Biologia e Geologia

12 de Outubro de 2010 – Planeta Terra – Contributos para o seu conhecimento

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Objectivos

Compreender a importância da aplicação de métodos indirectos no estudo da estrutura interna da Terra.

Conhecer algumas características de diferentes corpos do Sistema Solar. Relacionar o planeta Terra com outros astros do Universo, nomeadamente com os do

Sistema Solar.

O planeta Terra, visto do espaço, apresenta uma forma esférica, de tom azul brilhante envolvia num manto de nuvens brancas. Devido às condições excepcionais que apresenta, o planeta Terra é o único planeta conhecido com vida.

A superfície terrestre apresenta condições especiais de temperatura que lhe permitem que água possa coexistir nos três estados: Liquido, Sólido e Gasoso.

Apesar de toda a tecnologia disponível, o Homem na actualidade ainda possui um conhecimento bastante limitado. Para o conhecimento actual, contribuíram:

A observação e estudo da superfície visível Exploração de jazigos minerais efectuadas em minas e escavações Sondagens – abertura de furos para retirar colunas completas de terra, algumas

camadas dizem respeito a milhões de anos de história. Considerado um meio bastante eficaz.

Actualmente as perfurações petrolíferas atingem cerca de 2000m de profundidade. Os furos que ultrapassam os 1500 m designam-se por furos ultraprofundos. As perfurações envolvem bastante complexidade, não só a nível económico como técnico, pois as temperaturas no interior da Terra são bastante elevadas e o material corre o risco de se danificar.

Figura 1 – Corte da Terra

Como podemos observar na Figura 1, a Terra divide-se em várias camadas: crosta, manto e núcleo.

A camada mais superficial – a crosta – representa sensivelmente a parte que é possível estudar através das perfurações, pois a partir daí as temperaturas já são demasiado elevadas.

Como estudar o interior da Terra sem recorrer a perfurações?

Actualmente, os cientistas utilizam métodos e técnicas que lhes permitem o estudo indirecto do interior da Terra, nomeadamente a Astrogeologia e métodos Geofísicos.

Astrogeologia – aplicam-se métodos geológicos a um planos mais vastos, incluindo o Sistema Solar e que tem fornecido muitas informações que põem à prova os modelos sobre a estrutura do nosso planeta.

Métodos Geofísicos – Fornecem verdadeiras ecografias do interior da Terra.

DADOS DA ASTROGEOLOGIA

A primeira fotografia da Terra na sua totalidade, permitiu ver o planeta Terra como nunca fora visto. Visualizaram-se as nuvens, oceanos, calotes polares, continentes… tudo a uma escala real e ao mesmo tempo.

Telescópios, foguetões de lançamento, naves, satélites, sondas espaciais… fornecem cada vez mais informações acerca do Universo. Com o inicio das expedições lunares em 1969 foi possível determinar que a Lua teria uma idade aproximada de 4500 M. a.

O SISTEMA SOLAR

A Terra pertence a um conjunto planetário constituído por 8 planetas principais, 1 planeta secundário, 60 satélites naturais, centenas de cometas, vários asteróides e uma só

estrela: o Sol. Daí que a designação no seu conjunto seja Sistema Solar. Por sua vez, o Sistema Solar é parte integrante de uma galáxia, a Via Láctea.

Figura 2 – Sistema Solar

O Sol é uma esfera gasosa com a seguinte constituição:

92% de hidrogénio; 7,8% de hélio; 0,2% dos restantes elementos químicos.

Por segundo, no sol, 710 milhões de toneladas de hidrogénio são convertidas em 705 milhões de toneladas de hélio. Os 5 milhões de toneladas restantes, são convertidas em energia que faz brilhar o Sol.

A massa do sol é 332 300 vezes superior à da Terra e tem uma temperatura superficial de 6000º C e de 10 milhões graus centígrados no interior.

ORIGEM DO SISTEMA SOLAR

Hispótese nebular- Segundo esta hipótese, no enorme espaço que separa as diferentes estrelas na nossa galáxia, havia uma nébula formada por gases e uma poeira muito difusa que teria sido o ponto de partida para a génese do Sistema Solar.

A nébula ter-se-ia contraído graças à existência de forças de atracção entre as diferentes partículas que a constituíam (1);

A contracção proto-solar provocaria o aumento da velocidade de rotação (2);

Lentamente a névoa começou a arrefecer e adquiriu uma forma de disco achatado em torno de uma massa densa e luminosa de gás e o proto-sol localizava-se no centro (3);

Durante o arrefecimento, formar-se-iam grãos sólidos mas não de ma forma uniforme: as regiões da periferia, em contacto com o espaço intersideral, eram mais rapidamente arrefecidas do que as próximas ao proto-sol. A cada temperatura corresponde a condensação de um tipo de material com determinada composição química, o que leva a uma zonação mineralógica de acordo com a distância ao sol (3 e 4).

No disco, a força de gravidade provocaria a junção de poeiras que formariam os planetesimais com diâmetro de cerca de 100m. Os planetesimais maiores atraiam os mais pequenos e juntavam-se provocando o aumento de dimensão para alguns quilómetros. Esses corpos maiores designavam-se protoplanetas e o processo de acreção (4);

Finalmente, os protoplanetas, por acreção de novos materiais, deram lugar aos planetas (5).

Figura 3 – Formação do sistema solar (Hipótese Nebular)

1Biologia e Geologia

13 de Outubro de 2010 – Planeta Terra – Contributos para o seu conhecimento

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Objectivos

Compreender a importância da aplicação de métodos indirectos no estudo da estrutura interna da Terra.

Conhecer algumas características de diferentes corpos do Sistema Solar. Relacionar o planeta Terra com outros astros do Universo, nomeadamente com os do

Sistema Solar.

CARACTERÍSTICAS DOS PLANETAS

Os planetas principais conhecidos pertencentes ao Sistema Solar, são: Mercúrio, Vénus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano e Neptuno. Plutão, outrora conhecido como sendo um planta principal, hoje em ia é considerado um planeta anão. Em torno de algum dos planetas mencionados, outros planetas descrevem movimentos de translação, chamam-se planetas secundários ou satélites.

1Fontes: Amparo Dias da Silva, Fernanda Gramaxo, Maria Ermelinda Santos, Almira Mesquita

Algumas generalidades acerca dos planetas do Sistema Solar:

A Lua, Mercúrio e Marte podem ser considerados planetas geologicamente mortos pois as suas camadas geológicas não se têm modificado nem evoluído.

Translação – Movimento efectuado por um corpo em torno de outro corpo

Rotação – Movimento efectuado por um corpo em torno do seu próprio eixo.

Os planetas telúricos são Mercúrio, Vénus, Terra e Marte e têm muitas características em comum:

São essencialmente constituídos por materiais sólidos;

Apresentam-se estruturados em camadas; Parecem ter um núcleo metálico; A densidade é elevada; Têm um diâmetro inferior ou sensivelmente

próximo do diâmetro da Terra; Foram modificados por impactos que geraram

crateras; As atmosferas, quando existentes, são pouco

extensas relativamente às dimensões dos respectivos planetas;

Os movimentos de rotação que descrevem são lentos;

Possuem poucos satélites e, em alguns casos, não possuem mesmo nenhum.

Os planetas gigantes são Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno e apresentam as seguintes características em comum:

Possuem diâmetros bastante superiores aos dos planetas telúricos;

Têm baixa densidade; São essencialmente formados por gases; Possuem um pequeno núcleo; Movem-se com maior velocidade; Têm, na generalidade, inúmeros satélites.

OUTROS CORPOS DO SISTEMA SOLAR

Existem, no Sistema Solar, inúmeros outros corpos que podem ser classificados como: asteróides, cometas e meteoróides.

Planetas Telúricos – São designados desta forma devido às semelhanças que apresentam com a Terra.

Planetas Longínquos ou Gigantes – São designados desta forma porque não apresentam características semelhantes à Terra, localizam-se a grandes distâncias e têm grandes dimensões.

Cratera -  Depressão existente no solo da terra ou de qualquer outro corpo celeste.

Asteróide – Corpo celeste de pequenas dimensões, com órbita própria e de pequenas dmensões.

Figura 1 – Asteróide Figura 2 – Cintura de Asteróides

Os asteróides, geralmente, têm apenas 1 km de diâmetro. Os mais pequenos são maiores do que grãos de areia. Estes corpos celestes movem-se entre a órbita de Marte e a de Júpiter, constituindo a chamada cintura de asteróides. Contudo, existem alguns cujas órbitas são muitos excêntricas, intersectando a órbita de outros planetas e podendo atingir a sua superfície.

Grande parte das crateras de impacto da Lua e da Terra, foram, provavelmente, causadas por colisões com asteróides.

O número de astróides estima-se ser de dezenas de milhar.

Figura 3 - A Cratera de Barringer, também conhecida como a Cratera do Meteoro, está localizada perto de Winslow, no Arizona. A cratera tem pouco mais de um quilômetro de diâmetro e 200 metros de profundidade. Os cientistas acreditam que fora formada por um meteorito, há aproximadamente 50 mil anos por um meteorito (ou bólito) de aproximadamente 50 m a 40mil km/h com a força de uma bomba dehidrogênio, deixando uma cratera de pouco mais de um quilômetro de diâmetro e 200 metros de profundidade.

Biologia e Geologia

14 de Outubro de 2010 – Planeta Terra – Contributos para o seu conhecimento

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Objectivos

Compreender a importância da aplicação de métodos indirectos no estudo da estrutura interna da Terra.

Conhecer algumas características de diferentes corpos do Sistema Solar. Relacionar o planeta Terra com outros astros do Universo, nomeadamente com os do

Sistema Solar.

Cometas

Os cometas são corpos com órbitas geralmente muito excêntricas relativamente ao sol.

Um dos cometas mais conhecido é o Halley que tem um período de passagem pela Terra de 76 anos. Este cometa è rico em H2O, CO2 e HCN (Água, dióxido de carbono e ácido cianídrico). Outras moléculas, como NH3 (ácido nítrico), CH3CN (cianeto de metilo), S2

(enxofre). Além destas substâncias, existe material rochoso bem como elementos metálicos.Os cometas apenas se tornam visíveis quando se aproximam do Sol.

Figura 1 – Cometa

Constituição de um cometa

Os cometas são constituídos por um núcleo com o máximo de 10 km (3 km na maioria dos casos). No caso do cometa Halle-Bopp, as imagens captadas permitiram calcular que o seu núcleo tivesse cerca de 40 km de diâmetro. O núcleo é formado por rochas e é envolvido por água e gases congelados. Ao intersectar a órbita de Júpiter, quando se aproximam do Sol, os cometas aquecem e dilatam, provocando a libertação de gases nas cavidades do material rochoso do núcleo. Esses gases exercem pressão e provocam a fragmentação desse material. O material fragmentado, ao ser expelido, forma a cabeleira ou cabeça do cometa. O prolongamento visto quando o cometa de aproxima do Sol, chama-se cauda.

