Exercícios: A reprodução das plantas

Nomeie os quatro verticilos de uma flor completa (cálice, corola, androceu e gineceu) e indique as peças e a função de cada um.

Distinga polinização de fecundação, indicando o que se desloca em cada processo, por onde e que estruturas florais participam.

De que estrutura floral provém o fruto e de qual provém a semente? Dê um exemplo de fruto carnoso e outro de fruto seco, indicando que parte comemos em cada caso.

Distinga flor de inflorescência e dê um exemplo de inflorescência (capítulo do girassol, espiga do trigo, umbela da cenoura), explicando que vantagem pode ter o agrupamento de muitas flores pequenas.

Explique o que são flores hermafroditas e unissexuais, e o que são plantas monoicas e dioicas, apresentando um exemplo para cada caso (milho; kiwi ou azevinho).

O que é o néctar e que estruturas florais o produzem (nectários)? Explique o «acordo» que se estabelece entre a planta e o polinizador (alimento em troca de transporte de pólen).

Identifique as partes do pericarpo de um fruto carnudo (exocarpo, mesocarpo e endocarpo) utilizando a cereja como exemplo, e explique a diferença entre fruto verdadeiro e falso fruto (pseudofruto: a maçã, o morango).

Explique o que é a germinação e de quais três condições externas uma semente necessita (água, oxigênio e temperatura adequada), justificando por que razão as sementes guardadas num frasco seco não germinam.

Descreva o ciclo reprodutor de uma angiosperma desde a chegada de um grão de pólen ao estigma até a formação da semente: germinação do pólen, tubo polínico e dupla fecundação (de forma simplificada).

Compare as adaptações florais das plantas anemófilas (polinizadas pelo vento, como as gramíneas) com as das entomófilas (polinizadas por insetos): flores, pólen, néctar e eficácia do processo.

Observe a flor em corte na imagem. a) Indique que números correspondem ao androceu e ao gineceu, e que peças constituem cada um deles. b) Explique a função das estruturas 4 e 5 durante a reprodução. c) Descreva o que acontece com a estrutura 6 e com os óvulos que ela contém após a fecundação.

Muitas plantas com flores hermafroditas não conseguem realizar a autofecundação. Explique dois mecanismos que a impedem (maturação defasada de estames e estilete/estigma, autoincompatibilidade genética) e justifique qual vantagem evolutiva existe em impedir a autofecundação, apesar do risco de não produzir sementes.

A orquídea Ophrys mimetiza uma abelha fêmea e atrai os machos, que realizam a polinização ao tentar copular. Explique o que é a coevolução entre flor e polinizador, que características da flor (forma, cor, odor) participam do embuste e por que uma especialização tão extrema representa simultaneamente uma vantagem e um risco.

Relacione a estrutura de cada diásporo com o seu agente de dispersão: o papilho do dente-de-leão e as asas da sâmara do bordo com o vento, e o coco com a água. Explique que características (leveza, superfície, flutuabilidade) são selecionadas por cada meio e por que motivo dispersar-se para longe da planta-mãe reduz a competição.

A dormência sincroniza a germinação com a estação favorável. Explique três mecanismos que a mantêm (tegumento duro e impermeável, inibidores químicos, necessidade de um período de frio — estratificação) e qual sinal desencadeia a ruptura de cada um, fornecendo um exemplo de planta para cada mecanismo.

Alguns pinheiros mediterrâneos mantêm as pinhas fechadas até a ocorrência de um incêndio (serotinia) e certas sementes só germinam com a fumaça. Explique em que consistem essas adaptações ao fogo e que vantagem advém de germinar imediatamente após um incêndio (solo livre, luz, cinzas ricas em nutrientes).

Em um parque natural brasileiro, analisam-se os diásporos de três espécies vegetais não identificadas (A, B e C):

• O diásporo A possui um pericarpo esponjoso de baixa densidade com grandes lacunas aeríferas e uma cutícula externa cerosa e hidrofóbica.

