através de meiose. Aqui é importante salientar que enquanto uma meiose no microsporângio produz 4 micrósporos, nos macrosporângios produzirá apenas um megásporo viável, enquanto as três outras células resultantes da meiose degeneram.

Os esporos produzidos pelas folhas dos estróbilos irão germinar na própria estrutura, formando os gametófitos. O gametófito masculino derivado do andrósporo é conhecido como grão de pólen. Dentro do grão de pólen há duas células: uma é vegetativa e dará origem ao tubo polínico (que penetrará o óvulo carregando o gameta masculino) e a outra é o gameta masculino.  Já o gametófito feminino derivado do megásporo é chamado de óvulo.

Aqui, é importante que você saiba que a palavra óvulo usada para designar o gametófito feminino não tem o mesmo significado que quando usado para definir o gameta feminino nos animais. Nas plantas, o óvulo é uma espécie de cápsula que contém o gametófito feminino e que irá originar o gameta feminino das plantas: a oosfera.

Isso acontece porque nas plantas gimnospermas e angiospermas o gametófito se desenvolve dentro do esporo. Chamamos esse tipo de desenvolvimento de endospórico. Diferente do que acontece nas pteridófitas e briófitas, onde as duas fases do ciclo vital são visíveis.

Para que o gameta feminino seja fecundado pelo masculino, é necessário que os grãos de pólen sejam carregados até eles. A esmagadora maioria das gimnospermas têm polinização anemófila, ou seja, realizada pelo vento. Sendo assim, boa parte dos grãos de pólen das gimnospermas possuem duas pequenas “asinhas” laterais, para que possam planar com o vento. Dizemos, então, que são grãos de pólen “alados”. Além disso, como são dispersados pelo vento, são produzidos em enorme quantidade, visto que o vento é errante e boa parte dos grãos de pólen se perde, sem atingir seu destino.

Quando um grão de pólen chega ao óvulo, a sua célula vegetativa irá produzir o tubo polínico. Esse tubo penetra no óvulo carregando uma célula germinativa que dará origem aos gametas masculinos. No caminho até as oosferas, enquanto o tubo polínico cresce, essa célula sofre mitose e dá origem a dois gametas masculinos. A fecundação ocorre quando um gameta masculino se une à oosfera, dando origem a um zigoto.

O zigoto formado irá sofrer uma série de divisões mitóticas e formará o embrião (2n). O óvulo em volta se modifica dando origem a algumas estruturas da semente. o restante do gametófito feminino forma um tecido haploide muito nutritivo que ajudará no desenvolvimento inicial do embrião. Esse tecido é chamado de endosperma. No pinhão, por exemplo, o endosperma corresponde à parte macia que comemos e o embrião é aquele “palitinho”, também macio, no meio da parte mais carnosa.

ciclo das gimnospermas
Imagem 9: Desenho esquemático resumindo o ciclo reprodutivo das gimnospermas.

E aí? Achou meio complicado o ciclo vital das Gimnospermas? É eu sei, querido (a) candidato (a). Às vezes a biologia tem uns nomes “cabeludos”. Mas, para descomplicar, dê uma olhadinha neste vídeo do canal “Me Salva!” do Youtube. Ele resume todo o ciclo das gimnospermas de maneira clara e com vários esqueminhas. Vale a pena conferir!

Questão 01 – (UEL PR/2018)

A Araucária, árvore símbolo do Estado do Paraná, é uma gimnosperma.

Com base nessas informações, esquematize e descreva o ciclo reprodutivo dessa planta.

Questão 02 – (UniCESUMAR PR/2018)

A araucária (Araucaria angustifolia) é a espécie de gimnosperma que produz o pinhão, bastante utilizado na gastronomia em regiões do Sul do Brasil. Nas gimnospermas,

a) o pinhão tem estruturas correspondentes aos frutos carnosos das angiospermas.

b) a novidade evolutiva é a vascularização, permitindo a conquista do ambiente terrestre.

c) os esporos femininos e masculinos são formados nos estróbilos após mitose.

d) a semente é formada pelo óvulo fecundado e o endosperma.

e) o transporte dos esporos depende da presença de água.

Questão 03 – (UNITAU SP/2018)

Dentre as gimnospermas, reconhecemos os pinheiros, além das sequoias e dos ciprestes, que são encontrados, preferencialmente, em ambientes de clima frio. De maneira geral, as gimnospermas são constituídas por raiz, caule e folhas. Além dessas estruturas gerais, essas plantas apresentam ramos modificados, chamados estróbilos, cuja função principal é realizar

a) trocas gasosas.

b) transporte de seiva.

c) reprodução.

d) transporte de água.

e) fotossíntese.

GABARITO:

1) Gab: ciclo de vida gimnospermas

 

2) Gab: D

3) Gab: C

Sobre o(a) autor(a):

Juliana é bióloga formada pela Universidade Federal de Santa Catarina e cursa o Mestrado em Educação na mesma instituição. Ministra aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007 e é coordenadora pedagógica do Blog do Enem.