Meteoróides

Os meteoróides são os corpos celestes responsáveis pelas chamadas “chuvas de estrelas” que não são nada mais, nada menos do que pedaços destes corpos que se desintegraram e que adquirem luminescência ao entrar em contacto com a atmosfera terrestre. O seu impacto com a superfície da Terra forma as crateras de impacto.

Figura 3 – Meteoróide a atravessar a atmosfera terrestre

A maioria destes corpos celestes são apenas partículas minúsculas e deixam para trás de si um rasto luminoso designado de meteoro. Por vezes os meteoróides atingem dimensões maiores e atingem a superfície terrestre, denominando-se, neste caso, por meteorito.

Origem dos meteoritos

A maioria dos meteoritos provém de cometas ou de corpos da cintura de asteróides. Estes fragmentos intersectam a órbita terrestre e são atraídos pelo seu campo gravítico,

chegando, por vezes, a atingir a sua superfície. Na grande maioria dos casos, os meteoróides transformam-se em poeira após entrar na atmosfera terrestre, nunca atingindo o solo.

Classificação de meteoritos

Existem 4 grandes tipos de meteoritos: Sideritos, Siderólitos, Condritos e Acondritos. Os meteoritos cujas quedas são mais frequentes são os condritos. Apesar disto, os que se encontram com mais frequência, são os sideritos porque, para além de se conservarem melhor, são mais facilmente detectáveis.

Sideritos – São constituídos por cristais de ferro, dando-lhe um aspecto metálico. Esse aspecto é impossível de imitar e constitui uma prova de autenticidade pois esses cristais levam milhões de anos a formarem-se. As ligações são de Fe – Ni (ferro e níquel) e tem troilite mineral (que não existe na composição da Terra) e por algum cobalto.

Siderólitos – São constituídos por feldspatos e minerais ferromagnesianos (ferro e magnésio).

Acondritos – Têm na sua constituição essencialmente menerais ferromagnesianos (olivina e piroxinas), uma liga de Fe – Ni, plagioclasses, e também alguma troilite. Diferem dos condritos por terem uma textura grosseira.

Condritos – Caracterizam-se por terem pequenos agregados de forma esférica designados por côndrulos (1mm). Em termos de constituição, são semelhantes aos acondritos. Do grande grupo dos condritos, convém destacar os condritos carbonáceos. Estes, têm cerca de 4600 M. a. (milhões de anos), contêm grande quantidade de elementos voláteis e alguns compostos orgânicos bastante complexos. Estes dados, dão indicação de que se formaram numa zona fria do sistema solar e que não sofreram grandes alterações desde a sua génese. Não foram submetidos a altas temperaturas e conservam a constituição da nébula solar após uma perda de elementos como H, C e O (hidrogénio, carbono e oxigénio).

Siderito Siderólito Acondrito

Condrito carbonáceo

O que levou a esta diversidade de meteoritos?

Uma das possíveis hipóteses para a formação dos metoritos está esquematizada na figura anterior.

Ao dar-se a acreção (agregação) do material primitivo, formaram-se corpos indiferenciados de diferentes dimensões. Os corpos mais pequenos não se diferenciam e sofrem fragmentação originando os condritos.

Se, durante a acreção, formarem corpos de maiores dimensões e nos quais se desenvolvam temperaturas elevadas, ocorre a fusão e esses corpos começam a diferemciar-se em manto e núcleo. Após ocorrer a fragmentação, deram origem aos acondritos, sideritos e siderólitos.

Assim, os sideritos, constituídos principalmente por ferro, resultariam da fragmentação do núcleo; os siderólitos resultariam de zonas que englobam manto e núcleo. Os acondritos, em especial os basálticos, corresponderiam a lavas formadas à supeficie desses corpos.

Os meteoritos podem ser considerados verdadeiros mensageiros do Universo pois trazem-nos informação sobre as épocas mais longínquas. Eles são o testemunho da origem do Sistema Solar e da nossa própria origem.

2Biologia e Geologia

14 de Outubro de 2010 – Planeta Terra – Contributos para o seu conhecimento

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Objectivos

Compreender a importância da aplicação de métodos indirectos no estudo da estrutura interna da Terra.

Conhecer algumas características de diferentes corpos do Sistema Solar. Relacionar o planeta Terra com outros astros do Universo, nomeadamente com os do

Sistema Solar.

SISTEMA TERRA – LUA E O PASSADO DA TERRA

A Lua é o satélite natural da Terra. O sistema Terra - Lua é um sistema único no Sistema Solar, pois, comparativamente com o que acontece no caso de outros satélites naturais, a Lua é muito grande, quando comparada com a Terra. O estudo da Lua pode fornecer informações importantes quanto à história da Terra.

Após o inicio das expedições lunares, em 1959, a informação relativamente à Lua passou a ser maior e culminou com a chegada do Homem à Lua em 1969.

A observação da Lua com telescópio, permite identificar 2 tipos de formações: os “Continentes” mais claros, e os “mares”, mais escuros.

As designações “continentes” e “mares”

2Fontes: Amparo Dias da Silva, Fernanda Gramaxo, Maria Ermelinda Santos, Almira Mesquita

3Biologia e Geologia

26 de Outubro de 2010 – Planeta Terra – Dados Geofísicos

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Objectivos

Compreender as principais causas dos movimentos sísmicos. Relacionar os efeitos de um sismo com a energia libertada e com as condições

geológicas da região. Inferir sobre as características do Globo Terrestre a partir do comportamento das

ondas sísmicas que o atravessam. Conhecer manifestações e causas do calor interno da terra. Relacionar o tipo de erupção vulcânica com a composição e a temperatura do magma. Identificar causas da variação do fluxo térmico na superfície terrestre. Relacionar as correntes de convecção com o dinamismo terrestre. Integrar conhecimentos fornecidos pela Astrogeologia, pela sismologia e pelo

Geotermismo na análise de um modelo da estrutura do Globo Terrestre.

DADOS GEOFÍSICOS

A Terra é um planeta geologicamente activo. Os sismos e os vulcões são testemunhos evidentes dessa actividade.

Uma vez que o estudo da Terra se confina a uma delgada película, os cientistas recorrem a métodos indirectos para aprofundar o seu conhecimento.

A Geofísica é uma ciência que combina os princípios da física e da matemática com o uso de instrumentos de medição muito precisos para determinar as propriedades físicas da Terra, nomeadamente o seu interior.

A SISMOLOGIA

Um sismo é um movimento vibratório brusco da superfície terrestre e, na maior parte das vezes, deve-se a uma súbita libertação de energia em zonas instáveis do interior da Terra.

Anualmente, na Terra, ocorrem milhares de sismo, embora apenas uma pequena parte deles seja perceptível ao Homem. Alguns são fortes e catastróficos, espalhando a devastação e destruição. Muitos destes sismos libertam energia quase mil vezes superior à de uma bomba atómica.

Os sismos que são apercebidos pela população, são designados por macrosismos. Os sismos que não são sentidos pela população, denominam-se microsismos.

3Fontes: Amparo Dias da Silva, Fernanda Gramaxo, Maria Ermelinda Santos, Almira Mesquita

Causas dos sismos

Os sismos representam a parte final de vários processos que decorrem no interior da Terra.

Os mecanismos que conduzem a este fenómenos, são diversos. Os sismos naturais podem ser de vários tipos:

Sismos de colapso – são devidos a abatimentos em grutas e cavernas ou ao desprendimento de massas rochosas nas encostas das montanhas.

Sismos vulcânicos – são provocados por movimentos de massas magmáticas relacionados com fenómenos e vulcanismo.

Sismos tectónicos – são devidos a movimentos tectónicos. A maioria dos sismos, pelo menos os de maior importância, tem essa origem.

As forças que distorcem a superfície terrestre, podem ser:

Compressivas (A) – os materiais são comprimidos uns contra os outros. Distensivas (B) – levam ao estiramento e alongamento do material Cisalhamento © - Os materiais são submetidos a pressões que provocam

movimentos horizontais, experimentando alongamentos na direcção movimento e estreitamento na direcção perpendicular ao alongamento.

As citadas forças, actuando continuadamente sobre as rochas, acumulam tensões que, em dada altura ultrapassam o limite de plasticidade do material, o que provoca a ruptura com enorme libertação de energia.

Ondas sísmicas e detecção de sismos

A zona onde a ruptura se origina, no interior do globo, denomina-se de foco sísmico ou hipocentro. A zona correspondente a esse foco, na superfície, denomina-se epicentro.

De acordo com a profundidade do foco, os sismos podem denominar-se:

Superficiais – foco entre 0 e 60 km Intermédios – foco entre 60 e 300 km Profundos – foco entre 300 e 700 km

A libertação de energia a partir do foco ou hipocentro conduz è formação de ondas sísmicas. Qualquer trajectória perpendicular à frente de onda chama-se raio sísmico. O epicentro é a zona na superfície onde o sismo é sentido em 1º lugar e, geralmente, com mais intensidade.

As ondas sísmicas classificam-se de acordo com o modo como as partículas oscilam em relação à direcção de propagação.

Ondas P – As partículas vibram paralelamente à direcção de propagação. A propagação produz-se por uma série de impulsos alternados de compressão e distensão através das rochas. Propagam-se em meios sólidos, líquidos e gasosos.

Ondas S – As partículas vibram num plano perpendicular à direcção de propagação. Apenas se propagam através de corpos sólidos.

Ondas Love – As partículas vibram horizontalmente fazendo um ângulo recto com a direcção de propagação.

Ondas de Rayleigh – Induzem um movimento elíptico das partículas, num plano perpendicular à direcção de propagação, provocando ondulações no solo semelhantes às ondas marinhas.

As ondas P e S são denominadas por ondas de volume ou de profundidade. As ondas Love e Rayleigh são ondas superficiais. Estas últimas são as responsáveis pela maior parte das destruições à superfície.

Os movimentos no solo provocados por ondas sísmicas, podem ser registados em aparelhos especiais, chamados sismógrafos. O registo obtido chama-se sismograma.

Biologia e Geologia

MANISFESTAÇÕES DO CALOR INTERNO DA TERRA

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Manifestações do calor interno da Terra

A temperatura que sentimos à superfície da Terra provém essencialmente da radiação solar. O calor que provém do sol, normalmente não ultrapassa os 50 m de profundidade. A partir dessa profundidade, a avaliação da temperatura apenas tem em conta o efeito do geotermismo ou calor interno da Terra.

Gradiente Geotérmico

O gradiente geotérmico denomina-se como sendo a taxa de variação da temperatura com a profundidade (aumento da temperatura por km de profundidade). Para as zonas inacessíveis, o cálculo é feito através de cálculos indirectos. Para as profundidades em que tem sido possível fazer determinações directas, verifica-se o aumento de 30ºC por km. O número de metros necessários aprofundar para que a temperatura aumente 1ºC denomina-se grau geotérmico.

No entanto, a variação do gradiente geotérmico não se mantém para grandes profundidades senão o interior da Terra seria demasiado quente, provocando a fusão de todos os materiais.