• O diásporo B é constituído por uma cipsela com papilho plumoso de elevada superfície específica em relação à sua massa (0,02 g).

• O diásporo C tem um mesocarpo carnudo e açucarado de cor avermelhada viva, e um endocarpo pétreo com lignina resistente a pH ácidos e a proteases.

1. a) Deduza a síndrome de dispersão (anemocoria, endozoocoria ou hidrocoria) de cada espécie, justificando que vantagem funcional cada adaptação anatômica descrita confere.
2. b) Proponha uma espécie da flora brasileira representativa para cada uma das três estratégias descritas.
3. c) Se for construída uma barragem que interrompa a vazão sazonal e fragmente a mata ciliar, preveja, de forma fundamentada, qual das três populações sofrerá maior isolamento genético e menor distância de recrutamento de plântulas em relação à planta-mãe.

Para estudar a adaptação à aridez de uma planta anual do sudeste da Península Ibérica, dividem-se 400 sementes maduras recém-colhidas em quatro lotes iguais submetidos a diferentes condições experimentais em placa de Petri a 22 °C:

• Lote 1 (Rega padrão): Umedecidas com 5 mL de água destilada contínuos. Resultado: 0 % de germinação.

• Lote 2 (Escarificação): Fricção mecânica do tegumento da semente + 5 mL de água destilada. Resultado: 4 % de germinação.

• Lote 3 (Chuva torrencial simulada): Lavagem contínua com corrente de água durante 48 h (equivalente a 75 mm de precipitação) e posterior repouso úmido. Resultado: 88 % de germinação.

• Lote 4 (Chuva escassa simulada): Lavagem breve com 5 mL durante 15 minutos (equivalente a 4 mm de precipitação). Resultado: 2 % de germinação.

1. a) Interprete os resultados: que tipo de dormência (física por tegumentos ou fisiológica por inibidores químicos solúveis) a espécie apresenta? Justifique a resposta relacionando-a com o balanço hormonal entre o ácido abscísico (ABA) e as giberelinas.
2. b) De uma perspectiva evolutiva, fundamente por que razão uma mutação que desativasse a dormência e permitisse germinar 100 % das sementes após um pulso de chuva de apenas 4 mm seria selecionada negativamente (estratégia letal) neste ambiente.
3. c) Explique o conceito de «banco de sementes persistente no solo» e justifique por que razão a germinação fracionada ou escalonada ao longo de vários anos constitui uma adaptação crucial diante de um regime de precipitação altamente imprevisível.

Um município rural conta com duas propriedades agrícolas contíguas de 50 ha cada uma: a Fazenda A cultiva amendoeiras (Prunus dulcis) e a Fazenda B cultiva cevada (Hordeum vulgare). Na última década, o uso intensivo de inseticidas de amplo espectro na região provocou uma queda de 75 % nas populações de polinizadores silvestres (abelhas solitárias, mamangavas e moscas sirfídeas).

1. a) Preveja, justificadamente, como serão afetados o rendimento econômico e a produção (em kg/ha) de cada uma das duas fazendas, argumentando a partir da morfologia floral e do mecanismo de transporte de pólen de cada cultura.
2. b) O proprietário da Fazenda A propõe comprar e liberar colmeias da abelha-melífera doméstica (Apis mellifera) como solução exclusiva. Avalie criticamente essa proposta: fundamente duas limitações ecológicas ou biológicas de depender unicamente de uma espécie de polinizador doméstico em vez da comunidade silvestre.
3. c) Elabore três medidas agroecológicas concretas para implementar nas margens da Fazenda A, voltadas a recuperar e manter os polinizadores silvestres a longo prazo, avaliando o custo ou o compromisso de espaço que cada uma exigiria do agricultor.

Em um sítio arqueológico do Neolítico analisam-se amostras de trigo datadas de dois momentos históricos:

• Amostra 1 (há 10 500 anos): 82 % dos restos de espiga correspondem a nós de ráquis com cicatrizes de desarticulação espontânea lisa (ráquis quebradiço) e cariopses com glumas firmemente aderidas.

