Exercícios: Tipos e estruturas de reprodução

Diferencia a reprodução assexuada da sexuada quanto ao número de progenitores, à variabilidade genética da descendência e à velocidade de reprodução, indicando uma vantagem de cada tipo.

Indica duas modalidades de reprodução assexuada (por exemplo, cissiparidade, gemulação ou fragmentação), um organismo que as utilize e a característica que as distingue.

Define fecundação interna e externa e explica a diferença entre animais ovíparos, vivíparos e ovovivíparos, com um exemplo de cada um.

Explica o que é um gâmeta e duas diferenças em relação a uma célula somática (guarnição cromossómica, função), justificando por que razão os gâmetas não podem ter a mesma guarnição cromossómica que as restantes células.

Diferencia oviparidade de viviparidade com dois exemplos de cada uma, e assinala uma vantagem e uma desvantagem de cada estratégia (proteção do embrião versus investimento energético do progenitor).

O que é a parada nupcial? Apresenta dois exemplos (cauda do pavão, canto das aves, brama do veado) e explica as suas funções (reconhecimento da espécie, seleção do parceiro, sincronização da reprodução).

Explica o que são cuidados parentais e descreve três formas distintas (incubação de ovos, alimentação das crias, defesa do território ou transporte das crias) com um exemplo animal de cada uma.

Distingue desenvolvimento direto de indireto com um exemplo de cada um (um mamífero e uma borboleta ou um anfíbio), e indica o que implica a existência de uma fase larvar na vida do animal.

Compara a estratégia reprodutora de um anfíbio e de um réptil: tipo de fecundação, estrutura do ovo e local de desenvolvimento, destacando a inovação que o ovo amniótico representou para a conquista do meio terrestre.

As minhocas e os caracóis são hermafroditas. Explica o que isso significa, que vantagens traz a animais de mobilidade reduzida e por que razão, ainda assim, costumam cruzar-se com outro indivíduo em vez de se autofecundarem.

Descreve a metamorfose de uma rã desde o ovo até ao adulto, indicando as alterações anatómicas e fisiológicas mais importantes e a sua relação com a transição do meio aquático para o terrestre.

Uma estrela-do-mar pode regenerar um braço e uma planária cortada em duas origina dois indivíduos. Explica a relação entre essa capacidade de regeneração e a reprodução assexuada por fragmentação, e justifica por que razão os vertebrados, com corpos tão especializados, não se conseguem reproduzir dessa forma.

O ciclo reprodutor dos anfíbios continua dependente da água: posturas gelatinosas, fecundação externa e larvas aquáticas. Explica essa dependência e por que razão muitas espécies regressam todos os anos ao mesmo charco (filopatria), bem como o risco associado ao desaparecimento dos pontos de água.

O que é o dimorfismo sexual? Apresenta dois exemplos (hastes do veado, cores das aves, juba do leão) e relaciona-o com a seleção sexual: competição entre machos e escolha de parceiro pelas fêmeas.

Muitos corais libertam os seus gâmetas na mesma noite do ano, sincronizados com a lua e com as marés. Explica que vantagem tem essa sincronização em massa em animais de fecundação externa e que sinais ambientais a podem orientar (fotoperíodo, temperatura, ciclo lunar).

O cio de muitos mamíferos ocorre em períodos muito regulares. Explica como o fotoperíodo (duração do dia) regula a época reprodutora e justifica que vantagem tem programar os nascimentos para a primavera (alimento, temperatura, tempo de crescimento antes do inverno).

Um naturalista afirma: «Para recuperar a fauna de uma zona húmida degradada e sujeita a secas imprevisíveis, é preferível introduzir espécies com estratégia K antes de espécies com estratégia r, já que, ao cuidarem das suas crias, garantem uma taxa de sobrevivência altíssima e alcançarão mais rapidamente uma população viável». a) Contesta de forma fundamentada a afirmação do naturalista utilizando os conceitos de potencial biótico, capacidade de carga ($K$) e curvas de sobrevivência. b) Prevê como evoluirá o tamanho populacional de uma espécie com estratégia r face a outra com estratégia K se, ao fim de dois anos da sua introdução, ocorrer uma seca catastrófica imprevista.

Numa ilha oceânica recém-emergida após uma erupção vulcânica introduzem-se acidentalmente duas espécies de insetos herbívoros: uma fêmea solitária da espécie A (que se reproduz por partenogénese obrigada) e um casal (macho e fêmea) da espécie B (reprodução sexuada anfimítica obrigada). a) Prevê a dinâmica demográfica e a velocidade de colonização de ambas as populações durante as primeiras 10 gerações num ambiente sem competição nem predadores. b) Na geração 15, um fungo patogénico letal coloniza a ilha. Justifica que população terá maiores probabilidades de se extinguir por completo e qual poderá apresentar indivíduos resistentes. c) Baseando-te no anterior, fundamenta o paradoxo do «duplo custo do sexo»: se a partenogénese permite a uma população crescer o dobro mais rápido ao não produzir machos, porque é que a reprodução sexuada é a predominante nos animais pluricelulares?

Uma equipa de paleontologia encontra os fósseis de um novo tetrápode primitivo do Carbónico. O seu esqueleto carece de estruturas copuladoras e, junto aos fósseis, foram encontradas massas de milhares de pequenos óvulos sem casca mineralizada fossilizados em sedimentos de uma planície de inundação fluvial. Um investigador da equipa afirma que este animal já apresentava uma reprodução plenamente terrestre e independente da água. a) Rebate a hipótese do investigador apontando os impedimentos físicos e celulares (desidratação gamética, motilidade dos espermatozoides e osmorregulação do zigoto) que tornam inviável a fecundação externa em terra firme. b) Justifica que inovações evolutivas anatómicas e fisiológicas nos gâmetas e no ovo foram necessárias para que os amniotas conseguissem emancipar-se do meio aquático para se reproduzirem. c) Prevê que diferenças esperarias encontrar no volume de vitelo dos óvulos e no número de gâmetas produzidos por ciclo entre este fóssil e um réptil terrestre de tamanho semelhante.