Assim admite-se que o aumento da temperatura se faça de um modo mais lento. Pensa-se que para a crosta continental essa subida seja cerca de 20ºC por km. No manto superior, o gradiente será de cerca de 10ºC/km, continuando a decrescer. A existência da zona de baixa velocidade (100 a 300 km) permite admitir uma fusão parcial do material. Experiências sugerem que a temperatura no centro da Terra deve rondar os 6600ºC e que na fronteira do núcleo externo com o interno a temperatura é de 6300ºC.

Origem do calor interno da Terra

Duas hipóteses fundamentais:

A energia inicial do planeta Desintegração progressiva de elementos radioactivos. A concentração destes

elementos varia com a composição das rochas.

 

Biologia e Geologia

SISMOLOGIA - REVISÕES

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Introdução

Os sismos, ou tremores de Terra, de cujo estudo se ocupa a Sismologia, são movimentos vibratórios com origem nas camadas superiores da Terra, provocados pela libertação de energia.

A Terra estremece, brusca e inesperadamente, cerca de um milhão de vezes por ano, segundo estimativas.

Tipos de Sismos

Os sismos naturais podem classificar-se em três tipos e têm designações relacionadas com as causas que os provocam: colapso(devidos a abatimentos de grutas e cavernas ou ao despreendimento de massas rochosas nas encostas das montanhas), vulcânicos(provocados por fortes pressões e movimentos de magmas nos vulcões) e tectónicos (devidos a movimentos tectónicos).

Causas dos sismos - Teoria do ressalto elástico

O mecanismo responsável pela ocorrência de sismos é explicado pela teoria do ressalto elástico.

Teoria do ressalto elástico - As rochas quando sujeitas a forças contínuas, armazenam energia durante largos períodos de tempo, deformando-se. Se as tensões ultrapassarem o limite de plasticidade do material rochoso, dá-se a ruptura e a deslocação, com enorme libertação da energia acumulada, originando-se um sismo.

Tectónica de placas • A litosfera encontra-se dividida em placas em placas litosféricas rígidas. • Devido ao movimento das placas, estas podem convergir, divergir ou deslizar lateralmente. • As fronteiras de placas são zonas onde se geram estados de tensão. • Os sismos tectónicos são gerados pela rotura das rochas provocada pela acção de fortes tensões tectónicas, devido ao movimento das placas litosféricas.

Formação de uma falha • As rochas, quando sujeitas à acção de forças tectónicas, sofrem deformação enquanto acumulam energia. Com a actuação continuada da tensão actuante, as rochas atingem o limite máximo de acumulação de energia e, quando a sua resistência à tensão é excedida, ocorre uma falha. • Uma falha é uma rotura acompanhada por um movimento relativo entre dois blocos.

Ressalto elástico • O deslocamento repentino dos blocos rochosos ao longo do plano da falha permite a libertação da energia acumulada sob a forma de ondas sísmicas, que originam vibrações no solo. • A zona do interior da Terra onde ocorre a libertação da energia denomina-se foco ou hipocentro e o ponto da superfície que fica na sua vertical chama-se epicentro. • Uma falha pode permanecer activa se o efeito das tensões continuar a ser exercido.

Parâmetros de caracterização sísmica

Foco ou hipocentro- local do interior da geosfera onde ocorre a libertação da energia sísmica. Epicentro- Local à superfície da Terra, situado na vertical do foco.

Maremoto, raz de maré ou tsunami- ondas gigantes que podem formar-se quando o epicentro de um sismo se localiza no fundo do mar.

No interior da Terra, são transmitidas ondas designadas por ondas de volume que, ao atingirem a superfície geram as ondas superficiais ou longas. As ondas superficiais (Love e Rayleigh) são responsáveis por deslocamentos mais pronunciados das partículas do que as ondas de volume (longitudinais e transversais). As ondas sísmicas classificam-se de acordo com o modo como as partículas oscilam em relação à direcção de propagação do raio sísmico – linha perpendicular à frente de onda.

Propagação da energia sísmica – ondas P e ondas S

As ondas profundas ou de volume dividem-se em dois tipos: ondas P (primárias), longitudinais ou de compressão, e as ondas S(secundárias) ou transversais.

Propagação da energia sísmica – ondas Love e ondas de Rayleigh

As ondas superficiais resultam de interferências de ondas do tipo P e do tipo S. São responsáveis pela maior destruição quando ocorre um terramoto. Podem ser de dois tipos: ondas de Love (L) e ondas de Rayleigh.

Detecção e registo de sismos

Os movimentos do solo provocados pelas ondas sísmicas podem ser registados em aparelhos especializados, chamadossismógrafos, e o registo obtido denomina-se sismograma.

Numa estação sismográfica existem, geralmente, três sismógrafos: um que regista os movimentos verticais e outros dois que registam os movimentos horizontais (um orientado na direcção Norte-Sul e outro na direcção Este-Oeste).

Intensidade sísmica – escala de Mercalli modificada

Para avaliar a intensidade de um sismo numa determinada área, utiliza-se a Escala Internacional ou Escala de Mercalli Modificada. Esta escala é quantitativa, isto é, avalia a intensidade sísmica em função do grau de percepção das vibrações, pela população que sentiu o sismo, e do seu grau de destruição.

A intensidade sísmica é um parâmetro que permite avaliar as vibrações sísmicas sentidas num certo local, tendo em conta os efeitos produzidos em pessoas, objectos e estruturas. É determinada pelo preenchimento de um questionário padrão distribuído pelas entidades oficiais.

Intensidade sísmica - Parâmetro de avaliação de um sismo através dos seus efeitos sobre as populações, as construções e as paisagens. Determina-se comparando os efeitos com os termos de uma escala de intensidade.

Intensidade sísmica – cartas de isossistas

Uma vez estimada a intensidade de um sismo, num número significativo de locais da região onde foi sentido, e localizado o epicentro, podem traçar-se, à volta deste, linhas curvas que unam pontos onde o sismo atingiu a mesma intensidade sísmica. Estas linhas denominam-se isossistas e é com elas que se obtêm cartas de isossistas.

Isossistas - Linhas curvas em torno do epicentro e que delimitam áreas em que o sismo atinge a mesma intensidade.

Magnitude - Escala de Richter

Para calcular a quantidade de energia libertada no foco utiliza-se a Escala de Magnitude de Richter (1).

A magnitude é um outro parâmetro que permite avaliar um sismo e é proporcional à quantidade de energia libertada no hipocentro, sendo determinada pela amplitude do registo das ondas sísmicas no sismograma.

(1) Magnitude (definição) - Parâmetro de avaliação de um sismo que se relaciona com a energia libertada no foco, sendo calculada a partir da amplitude das ondas P ou L. Adicionando-se um factor de correcção correspondente à distância epicentral, ao tipo de onda e à profundidade do foco.

Determinação do epicentro de um sismo

As ondas sísmicas propagam-se com diferentes velocidades, pelo que o seu registo em sismogramas não é simultâneo. A velocidade das ondas P e S aumenta com a distância ao epicentro (porque aumenta com a profundidade, e quanto maior é a distância epicentral, maior é a profundidade atingida) e a velocidade da onda L mantém-se constante.

Síntese

De acordo com as causas que os originam, os sismos designam-se por sismos de colapso, sismos vulcânicos ou sismos tectónicos. Segundo a teoria do ressalto elástico, os sismos tectónicos resultam da actuação de forças internas sobre as rochas, o que leva à acumulação de energia durante longos períodos de tempo e à deformação das rochas. Num dado momento, dá-se a ruptura e a deslocação das rochas com enorme libertação de energia, a partir de um ponto do interior da Terra, designado

foco ou hipocentro, que provoca o sismo. O epicentro localiza-se à superfície terrestre e alinha-se verticalmente em relação ao hipocentro. Os sismos geram falhas ou activam-nas, provocando deslocamentos ao longo dos seus planos. Um sismo com epicentro no oceano, pode originar ondas gigantes designadas por maremoto, raz de maré ou tsunami. A energia libertada no foco origina movimentos vibratórios das partículas das rochas, que se propagam em todas as direcções a partir deste ponto, e que constituem as ondas sísmicas. As ondas primárias (P) e as ondas secundárias (S) têm origem no foco, e as ondas Love (L) e Rayleigh (R) têm origem na superfície, por interferências das ondas P e S. As ondas P e S propagam-se no interior da Terra e as ondas L e R à superfície da Terra, tendo estas últimas maior amplitude do que as primeiras. As ondas P são ondas longitudinais - as partículas constituintes dos materiais rochosos vibram paralelamente à direcção de propagação da frente de onda. As ondas S, L e R são ondas transversais - as partículas constituintes dos materiais rochosos vibram perpendicularmente à direcção de propagação da frente de onda. As ondas P propagam-se em meio sólido, líquido e gasoso; as ondas R propagam-se em meio sólido e líquido e as ondas S e L propagam-se somente em meio sólido. Os movimentos verticais e os movimentos horizontais do solo podem ser registados, respectivamente, por sismógrafos verticais e por sismógrafos horizontais. Esse registo constitui um sismograma. Há duas escalas para caracterizar os sismos: a de Mercalli, que avalia a intensidade dos sismos, e a de Richter, que avalia a sua magnitude. Após a determinação da intensidade de um sismo em vários locais, pode obter-se uma carta de isossistas, linhas curvas que delimitam os domínios de igual intensidade sísmica.

Biologia e Geologia

HIDROGRAFIA E EROSÃO Hora A

A ocupação de grandes áreas a superfície terrestre para contemplar outras necessidades como a agricultura ou o urbanismo, tem-se traduzido numa ocupação desmesurada de território e ocupação de solos que são impróprios para esse fim. Assim, surge o ordenamento de território que assegura um processo integrado de organização do espaço biofísico, tendo como objectivo a sua ocupação e transformação de acordo com as capacidades desse espaço.

BACIAS HIDROGRÁFICAS

As populações humanas têm tendência a fixarem-se em locais próximos dos cursos de água. Aliás, foram nas margens dos grandes rios (Nilo, Tigre e Eufrates) que se começaram a desenvolver as primeiras civilizações.

Actualmente, para que a ocupação humana não seja feita de forma desorganizada, recorre-se a gabinetes de ordenamento de território para evitar que determinada construção seja efectuada em terreno desadequado.

Os rios constituem vias de comunicação e transporte e são muito utilizados pela Humanidade. O conjunto de todos os cursos de água ligados a um rio principal constitui uma rede hidrográfica.

A área do território drenada por uma rede fluvial constitui a bacia hidrográfica.

O leito do rio corresponde ao canal que o rio percorre. É possível distinguir três tipos de leito:

Leito ordinário – Sulco por onde corre o rio em condições normais. Leito de cheia – Espaço inundável em volta do leito ordinário quando a

precipitação é elevada. Leito de estiagem – sulco percorrido pelo rio em condições de seca.

Trabalho geológico dos rios

Os rios desempenham 3 papeis fundamentais a nível geológico: meteorização e erosão, transporte e deposição ou sedimentação.

Meteorização e erosão – São dois processos distintos. A meteorização consiste na alteração do material rochoso, ou seja, o movimento das águas provoca o desgaste do material. A passagem do estado de agregação para o de desagregação designa-se por, meteorização.