• Amostra 2 (há 7 000 anos): 96 % das espigas apresentam ráquis com fratura irregular provocada por debulha mecânica e grãos nus que se desprendem com facilidade da casca.

1. a) Interprete a mudança observada entre as duas amostras em termos de seleção artificial: por que os primeiros agricultores selecionaram inconscientemente mutantes com ráquis não quebradiço e grão livre?
2. b) Justifique por que o fenótipo da Amostra 2 representaria uma mutação claramente desvantajosa (suicida) para a planta em um ecossistema natural, argumentando a dependência absoluta que o trigo atual tem do plantio humano para evitar a competição intraespecífica e assegurar a sua dispersão.
3. c) Ao contrário dos cereais anuais domesticados por semente, muitas árvores frutíferas domesticadas na Antiguidade (como a figueira, a oliveira ou a videira) multiplicaram-se por meio de estacas e enxertos. Justifique a vantagem genética que a propagação assexuada oferecia para conservar os caracteres desejados, em comparação com a reprodução por sementes em espécies alógamas e heterozigóticas.

Uma equipe de conservação costeira tenta erradicar duas espécies invasoras em um sistema dunar:

• Caso 1: O chorão-das-praias (Carpobrotus edulis), uma planta suculenta rasteira, é triturado e roçado mecanicamente com maquinário pesado 'in situ'. Passados quatro meses, a densidade de cobertura da planta triplicou em toda a zona tratada.

• Caso 2: A capim-dos-pampas (Cortaderia selloana), uma gramínea cespitosa gigante dioica, é cortada rente ao solo logo após o final do verão, retirando-se os exemplares adultos. Na primavera seguinte nascem dezenas de milhares de plântulas em um raio de mais de 2 km a sotavento.

1. a) Justifique o fracasso de ambas as intervenções explicando que estratégia reprodutiva (sexuada ou assexuada) e que tipo de propágulo ou diásporo cada espécie aproveitou para reagir com esse vigor.
2. b) Desenhe uma modificação metodológica para a erradicação do chorão-das-praias que evite a dispersão de propágulos vegetativos e assegure a eliminação definitiva do banco de biomassa sem erodir a duna.
3. c) Proponha três critérios biológicos estritamente reprodutivos (relativos ao tipo de polinização, à taxa de fecundidade, à dispersão ou à persistência de sementes) que justifiquem proibir por lei a venda de uma planta ornamental em jardinagem antes de ela demonstrar o seu potencial invasor.

Desafio do tema. Você já pensou em como as plantas coordenam o amadurecimento dos seus frutos para garantir a sua dispersão? Transforme a sua cozinha em um laboratório botânico para analisar isso.

1. Inventário reprodutivo: Selecione dois vegetais da sua despensa: um fruto da reprodução sexuada (com sementes, como um tomate ou pimentão) e outro de multiplicação vegetativa assexuada (um tubérculo ou bulbo). Descreva em uma ficha as suas estruturas reprodutoras e a forma como dão origem a um novo indivíduo.

2. Bioensaio de fito-hormônios: Obtenha duas amostras imaturas idênticas (bananas verdes ou tomates). Coloque uma em um saco fechado junto a um fruto maduro (grande emissor de etileno) e deixe o controle ao ar livre. Registre as alterações de textura e cor a cada $12,0$ horas durante $48$ horas, avaliando-as em uma escala de maturação de $1,0$ a $5,0$.

3. Relatório fundamentado: Elabore um relatório breve (tabela comparativa e conclusões) no qual você explique o efeito fisiológico do etileno em comparação com as auxinas ou giberelinas, e argumente a vantagem adaptativa de alternar reprodução sexuada e assexuada nas angiospermas.

Será avaliado:

• Identificação precisa e anatômica das estruturas reprodutivas analisadas.

• Rigor metodológico no registro sistemático de dados do bioensaio.

• Justificativa biológica do papel dos fito-hormônios e do sucesso adaptativo da reprodução vegetal.