Na maioria dos vertebrados, os machos competem intensamente pelas fêmeas e são estas que escolhem o parceiro com base em ornamentos ou cortejos. Contudo, nos cavalos-marinhos e peixes-cachimbo, são as fêmeas que competem ativamente pelo acesso aos machos e exibem padrões de coloração mais conspícuos. a) Aplica a teoria do investimento parental de Robert Trivers para justificar por que razão se invertem os papéis sexuais habituais nestas espécies. b) A fêmea demora apenas dois dias a maturar uma nova postura de óvulos, enquanto o macho necessita de duas a quatro semanas para incubar os embriões na sua bolsa marsupial. Prevê como é que esta diferença afetará a razão operacional de sexos (proporção de machos e fêmeas prontos para acasalar num dado momento) e que sexo atuará como recurso limitante. c) Delineia uma experiência simples de laboratório para verificar se os machos de cavalo-marinho preferem acasalar com fêmeas de maior tamanho.

Comparam-se duas espécies de aves estreitamente aparentadas em dois habitats distintos:

• Espécie 1: Crias altriciais (nascem cegas, nuas e termodependentes) num ambiente onde o alimento se distribui de forma escassa e homogénea por todo o território.

• Espécie 2: Crias precoces ou nidífugas (caminham e alimentam-se sozinhas poucas horas após a eclosão) num ambiente onde as manchas de alimento são muito ricas e concentradas em pontos discretos facilmente defensáveis por um macho vigoroso.

1. a) Prevê, de forma fundamentada, o sistema de acasalamento mais provável (monogamia ou poliginia) para cada uma das duas espécies, articulando a necessidade de cuidado biparental e a capacidade de monopolizar recursos. b) Imagina que uma alteração do habitat da Espécie 1 faz com que o alimento passe a ser superabundante em redor dos ninhos, de modo a que uma única fêmea seja capaz de alimentar toda a ninhada sem ajuda. Prevê como poderia mudar a longo prazo o sistema de acasalamento dessa população e fundamenta a tua resposta.

Compara três espécies marinhas sujeitas a pesca comercial: a pescada (Merluccius merluccius, peixe ósseo que liberta entre 100 000 e vários milhões de ovos pelágicos por ano sem qualquer cuidado parental), o pata-roxa (Scyliorhinus canicula, tubarão ovíparo que fixa cerca de 80 a 100 cápsulas coriáceas no fundo marinho) e o cação-liso (Mustelus asterias, tubarão vivíparo placentário com um período de gestação de 10 a 11 meses que pare entre 4 e 15 crias já desenvolvidas). a) Analisa o compromisso evolutivo (trade-off) entre o número de descendentes e o investimento energético por gâmeta e embrião nestas três espécies. b) Prevê qual das três populações sofrerá um colapso mais rápido e demorará mais décadas a recuperar se a pesca intensiva dizimar 80 % dos adultos reprodutores. Justifica a tua resposta com base na maturidade sexual, na fecundidade e na taxa intrínseca de crescimento. c) Do ponto de vista adaptativo, fundamenta que vantagens e inconvenientes implicou para os tubarões vivíparos reter internamente os embriões face à estratégia ancestral de desova em massa.

Num centro de conservação faz-se a gestão de uma população em cativeiro de um mamífero ameaçado composta unicamente por quatro exemplares: Macho 1 e Fêmea 1 (irmãos germanos capturados na população selvagem A), Macho 2 (proveniente de uma população isolada B) e Fêmea 2 (filha do Macho 1 e da Fêmea 1). Na população A registaram-se casos de cataratas juvenis de origem genética autossómica recessiva. a) Justifica geneticamente por que razão um cruzamento planeado entre o Macho 1 e a Fêmea 2 implicaria um risco inaceitável para a viabilidade da ninhada, utilizando os conceitos de coeficiente de consanguinidade e depressão endogâmica. b) Delineia o plano de cruzamentos ótimo entre estes quatro indivíduos para minimizar a homozigotia de alelos deletérios e maximizar a diversidade genética da geração seguinte. c) Um membro da equipa sugere resolver a escassez de reprodutores clonando repetidamente o Macho 2, que apresenta uma saúde e um porte excecionais. Argumenta fundamentadamente por que motivo esta proposta não resolve o problema de conservação da espécie a longo prazo.

Do rinoceronte-branco-do-norte (Ceratotherium simum cottoni) apenas sobrevivem no mundo duas fêmeas vivas, ambas estéreis para levar a termo uma gestação. No entanto, dispõe-se de sémen criopreservado de vários machos já falecidos e de fêmeas aparentadas da subespécie de rinoceronte-branco-do-sul em jardins zoológicos e reservas. a) Delineia um protocolo biotecnológico sequencial (desde a obtenção do material biológico até ao nascimento de uma cria) que permita salvar a subespécie recorrendo a técnicas de procriação medicamente assistida como a aspiração transvaginal de ovócitos, a microinjeção espermática (ICSI) e a transferência embrionária para fêmeas recetoras (mães de substituição). b) Justifica por que razão a inseminação artificial convencional não é aplicável nesta situação e que relevância biológica tem a criopreservação do banco de gâmetas para a conservação da diversidade alélica da espécie. c) Se mediante esta estratégia se obtiverem três crias vivas procedentes de um único macho e de uma única fêmea, avalia criticamente a viabilidade biológica de reintroduzir esta nova estirpe na natureza sem a cruzar com o rinoceronte-branco-do-sul.