A erosão consiste na remoção do material. Esta remoção tanto pode ser vertical, aprofundando o leito do rio, como pode ser horizontal, alargando-o.

Na época de cheias, a pressão exercida pela água, bem como a velocidade a que esta se desloca, provocando um maior desgaste e consequentemente, a erosão é maior.

Transporte – consiste no processo de levar os materiais resultantes do desgaste das rochas para distâncias maiores. Independentemente das suas dimensões, designam-se por detritos. Em alturas de cheia, este transporte é muito maior. O transporte pode ser de várias formas:

Rolamento Arrastamento Saltação Suspensão

Fig. 1 - Transporte de materiais por um curso de água

Biologia e Geologia

INTERIOR DA GEOSFERA

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Objectivos

Relacionar o comportamento das ondas sísmicas com a existência de descontinuidades internas; Identificar descontinuidades Mohorovicic, descontinuidades Gutenberg e descontinuidades de Lehmann; Compreender que a Terra, estruturalmente, é constituída por camadas concêntricas; Relacionar o comportamento das ondas sísmicas com as diferentes camadas estruturas do globo terrestre.

Trajectória das ondas sísmicas

Alguns dados sugerem que as ondas sísmicas se comportam como os raios luminosos. Assim, através da análise das ondas P e S e do estudo de sismogramas, os geofísicos chegaram a um modelo da estrutura interna da Terra. De facto, com base nesse princípio óptico, é possível prever o que acontece quando, ao serem emanadas do hipocentro (ou foco), as ondas sísmicas encontram interfaces ou superfícies de descontinuidade no interior da Terra.

Podemos definir três formas de desenvolvimento de uma onda sísmica: - onda directa: é a onda inicial, com origem no foco sísmico e que não interage com nenhuma superfície de descontinuidade, não sofrendo, por isso, reflexões nem refracções; - onda reflectida: é uma nova onda que se propaga, a partir de uma superfície de descontinuidade, em sentido contrário e no mesmo meio em que a onda inicial se estava a propagar;

- onda refractada: é a onda transmitida, por uma superfície de descontinuidade, para o segundo meio.

Superfície de descontinuidade - Superfície no interior da Terra que separa materiais de composição e propriedades físicas muito diferentes. Nessas superfícies, o comportamento (direcção e velocidade) das ondas sísmicas P e S varia bruscamente.

Descontinuidade de Mohorovicic

A análise do percurso e do comportamento das ondas sísmicas, com base em informações recolhidas nos sismogramas, permite admitir a existência de superfícies de diferentes composições, designadas por descontinuidades.

Que dados levaram Mohorovicic a constatar a existência de uma descontinuidade?

Em 1909, André Mohorovicic tentou interpretar observações feitas em diferentes sismogramas (foram observados os sismogramas de duas séries de ondas P, a uma distância de 100 Km e de 300 Km do epicentro) e depois de complicados cálculos matemáticos chegou à conclusão que uma descontinuidade separa a crosta terrestre do que se encontra por baixo; este limite, denominado em sua honra descontinuidade de Mohorovicic, descontinuidade de Moho ou descontinuidade M, situa-se a uma profundidade média de 40 quilómetros. À zona situada abaixo dessa descontinuidade chamou-se manto.

A profundidade a que se localiza a descontinuidade de Mohorovicic é variável, pois situa-se a uma profundidade de 70 km sob cadeias montanhosas e entre 5 a 7 km sob os oceanos.

Outras descontinuidades - Gutenberg e Lehmann

A análise de vários sismogramas indica que, para cada sismo, existe um sector da superfície terrestre em que não são registadas ondas P e S directas. A esta faixa dá-se o nome de zona de sombra sísmica.

Zona de sombra sísmica - Zona da superfície da Terra compreendida entre os ângulos epicentrais de 103º e 143º, onde não são detectadas ondas P e S directas. As ondas S deixam de se propagar e as ondas P são desviadas na superfície do núcleo externo.

Beno Gutenberg demonstrou que estas zonas de sombra se deviam a uma descontinuidade. A análise comparada de séries de sismogramas de diferentes estações sismográficas permitiu a Gutenberg calcular a profundidade desta descontinuidade - 2.900 km. Por este facto, a esta fronteira que assinala o início do núcleo, dá-se o nome de descontinuidade de Gutenberg.

Em 1936, ao analisar registos sismográficos, a dinamarquesa Inge Lehmann verificou que, a 5140 km de profundidade, as ondas P apresentam um aumento da velocidade de propagação. Tendo em conta que a velocidade das ondas P é maior em meios sólidos do que em meios líquidos, é de supor a existência de um núcleo interno no estado sólido. À fronteira entre núcleo externo (fluido) e o núcleo interno (sólido) dá-se o nome de descontinuidade de Lehmann. 

Biologia e Geologia

Minerais Hora A

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Rocha e mineral

A camada rígida (sólida) mais externa da Terra é a litosfera, constituída essencialmente por rochas. As rochas são agregados naturais compostos por um ou mais minerais e são, normalmente, classificadas de acordo com o processo que lhes dá origem. Assim, podem ser classificadas como magmáticas ou ígneas, sedimentares e metamórficas.

Um mineral é uma substância sólida, natural e inorgânica, com uma composição química bem definida, ou variável dentro de determinados limites, que possa ser representada por uma fórmula química. Possui uma estrutura cristalina, ou seja, as suas partículas constituintes definem uma distribuição regular no espaço.

Propriedades físicas dos minerais - clivagem e fractura

A clivagem é a propriedade física que os cristais têm de se fragmentarem, por meio de uma força mecânica, segundo superfícies planas e brilhantes, de direcções bem definidas e constantes.

Propriedades físicas dos minerais - cor e brilho

A cor de um mineral corresponde à forma como este absorve a luz natural difusa. Os minerais que apresentam uma cor constante são denominadosidiocromáticos (do grego ídios, própria + chróma, cor), os minerais que não apresentam cor constante denominam-se alocromáticos (do grego állos, outro + chróma, cor). Em alguns minerais a diversidade de cores verifica-se devido a variações da composição química, em que certos elementos são substituídos por outros, na rede cristalina.

O brilho corresponde ao efeito produzido pela quantidade e intensidade da luz reflectida na superfície do mineral. Relativamente a esta propriedade, os minerais podem ser divididos em

minerais de brilho metálico, submetálico e não metálico.

Brilho metálico - Característico de determinados minerais que apresentam elevado índice de refracção, como por exemplo metais nativos (ouro, prata). Têm a aparência brilhante dos metais. Brilho submetálico - Brilho um pouco menos intenso que o metálico. É característico dos minerais quase opacos. Brilho não metálico - Característico dos minerais de cor clara , em geral transparentes ou translúcidos. Individualizam-se variedades dentro deste brilho:Vítreo - semelhante, no aspecto, ao vidro; Nacarado – semelhante ao das pérolas; Gorduroso - aspecto de uma superfície engordurada; Sedoso - semelhante ao da seda; Adamantino - aspecto semelhante ao do diamante com um brilho intenso; Resinoso – como o aspecto da resina.

Propriedades físicas dos minerais - dureza: escala de Mohs

A dureza é a resistência que o mineral oferece a ser riscado por outro mineral ou por determinados objectos. Esta propriedade é condicionada pela estrutura e pelo tipo de ligações entre as partículas, podendo variar com a direcção considerada. A escala criada pelo mineralogista Friedrich Mohs no início do século XIX classifica os minerais segundo a sua dureza relativa. Entre o talco, o menos duro, e o diamante, o mais resistente, Mohs reconheceu oito diferentes graus de dureza entre os minerais. Mas esses intervalos não são regulares.

Friedrich Mohs - Mineralogista austríaco, nascido em 1773 e falecido em 1839, que propôs, em 1822, uma escala de dureza relativa dos minerais, constituída por dez termos. Esta escala desempenha um importante papel na determinação das espécies minerais, sendo ainda hoje usada na forma como foi proposta.

Propriedades físicas dos minerais - traço ou risca

O traço ou risca corresponde à cor do mineral quando este é reduzido a pó. A observação do traço de um mineral é geralmente feita friccionando o mineral contra uma superfície de porcelana não polida.

Embora a cor de um mineral seja frequentemente variável, o seu traço tende a ser relativamente constante, e portanto é uma propriedade extremamente útil na identificação do mineral.

Propriedades químicas dos minerais - composição química (classificação de Dana e Hurlbut)

A composição de um mineral refere-se à sua constituição química, passível de ser representada por uma fórmula química. Esta é determinada com base em resultados qualitativos e quantitativos fornecidos por análises químicas. A classificação de James Dwight Dana definida em 1960, divide os minerais de acordo com o anião dominante.

James Dana - Naturalista americano nascido 1813, em Utica, e falecido em 1895, em New Haven, Connecticut. Fez a primeira descrição de numerosos minerais. Publicou a primeira edição do tratado System of Mineralogy , em 1837. Foram feitas posteriormente várias edições revistas por célebres mineralogistas. As primeiras ainda foram revistas pelo próprio, em 1857 e 1878, como Manual of Mineralogy and Lithology e, em 1887, como Manual of Mineralogy and Petrography. Não foram dados números as todas as revisões. Por exemplo a revisão de 1857 foi reimpressa em 1881 como 10ª edição, mas em 1893, 1895 e 1900 como 12ª edição. Às revisões seguintes como Dana's Manual of Mineralogy foram dados os seguintes números: 13 à de 1912; 14 à de 1929 por William E. Ford; 15 à de 1941; 16 à de 1952; 17 à de 1959. A 18 de 1971 foi revista por Cornelius Hurlbut; a 19 de 1977 e a 20 de 1985 foram revistas por Cornelis Klein e Cornelis Hurlbut, Jr. já com a designação de Manual of Mineralogy.

Caracterização e identificação dos minerais mais comuns

Na identificação de minerais recorre-se à densidade relativa, definida como a relação entre o peso de um determinado volume do mineral e o peso de igual volume de água a 4 ºC.

Questões

1 – Define mineral.

2- Distingue rocha de mineral.

3 – Distingue clivagem de fractura.

4 – Dá exemplo de um mineral alocromático.

5 – Diz quais são os diferentes tipos de brilho com que se pode classificar um mineral.

6 – Diz o que é a escala de Mohs. É uma escala absoluta ou relativa? Porquê?

7 – Quais as propriedades que se devem incluir na classificação de um mineral?

Biologia e Geologia

Vulcanismo Hora A

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VULCANISMO

Desde a antiguidade que os fenómenos de vulcanismo estão associados a episódios de destruição e morte. Alguns valores Históricos vão ao encontro desta linha de pensamento tendo em consideração o número de mortes causadas bem como o nível de destruição. Por exemplo, a erupção do vulcão Vesúvio no ano 79 d.C., provocou grande destruição e morte, cobrindo as cidades de Pompeia e Herculano com uma camada de lava de 2m de espessura.

Apesar dos episódios de morte e de terror, as áreas vulcânicas continuam a ser densamente habitadas, isto porque viver perto de um vulcão tem as suas vantagens, como iremos constatar mais adiante.

O vulcanismo consiste na projecção de magma e dos gases a ele associados para a superfície da crosta terrestre, a partir do interior da Terra. O ramo da Geologia que se dedica ao estudo do vulcanismo designa-se por Vulcanologia.

VULCANISMO PRIMÁRIO

Vulcanismo primário: Caracteriza-se por ocorrer erupções vulcânicas associadas à emissão de materiais sólidos, líquidos e gasosos para a geosfera. Pode ser vulcanismo central ou fissural.

Central - No vulcanismo do tipo central, o aparelho vulcânico designa-se por vulcão.

Fissural - No vulcanismo do tipo fissural, a lava é expulsa através de fendas alongadas, que por vezes, atingem vários quilómetros de comprimento. 

TIPOS DE ERUPÇÃO

Estas podem assumir aspectos diferentes e, no decurso da mesma erupção, podem mesmo alternar diferentes fases. As erupções podem ser do tipo explosivo, efusivo ou misto.

Tipos de erupções

Havaiano I Estromboliano II    Vulcaniano III  Peleano IV

Natureza da erupção

EfusivaEfusiva com   

pequenas explosões (mista)

Explosiva   Catastrófica

Viscosidade da lava

Muito fluida Fluida Pouco viscosa Muito viscosa

Conteúdo em gases

Muito pobre Pobre Rico Muito rico

Teor em água Muito elevado Elevado Baixo Muito baixo

Materiais sólidos e líquidos

Rios de lava, escoadas longas, sem piroclastos

Escoadas curtas, lapilli e bombas

Escoadas muito curtas, cinzas, lapilli e bombas

Doma ou agulha vulcânica, nuvem ardente

Esta classificação tem tendência a ser abandonada pois verifica-se que a mesma erupção vulcânica pode adquirir gradativamente todos os aspectos. Além disso, não contempla o vulcanismo subaquático.

Os materiais emitidos pelos vulcões vão-se acumulando, formando cones vulcânicos com diferentes composições e morfologia. Nas erupções efusivas, formam-se cones de lava consolidada, baixos e ocupando grandes áreas. Nas erupções explosivas, os cones são formados essencialmente pela acumulação de fragmentos sólidos chamados piroclastos.

FENÓMENOS PRECURSORES A UMA ERUPÇÃO VULCÂNICA

Sismos de pequena intensidade muito frequentes Vibrações de solo Emissão de vapor de água e de outros gases Abaulamentos e deformações dos cones vulcânicos

O MAGMA À SUPERFICIE

O tipo de erupção vulcânica está relacionado com vários factores como: composição da lava, temperatura a que se encontra e quantidade de gases dissolvidos.

Em relação à composição, normalmente, classificam-se as lavas de acordo com o seu teor em sílica.

A viscosidade também é uma propriedade comum a todos os fluidos, apresentando alguma resistência em fluir.

As lavas básicas têm composição semelhante à do basalto e possuem baixa viscosidade e a sua temperatura oscila entre 1100ºC e 1200ºC. Cerca de 80% das lavas expelidas são deste tipo e as erupções são de modo predominantemente efusivas.

As lavas ácidas apresentam temperaturas entre 800ºC e 1000ºC e são muito viscosas, fluindo mais lentamente. Os gases formados têm alguma dificuldade em libertarem-se e, por isso, provocam erupções extremamente violentas.

Às vezes, a lava solidifica parcialmente no topo da cratera ou fica em estado pastoso. Quando se dá a erupção, esses fragmentos são projectados, solidificando durante o seu trajecto pelo ar, acabando por cair. Esses fragmentos sólidos são designados por Piroclastos. Quanto mais violenta for a explosão, menores dimensões têm os piroclastos. De acordo com as suas dimensões os piroclastos classificam-se da seguinte forma:

TIPO DE SOLIFICAÇÃO DE LAVA

As lavas, conforme a sua composição e o tipo de arrefecimento (lento ou rápido) a que foram submetidas, podem apresentar à superfície aspectos muito variados: lavas encordoadas ou pahoehoe, lavas escoriáceas ou aa e lavas em almofada ou pillow-lava.

VULCANISMO RESIDUAL OU SECUNDÁRIO

Por vezes, a actividade vulcânica de uma região manifesta-se de um modo menos espectacular e violento, nomeadamente através da libertação de gases e/ou água a temperaturas elevadas. Estas manifestações constituem fenómenos de vulcanismo secundário,residual ou atenuado.

Nascentes termais- fontes de libertação de águas quentes, ricas em sais minerais. Águas magmáticas ou juvenis- fontes de libertação de águas quentes, resultantes da condensação do vapor de água que se liberta durante o arrefecimento do magma.

Fumarolas- fontes de libertação de vapor de água e eventualmente, outros gases. Designam-se sulfataras quando os gases emitidos são ricos em enxofre, e mofetas quando os gases emitidos são tóxicos (ex: CO2 e CO). Géiseres- emissões descontínuas de água e de vapor de água através de fracturas.

DISTRIBUIÇÃO GEOGRÁFICA DOS VULCÕES

A localização dos vulcões ocorre preferencialmente em fronteiras divergentes das placas litosféricas (zonas de rifte), fronteiras convergentes das placas litosféricas (zonas de subducção) e em zonas intraplacas.

Os fenómenos vulcânicos ocorrem quer nas zonas de fronteira entre placas tectónicas (vulcanismo interplacas) - zonas tectonicamente activas -, quer no interior das placas (vulcanismo intraplaca) - zonas tectonicamente estáveis.

Convergência de placas tectónicas – vulcanismo de subducção | 80% dos vulcões activos A colisão de duas placas obriga ao mergulho da placa mais densa, originando-se uma zona de subducção. A partir de certa profundidade, as condições de pressão e de temperatura induzem a fusão da placa em subducção, formando-se magma. Este tipo de magma, de origem pouco profunda, origina, geralmente, erupções do tipo explosivo. Exemplos: a colisão de duas placas oceânicas forma arcos de ilhas vulcânicas (Indonésia, Filipinas…); a colisão de uma placa oceânica com uma placa continental origina cadeias montanhosas costeiras com actividade vulcânica (Andes, Cintura Mediterrânea, Japão…)

Divergência de placas tectónicas – vulcanismo de vale de rifte | 15% dos vulcões activos O afastamento de placas tectónicas origina sistemas de fissuras na crosta, com milhares de quilómetros, através dos quais o magma ascende à superfície. Estes magmas, muitos deles com formação pouco profunda, originam, geralmente, erupções de tipo não explosivo – efusivas e/ou mistas. Exemplos: Dorsal ou Crista Médio-Oceânica e Rifte Valley Africano.

Intraplaca – vulcanismo intraplaca | 5% dos vulcões activos Este tipo de vulcanismo explica a existência de ilhas no interior de placas oceânicas e de alguns vulcões isolados no interior dos continentes. Neste caso, os magmas, cuja origem se pressupõe em zonas mais profundas do manto, desencadeiam, geralmente, erupções de tipo não explosivo – efusivas e/ou mistas. Exemplos: ilhas do Havai; vulcão Monte Camarões, situado na África Ocidental.

A BIOSFERA

A Terra está confinada a uma zona chamada biosfera que inclui todas as formas de vida e respectivos ambientes.

Diversidade BiológicaEntre os seres vivos, podemos distinguir várias diferenças:

Forma Tamanhos Comportamentos …

A isso chama-se diversidade. Se a diversidade deixasse de existir, poderia corresponder a uma catástrofe.

Existem vários tipos de diversidade:

Diversidade ecológica – Diferentes ecossistemas Diversidade de espécies – diferentes espécies encontradas em diferentes habitats. Diversidade genética – variedade genética dentro e entre populações da mesma

espécie.

Espécie - Conjunto de indivíduos morfologicamente semelhantes e que podem cruzar-se entre si e formar descendência fértil.

Organização BiológicaNa teia de interacções ao nível do ecossistema, a matéria circula de forma cíclica e

unidireccional.

Extinção e conservação de espéciesExtinção de espécies – As espécies interagem atrvés de relações tróficas. O desaparecimento de um dos elos pode interferir na dinâmica do ecissistema.

No passado, houve extinções de espécies em massa devido a factres climáticos e geológicos.

Actualmente, a intervenção humana tem contribuído para essa extinção. O ritmo actual de extinção é dez mil vezes superior do que há 600 milhões de anos .

Conservação de espécies

O ser humano necessita de conservar as espécies pois depende de muitas delas, nomeadamente para a fabricação de fármacos, industria, etc…

Em Portugal, por exemplo, tem-se feito a conservação da foca monge.

A criação de áreas protegidas permite preservar a riqueza dos territórios. Não basta apenas preservar a espécie, também é necessário preservar o seu habitat para que ela sobreviva.

A base celular da vida

Seres unicelulares – constituídos por uma única célula.

Seres pluricelulares – constituídos por várias células.

A Célula unidade de estrutura e função

Robert Hooke, em 1665, foi um dos primeiros a publicar estudos e observações realizadas ao microscópio.

Em 1885 surgiu a teoria celular:

A célula é unidade básica de estrutura e função dos seres vivos Todas as células provêm de células pré – existentes A célula é a unidade de reprodução, desenvolvimento e hereditariedade dos seres

vivos.

O aperfeiçoamento do microscópio permitiu um progresso considerável na concepção da estrutura da célula.

Organização celular

Constituintes básicos da célula

Água Moléculas orgânicas

o Glicidoso Lipidoso Proteinaso Ácidos nucleicos

Água Intervém nas reacções químicas Meio de difusão de muitas substâncias Regulador da temperatura Intervém nas reacções de hidrólise (quebra) Excelente solvente e veiculo para materiais nutritivos necessários às células e produtos

de excreção.

Compostos orgânicos Glicose – base das moléculas dos glícidos Ácidos gordos – entram na constituição dos lípidos Aminoácidos – constituintes básicos das proteínas Nucleótidos – constituintes básicos dos ácidos nucleicos

Através das reacções de condensação, os monómeros unem-se e formam cadeias maiores. Por cada ligação de dois monómeros é removida uma molécula de água.

Hidratos de carbono ou GlicidosSão compostos ternários (carbono, oxigénio e hidrogénio).

Monossacarídeos – unidades estruturais

Trioses (3 carbonos) Tetroses (4 carbonos) …

Oligossacarídeos – 2 a 10 moléculas de monossacarídeos

Exp: sacarose, maltose, lactose

Polissacarídeos – Hidratos de carbono formados por cadeias lineares ou ramificadas de muitos monómeros (exp: celulose, amido, glicogénio).

Importância dos Glicidos:

Função energética e estrutural

LípidosTêm fraca solubilidade em água, mas são solúveis em solventes orgânicos

Triglicerídeos:

Função de reserva 3 moléculas de ácidos gordos ligadas a uma de glicerol

Nos ácidos gordos saturados – todas as ligações são simples

Nos ácidos gordos insaturados – todas as ligações são duplas

Quanto maior o número de ligações, maior será a fluidez do lípido.

Fosfolípidos

Têm função estrutural

Zona hidrofóbica – cauda

Zona hidrofílica – cabeça

Molécula anfipática

Importância dos lípidos:

Reserva energética

Função estrutural Função protectora Função vitamínica e hormonal

ProteinasCompostos quaternários (carbono, oxigénio, hidrogénio e azoto)

Aminoácidos – são muitos, mas apenas 20 entram na constituição dos péptidos e das proteínas

Os aminoácidos estão ligados ao mesmo carbono, um grupo amina, um grupo carboxilo, um hidrogénio e um grupo R, que constitui a parte variável.

Péptidos:

2 moléculas de aminoácidos 1 ligação peptídica dá-se entre o grupo carboxilo de um aminoácido e o grupo

amina de outro

Polipéptidos – mais do que dois aminoácidos ligados. Por cada ligação peptidica forma-se uma molécula de água.

Proteinas

Constituídas por uma ou mais cadeias polipeptídicas Possuem uma estrutura tridimensional definida

Estrutura primária – Sequência de aminoácidos da cadeia polipetídica

Estrutura secundaria – Existem dois tipos, ambos determinados pelas pontes de H

- hélice – enrolamento da cadeia

Folha ß pregueada

Estrutura terciária – a cadeia com estrutura secundária enrola-se e dobra-se sobre si mesma, ficando globular.

Estrutura quaternária – várias cadeias polipeptídicas globulares organizam-se e interagem

O calor excessivo, radiações ou variações do pH pode levar a que as proteínas percam a sua conformação normal e função biológica – desnaturação.

Importância das proteínas:

Função estrutural Função enzimática Função de transporte Função imunológica Função motora Função reserva alimentar

Ácidos Nucleicos

Contêm a informação genética

Existem dois tipos:

Ácido desoxirribonucleico (DNA ou ADN) Ácido ribonucleico (ARN ou RNA)

Cada nucleótido de um ácido nucleico é constituído por 3 grupos diferentes:

Grupo fosfato Pentose Base azotada

Há 5 bases azotadas:

Adenina Timina Uracilo Citosina Guanina

A Adenina e guanina têm anel duplo

DNA RNAGrupo fosfato Grupo FosfatoDesoxirribose RiboseA, T, G, C A, U, G, C

Importância: Contêm a informação genética Intervêm na actividade celular Transmissão de informação genética de geração em geração.

OBTENÇÃO DE MATÉRIA PELOS SERES VIVOS

Dependem de outros seres para obter energia – seres heterotróficos

Dos seres unicelulares aos pluricelulares

Os alimentos passam por um pocesso digestivo que converte substâncias complexas em substâncias mais simples capazes de seres absorvidas pelos organismos.

Nos unicelulares, a digestão ocorre extracelularmente ou em órgãos específicos. Mas, mesmo nestes organismos, é nas células que as substâncias resultantes da digestão vão ser utilizadas.

Membrana plasmáticaA membrana plasmática mantém a integridade da célula e protege-a. É uma fronteira

entre o meio intracelular e o extracelular.

Composição química e estrutura

Complexos lipoproteicos. A proporção de lípidos e proteínas varia consoante o tipo de membrana. Os lipidos da menbrana são principalmente fosfolipidos.

Actualmente, o modelo que se considera é o de Singer e Nicholson.

Mantém a camada fosfolipidica Organização diferente das proteínas

É também designado por modelo do mosaico fluído. Existem proteínas extrínsecas ou periféricas localizadas à superfície com ligação fraca aos fosfolipidos, e proteínas intrínsecas ou integrais – penetram na bicamada.

Os glicolipidos e as glicoproteinas estão envolvidas em mecanismos de reconhecimento de substâncias do meio envolvente.

Transporte de materiais

A membrana permite a entrada e saída de substâncias. Ela tem permeabilidade selectiva pois facilita a passagem de substâncias e dificulta a passagem de outras.

Os mecanismos de troca são variados, podendo ser:

Transporte não mediado (sem ajuda das proteínas) Transporte mediado (com ajuda das proteínas especificas da membrana)

Ingestão, digestão e absorçãoApós a introdução de alimentos/substâncias na célula, processa-se a digestão.

Intervêm enzimas que são catalizadores biológicos, diminuindo a energia gastas.

A digestão pode ocorrer:

No interior da célula – digestão intracelular Fora da célula – digestão extracelular

Digestão intracelular

A digestão ocorre no interior de vacuolos digestivos resultantes da fusão de vesículas endocíticas com lisossomas. Nos lisossomas, actuam as enzimas que decompõem as moléculas. Estas moléculas passam para o citoplasma e os resíduos são expulsos por exocitose.

Digestão extracelular

Nos fungos, a digestão é extracelular e extracorporal. As hifas lançam enzimas digestivas para o substrato, dando-se a disgestão deste. Posteriormente, através das hifas, absorvem as moléculas resultantes.

O tubo digestivo pode ser incompleto, com uma única abertura (planaria), ou completo, com 2 aberturas: a boca e o ânus.

Na escala animal, verificase um aumento progressivo da complexidade de organização do tudo digestivo, possibilitando uma utilização cada vez mais eficiente dos alimentos.

Obtenção da matéria pelos seres autotróficosNo que respeita à autotrofia, a fotossíntese é o principal processo envolvido. Pode

ocorrer, em menor escala, a quimiossíntese em que os seres vivos utilizam energia química em vez da energia luminosa para obterem matéria orgânica a partir da matéria mineral.

Fotossintese – seres fotoautotróficos (plantas, algas, algumas bactérias)

Quimiossíntese – seres quimioautotróficos (algumas bactérias, por exemplo fixadoras de azoto).

ATP – Fonte de energia nas célulasA energia proveniente não pode ser directamente utilizada pelas células. Para isso,

existe a adenosina trifosfato (ATP) para onde a energia é transferida e se torna a fonte de energia que as células necessitam. Esta moléculas de ATP são facilmente hidrolisadas.

A reacção de hidrólise de ATP é exoenergética – liberta energia

A reacção de fosforilação é endoenergética – consome energia.

Fotossíntese

A água e o dióxido de carbono captados e a luz são absorvidos pelas clorofilas existentes na folha.

Estes compostos são convertidos em compostos orgânicos, oxigénio e água.

Os pigmentos fotossintéticos absorvem a luz e são essenciais para o processo fotossintético.

Captação da energia luminosaDevido ao comportamento dos pigmentos fotossintéticos face Às diferentes radiações,

a luz pode seguir percursos diferentes.

As clorofilas absorvem principalmente as radiações do espectro visível.

Os carotenóides absorvem readiações do violeta – azul do espectro.

As radiações com comprimento de onda da zona verde, são reflectidas, por isso vemos as folhas de cor verde.

Sendo o oxigénio um dos produtos da fotossíntese, a sua libertação em maior ou menor quantidade, revela a maior ou menor intensidade fotossintética – Engelmam (18882).

Mecanismos da FotossínteseNos seres fotossintéticos, ocorre:

Produção de oxigénio proveniente da água Captação e dióxido de carbono que intervém na formação de compostos orgânicos,

mesmo na obscuridade se previamente houve um período de iluminação suficiente.

Fases da fotossíntese:

Fotoquímica – as reacções dependem directamente da luz Quimica – não depende directamente da luz

Fase fotoquímica:

Energia luminosa absorvida pelos tilacoides Realização de reacções de oxirredução (oxidação da água e redução de moléculas

receptoras de H.

O oxigénio é libertado

Forma-se TH2

Fase química:

O dióxido de carbono reage com 5 carbonos no estroma Desta fixação resultam 3 caronos e cada um sofre redução atrav+es dos hidrogénios

transportados pela TH2 formada anteriormente Formam-se trioses a partir das quais se formam moléculas mais complexas como a

glicose. Uma parte das trioses vai para regeneração de moléculas receptoras de dióxido de

carbono.

Apesar de a fase química não depender directamente da luz, depende da fase fotoquímica para obter energia proveniente do ATP formado.

Quimiossíntese

Os seres quimiossintéticos produzem compostos orgânicos a partir do carbono (fonte). Mas a fonte de electrões não é a água, mas sim substâncias como o sulfureto de Hidrgénio e o amoníaco.

Existem 2 fases:

1ª

Ocorrem reacções de oxirredução Forma-se TH2

Há mobilização de energia para a síntese de ATP

2ª

Formam-se compostos orgânicos a partir do dióxido de carbono Intervêm substâncias formadas na 1ª fase (TH2) e ATP como energia

Exps: bactérias nitrificantes, bactérias sulfurosas

Apesar deste processo representar uma pequna fracção na produção de compostos orgânicos, as bactérias quimiossitéticas são importantes. Por exemplo, as bactérias fixadoras de azoto que produzem compostos para a nutrição das plantas.

DISTRIBUIÇÃO DA MATÉRIA

O transporte nas plantasAo nível da estrutura, podem considerar-se dois grandes grupos de plantas:

Não vasculares – não têm verdadeiros tecidos condutores (hepáticas e musgos) Vasculares – com tecidos vasculares

O movimento de solutos orgâncos e inorgânicos no interior da planta através de tecidos condutores, chama-se translocação de solutos.

Seiva bruta – água e substâncias minerais dissolvidas

Seiva elaborada – sunbstâncias orgânicas produzidas nas células fotossintéticas (floema)

Sistemas de transporte

Raíz Caule

Folha

Xilema – Lenho ou tecido traqueano. Os elementos são os vasos xilémicos constituídos por células mortas. Têm uma substância impermeável nas paredes – a lenhina.

Floema – Liber ou tecido crivoso. Os elementos condutores são os tudos crivosos constituídos por células vivas e tem as paredes com orificos (placas crivosas). Existem também outro tipo de células, as células de companhia que são células vivas com actividade importante no funcionamento dos tubos crivosos.

O sistema radicular

Fixação da planta Captação de água e sais minerais Captação selectiva de nutrientes

Sistema caulinar

Suporte às folhas

Transporte da seiva xilémica e floémica

Ambos também desempenham função de reserva

Sistema foliar

Epiderme Mesofilo Lacunas (espaço/orifícios no mesofilo) Estomas – localizam-se na epiderme das folhas

Os estomas são constituídos por: Células oclusivas ou células guarda Ostíolo Câmara estomática

Fazem as trocas gasosas

A cutina protege as folhas da dessecação.

Absorção de água e solutos pelas plantasA maior parte da água e solutos são absorvidos pela raiz.

A eficiência dessa captação deve-se à presença de pêlos radiculares que aumentam a superfície de contacto.

Dentro das células da raiz, a concentração de soluto é maior do que no exterior o potencial de água é maior n exterior, logo a água entra por osmose para a raiz.

Os iões minerais que estão na solução do solo em concentração elevada, entram por difusão simples através da membrana das células.

Por vezes as raízes acumulam muitos iões minerais. Nestas condições o movimento faz-se contra o gradiente, ou seja, por transporte activo.

O transporte activo – elevada concentração de soluto junto à raiz, leva a água a passar por osmose até ao xilema Seiva xilémica

99% de água e iões

Transporte no xilema

Hipótese da pressão radicularA acumulação de água nos tecidos da raiz provoca o aumento da pressão radicular que

força a água a subir no xilema.

Por vezes, a pressão é tão elevada que a seiva chega às folhas, provocando gutação.

Hipótese da tensão – coesão – adesão

Transpiração

A água sai das folhas Cria-se uma pressão negativa Esta pressão/tensão, puxa a água dos vasos do xilema

Coesão e adesão

Devido a forças de coesão e adesão, as moléculas de água mantêm-se unidas (pontes de hidrogénio) umas às outras (coesão) e aderem às paredes dos vasos (adesão).

Entrada de água que vem do solo

A ascensão de água cria um défice de agua no xilema da raiz entra mais água

Este tipo de transporte não envolve energia.

Controlo da transpiraçãoÉ controlado pelos estomas.

Célula túrgida – abertura do estoma

Célula sem água – fecho dos estomas

Factores que fazem variar a turgescência das células guarda:

Intensidade luminosa Concentração de dióxido de carbono pH Concentração de iões

Transporte no floema

Hipótese do fluxo de massaO transporte ocorre em consequência de um gradiente de concentração de sacarose

que se estabelece entre uma fonte, órgão onde o açúcar é produzido ou mobilizado a partir de reservas, e um recebedor, órgão da planta onde o açúcar é consumido em reserva.

O transporte nos animaisEsponjas hidras e corais não têm sistema de transporte especializado.

Sistemas de transporteDependem do grau de complexidade que os animais apresentam.

Nos gafanhotos e outros insectos, os sistema de transporte é por vaso dorsal que possui câmaras contrácteis no abdómen que correspondem a um coração tubular.

Quando se contrai, o sangue vai para a aorta dorsal que se estende até à cabeça.

O sangue sai da aorta dorsal por pequenos vasos e vai para as lacunas corporais, banhando os tecidos.

Quando as câmaras contrácteis relaxam, o sangue regressa a essas câmaras pelos ostíolos que existem na sua parede.

Na minhoca existe um vaso dorsal e outro ventral que se ligam por vasos laterais.

Na parte de trás do vaso dorsal existem vasos laterais chamados vasos aórticos ou corações laterais, que têm zonas contrácteis. Estes vasos ramificam-se, banhando os outros tecidos.

Existem dois tipos de transporte:

Aberto – o sangue abandona os vasos e passa para os espaços, lacunas, fluindo directamente para as células.Não há distinção entre sangue e fluido intersticial – hemolinfa.

Exp: artrópodes, moluscos.

Fechado – todo o percurso do sangue faz-se dentro de vasos.

Num sistema aberto, o sangue flui mais lentamente e os anmais que o possuem têm movimentos lentos e taxa metabólica baixa.

O transporte nos vertebrados

Com excepção do peixe, que tem circulação simples, ou seja, o sangue só passa uma vez no coração, todos os outros vertebrados têm circulação dupla.

Animais com circulação dupla apresentam:

Circulação pulmonar – o sangue venoso sai do coração e vai aos pulmões onde é oxigenado e volta, pelas veias pulmonares, ao coração.

Circulação sistémica – o sangue arterial sai do coração, dirige-se a todos os órgãos e regressa venoso à aurícula direita.

A circulação dupla é mais eficiente.

Nos peixes, o coração tem duas cavidades: uma aurícula e um ventrículo.

O sangue venoso entra na aurícula A contracção auricular impele o sangue para o ventrículo O sangue é bombeado para as brânquias onde recebe oxigénio Parte para todas as partes do corpo

Nos anfíbios o coração tem 3 cavidades: 2 auriculas e um ventrículo. A circulação é dupla.

Na aurícula direita entra sangue venoso e na aurícula esquerda entra sangue arterial. Por contracção das aurículas, o sangue passa para o único ventrículo. As aurículas não se contraem simultaneamnte o que faz com que o sangue pouco

oxigenado vá para o circuito pulmocutâneo e a maior parte do sangue oxigenado vai para o cicuito sistémico.

Dada à ocorrência de uma pequena mistura de sangues , embora a circulação seja dupla, é incompleta.

Nos mamíferos o coração tem 4 cavidades: 2 auriculas e 2 ventrículos.

Não há mistura de sangues Circulação dupla e completa

O coração é constituído por um tecido pulmonar: o miocárdio, que é irrigado por artérias coronárias.

Sístole – movimento de contracção

Diástole movimento de relaxamento

As artérias têm paredes fortes e elásticas.

As veias apresentam paredes mais finas e têm maior diâmetro que as artérias.

Os capilares têm paredes muito finas constituídas por uma única camada de células.

Fluidos circundantes – sangue e linfaA parede muito fina dos capilares facilita a troca de substâncias entre o sangue e o

fluido intersticial.

É para a linfa intersticial que as células lançam produtos resultantes do seu metabolismo.

A linfa é lançada na corrente sanguínea em veias que abrem na veia cava superior.

Estes fluidos intervêm e asseguram várias funções vitais, como:

Transporte de nutrientes até ás células. Transporte de oxigénio até às células Remoção de produtos das células

Transporte de hormonas Defesa do organismo através dos leucócitos

TRANSFORMAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE ENERGIA PELOS SERES VIVOS

Utilização dos materiais que chegam às células

Metabolismo celular – transferência de energia e conjunto de reacções químicas nas células.

Anabolismo – reacções químicas que conduzem à síntese de moléculas complexas a partir de moléculas simples. – reacção endoenergética.

Catabolismo – Reacção de degradação de moléculas complexas em moléculas mais simples. – Reacção exoenergética.

Aerobiose – presença de Oxigénio

Anaerobiose – Ausência de oxigénio

Reacções catabólicas: fermentação e respiração aeróbia 

As leveduras degradam moléculas como a glicose, libertando-se energia, sendo uma parte mobilizada na produção de ATP e outra que se dissipa sob a forma de calor. Esta mobilização de energia de compostos orgânicos pode ser efectuada em meio anaeróbio por fermentação ou em meio aeróbio por respiração aeróbia. Através da fermentação, a degradação da glicose origina álcool etílico ou etanol (composto orgânico ainda muito rico em energia) e dióxido de carbono. Através da respiração aeróbia, a degradação da glicose é praticamente completa, originando-se dióxido de carbono e água, moléculas simples pobres em energia. A respiração aeróbia proporciona mais energia às leveduras do que a fermentação, levando à síntese de mais moléculas de ATP.

Respiração aeróbia - Tipo de respiração em que os alimentos, geralmente hidratos de carbono, se oxidam completamente, originando dióxido de carbono e água, com libertação de energia química, num processo que necessita de oxigénio atmosférico.

Glicólise - Quebra da glicose em ácido pirúvico com libertação de energia, decorrendo este processo no hialoplasma da célula sob controlo enzimático.

A fermentação é o processo mais simples e primitivo de obtenção de energia e ocorre no citoplasma das células, compreendendo duas etapas: - glicólise -> conjunto de reacções que degradam a glicose até piruvato; - redução do piruvato -> conjunto de reacções que conduzem à formação dos produtos da fermentação. A figura representa os fenómenos que ocorrem na glicólise.

Fermentação alcoólica e fermentação láctica

A fermentação é um dos processos catabólicos que ocorre na ausência de oxigénio. Existem vários tipos de fermentação mas só vamos considerar a fermentação alcoólica, que pode

ocorrer nas leveduras e a fermentação láctica, efectuada, por exemplo pelos bacilos lácteos.

A redução do ácido pirúvico (piruvato), em condições de anaerobiose, faz-se pela acção do NADH, formado durante a glicólise, e pode conduzir à formação de diferentes produtos. Dada a sua relevância económica e frequência de ocorrência, destacam-se a fermentação

alcoólica e a fermentação láctica, que se representam a seguir.

Fermentação alcoólica - Na fermentação alcoólica, devido a processos de descarboxilação do ácido pirúvico, obtêm-se, como metabólitos finais, dióxido de carbono e etanol, uma molécula de álcool. O rendimento energético da fermentação alcoólica é de duas moléculas de ATP produzidas durante a glicólise.

Fermentação láctica - Na fermentação láctica, o ácido pirúvico é reduzido, obtendo-se ácido láctico. O rendimento energético dafermentação láctica é de duas moléculas de ATP produzidas durante a glicólise.

Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico

O Ciclo de Krebs ou ciclo do ácido cítrico é um conjunto de reacções (que ocorrem na matriz da mitocôndria) que conduz à oxidação completa da glicose, mediado por um conjunto de enzimas de onde se destacam as descarboxilases e as desidrogenases.

Cadeia transportadora de electrões e fosforilação oxidativa

As moléculas de NADH e FADH2, formadas durante as etapas anteriores da respiração , transportam electrões,que vão, agora, percorrer uma série de proteínas. Estas proteínas aceptoras de electrões constituem a cadeia transportadora de electrões ou cadeia respiratória e encontram-se ordenadas na membrana interna das mitocôndrias, de acordo com a sua afinidade para os electrões.

Respiração aeróbia

À medida que as células evoluíram, as suas necessidades energéticas foram aumentando. Nas células eucarióticas surgiram organelos especializados, as mitocôndrias, capazes de realizar a oxidação completa do ácido pirúvico obtido na glicólise, originando compostos muito simples: água e dióxido de carbono. A designação de respiração aeróbia resulta do facto de este processo só ocorrer na presença de oxigénio.

Comparação entre o rendimento energético da respiração aeróbia e da fermentação

A respiração aeróbia tem um rendimento bastante elevado, quando comparado com o processo de fermentação. O saldo energético de 36 ATP da respiração aeróbia suscita alguma controvérsia relacionada com o NADH formado durante a glicólise e que é incapaz de transpor a membrana mitocondrial. O processo de transferência dos electrões para a matriz mitocondrial pode variar, o que vai afectar a quantidade de ATP que se forma por fosforilação oxidativa. Assim, poderão constituir-se 2 ou 3 ATP por cada molécula de NADH. No caso de se formarem apenas 2 ATP, o saldo final, dado que se trata de 2 NADH, será de 36 ATP; se se formarem 3 ATP, será de 38 ATP.

Trocas gasosas nos animais

A espécie dos animais possui superfícies respiratórias que garantem que a quantidade de oxigénio difundido satisfaça as necessidades de todas as células do organismo. Portanto existe uma camada que denomina se superfície respiratória onde a estrutura se realiza a difusão dos gases entre o organismo e o meio que os envolve, e hematose um processo que é executado nessa função de trocas gasosas com o ar atmosféricas.

Mas a difusão pode ocorrer directamente entre superfície respiratória e as células: difusão

directa, os insectos têm esses tipos de difusão ou difusão indirecta que pode ser realizada na

superfície respiratória e o liquido circulante nos outros animais.

Tegumento como superfície respiração.

Os animais como minhoca ou planaria e outras espécies semelhantes podem utilizar como

superfície respiratória os seus tegumentos. Não necessitando de realizar as trocas gasosas

numa superfície específica, essas espécies possuem os tegumentos hidratados que são muito

finos e suficientemente extensa para realizar esta função excelente e eficaz, essa tarefa é

designado por hematose cutânea. A distribuição dos gases até ás células é executada através

da circulação sanguínea, pois o tegumento é muito vascularizado, sendo por isso é uma

difusão indirecta. Os animais aquáticos fazem a sua hematose através de brânquias são

extensões da superfície corporal como no caso dos peixes ósseos estão inseridas em cavidades

designadas por cavidades branquiais protegidas por uma placa óssea, este cavidade ligas se

com o exterior a favor de fenda oracular

Cada brânquia é suportada por um arco ósseo que ao fim constituída por duas fiadas de

filamentos branquiais subdivididos em números lamelas branquiais, dentro de cada lamela

branquial existe uma rede de capilares sanguíneos, o sangue movimenta neste capilares

hematose branquial, assim a difusão dos gases é indirecta.

O que torna as brânquias eficazes nas trocas gasosas.

A água só possui pouco oxigénio disponível, existe oxigénio no ar mais de que a água, e

branquiais são muito eficiente na realização de hematose possuem grandes superfícies que

são bastante finas e irrigadas, que no sentido de circulação de água é oposto ao sentido do

movimento do sangue, este é designado por mecanismo de contracorrente, brânquias permite

que em qualquer ponto de contacto entre o sangue e a água esta possua constantemente

concentração superior de oxigénio relativamente ao sangue facilitando a difusão ao longo do

percurso e contribuindo para que o sangue que circula nas lamelas fica mais enriquecido em

oxigénio, é o mecanismo tão eficaz para os animais aquáticos, retira 80% de oxigénio

dissolvido no transporte.

Traqueias como superfície respiratória.

Refirimos o Gafanhoto um insecto que possui um inúmeros de tubos ramificados através do

corpo ligados a sacos que contém o ar designado por traqueia subdividindo os tranquilos os

tubos mais finos e conduz o ar directamente para as células do organismo, onde decorrem as

trocas gasosas hematose traqueal é a difusão directa. Os tranquilos são fechadas e contém um

líquido que quando, que quando o animal esta activo e necessita de utilizar mais oxigénio, e

passa para as células dos seu corpo, permitindo permitido aumentar a taxa de difusão do

oxigénio, porque difunde-se mais rapidamente no ar do que nos líquidos. O animal tem de

contribuir o seu sucesso na planeta terra, a favor de traqueias serem interna permitem reduzir

bastante perda de água do organismo no insecto.

Interpretar pulmões como superfície respiratória

O pulmões uma espécies dos sacos ocos que os vertebrados terrestres possuem para realizar

as trocas gasosas, são semelhantes todos animais mas têm grau diferentes. Na anfíbia

subdivisão pulmonar vai aumentando nos anfíbios para os répteis fim para os mamíferos

permitindo que a área da superfície respiratória aumenta o seu volume, e realizando em

condição nas trocas gasosas. No sistema respiratório do homem, os pulmões são constituídos

por milhares de alvéolos que enchem e esvaziam periodicamente, permitindo trocas do ar que

se encontra dentro de dos alvéolos como trocas gasosas entre o sangue dos capilares que os

envolvem, difusão indirecta.

O volume de caixa torácica, por alargamento dos pulmões e entrada do ar, a contracções dos

músculos do diafragma intercostais é o relaxamento dos mesmos músculos que permite a

diminuição de volume da caixa e a saída ar dos pulmões. Nas aves o sistema respiratório é

diferente, pois apesar de ser constituído estes

têm tem uma diferente estrutura, são constituído por um conjunto de tubo designado por

parabrônquios onde ocorre hematose difusão indirecta, vinculado aos pulmões onde existe

um conjunto de sacos aéreos estes sacos são reservatório do ar no corpo de aves menos denso

o que facilita o seu locomoção, e ar entra para o sacos aéreos posteriores e só depois passa

para pulmões continuando para os sacos aéreos anteriores e por fim para exterior, é um

processo de renovação completa do ar que é muito eficaz nos aves.

Regulação nervosa nos animais 

No sentido de responder, rapidamente, às alterações do ambiente e de manter o equilíbrio do seu meio interno, os animais desenvolveram um conjunto de células, tecidos e órgãos especializados, que constituem o sistema nervoso. Através do sistema nervoso, os organismos, não só comunicam com o meio exterior, como reagem a alterações desse meio.

Os órgãos do sistema nervoso podem agrupar-se em dois importantes conjuntos SNC (centros nervosos) e SNP. O sistema nervoso central (SNC) é constituído por encéfalo (protegido pela caixa craniana) e medula espinal (protegida pelas vértebras) – onde se organizam e interpretam as informações. O sistema nervoso periférico (SNP) é constituído por nervos e gânglios nervosos – transmite informações dos órgãos sensoriais para os centros nervosos e destes para os órgãos efectores. De entre os nervos podem destacar-se os nervos cranianos (com origem no encéfalo) e os nervos raquidianos, com origem na medula espinal. Um nervo é constituído por vários grupos de feixes de fibras nervosas e cada fibra nervosa é formada por um prolongamento citoplasmático (axónio) de uma célula nervosa – neurónio.

Constituintes do sistema nervoso; sistema nervoso central (SNC) e sistema nervoso periférico (SNP).

A maior parte das acções que realizamos são desencadeadas por estímulos, que são sinais detectáveis de natureza diversa. As estruturas do sistema nervoso que captam os estímulos têm o nome de receptores sensoriais, e podem encontrar-se na pele, nos olhos, nos ouvidos e em órgãos internos do corpo. A estimulação dos receptores sensoriais desencadeia nesses receptores mensagens nervosas que são conduzidas aos centros nervosos, onde são interpretadas. As decisões são transmitidas aos órgãos efectores que realizam a resposta. As estruturas que realizam a resposta, em consequência de uma mensagem nervosa que recebem, têm o nome de efectores (ex: músculos, glândulas endócrinas). Para que a mensagem nervosa seja transmitida é necessário que possa passar de neurónio em neurónio. A zona de comunicação entre dois neurónios tem o nome de sinapse. Globalmente pode referir-se que o SNP recebe informações captadas pelos receptores sensoriais, que são conduzidas pelos nervos sensitivos aos centros nervosos. Nele também circulam informações, conduzidas pelos nervos motores, provenientes dos centros nervosos para os órgãos efectores.

As acções voluntárias - que dependem da nossa vontade, contrariamente às acções reflexas, estão sob o controlo consciente do cérebro, ao contrário das acções involuntárias ou actos reflexos, respostas automáticas a estímulos do meio (que se realizam sem termos consciência disso) estão sob o controlo da medula espinal. As estruturas implicadas na realização de um acto reflexo constituem um arco reflexo.

Unidade básica do sistema nervoso: o neurónio

No sentido de responder, de forma rápida, às alterações do ambiente e de manter o equilíbrio do seu meio interno, os animais desenvolveram um conjunto de células, tecidos e órgãos que

constituem o sistema nervoso. A unidade básica deste sistema é a célula nervosa – neurónio.

Como ocorre a transmissão do impulso nervoso?

Os neurónios são células altamente estimuláveis, capazes de detectar pequenas variações do meio, em resposta às quais se verifica uma alteração eléctrica, o impulso nervoso, que percorre as suas membranas.

A informação que circula ao longo dos neurónios designa-se por influxo nervoso, ou impulso nervoso e considera-se que este tem uma natureza electroquímica. Isto significa que o impulso nervoso resulta de modificações que são, simultaneamente, químicas e eléctricas. Num neurónio não estimulado, a diferença de potencial é constante e cerca de -60 mV, sendo expresso negativamente para lembrar que o interior da membrana é negativo em relação ao exterior. Potencial de repouso - diferença de potencial eléctrico entre as duas faces da membrana de um neurónio em repouso. Este estado é consequência de uma permeabilidade muito desigual da membrana a determinados iões. Quando ocorre um estímulo há uma modificação local do potencial da membrana, designada por potencial de acção. O potencial de acção corresponde a uma inversão acentuada e localizada da polarização da membrana no compartimento celular tornado positivo em relação ao exterior. A onda (sucessão) de despolarização e repolarização constitui o impulso nervoso. Este impulso bioeléctrico prossegue, ocorrendo assim a propagação da mensagem nervosa até ao fim do axónio. A propagação faz-se num único sentido, das dendrites para o axónio. Nos neurónios dos vertebrados (baixo), a despolarização só se verifica em determinados pontos, não sendo necessário percorrer toda a extensão da membrana. A rápida propagação do impulso nervoso nos vertebrados deve-se à bainha de mielina que recobre os axónios. O isolamento dos axónios pele baínha de mielina apresenta interrupções (nódulos de Ranvier), nas quais a superfície do axónio fica exposta. A despolarização ocorre apenas nos nódulos de Ranvier e o impulso salta de um nódulo para o seguinte, o que faz com que a velocidade de propagação seja elevada.

Como é transmitida a mensagem nervosa de um neurónio para outra célula?

A passagem do impulso nervoso de um neurónio para outro faz-se através das sinapses

Numa sinapse existe um espaço sináptico que separa a célula pré-sináptica (III) (que transmite a informação) da pós-sináptica (II) (que a recebe). As vesículas sinápticas armazenam neurotransmissores (I) - substâncias produzidas pelos neurónios. As vesículas fundem-se com a membrana e descarregam o seu conteúdo na fenda sináptica. Os neurotransmissores ligam-se a receptores da membrana da célula seguinte (pós-sináptica), desencadeando o impulso nervoso, que assim continua a sua propagação. Numa sinapse neuromuscular o neurotransmissor é a acetilcolina, que é responsável pela contracção muscular. O percurso do impulso nervoso no neurónio é sempre no sentido dendrite --> corpo celular --> axónio. A região de passagem do impulso nervoso de um neurónio para a célula adjacente chama-se sinapse.

Regulação hormonal nos animais

O sistema nervoso trabalha em estreita cooperação com o sistema hormonal. O sistema hormonal é responsável pela produção de substâncias que constituem verdadeiras mensagens químicas – as hormonas. As hormonas são moléculas orgânicas produzidas por glândulas endócrinas, localizadas em diversas regiões do organismo.

Hormonas - Substâncias produzidas pelos seres vivos que actuam sobre o crescimento, a diferenciação, o metabolismo, a função digestiva e o equilíbrio homeostático. Em geral, actuam à distância, longe do seu ponto de origem. Nos animais as hormonas são segregadas, pelas glândulas endócrinas, na corrente sanguínea, que as transporta para o local de actuação

(apesar de circularem no sangue por todo o organismo, as hormonas apenas actuam nas células-alvo, com receptores específicos). .

Complexo hipotálamo-hipófise | integração neuro-hormonal

Os sistemas nervoso e hormonal interagem (através do complexo hipotálamo-hipófise) na coordenação dos organismos. A interacção dos sistemas nervoso e hormonal assegura respostas adequadas às solicitações internas e externas.

Como respondem os animais às variações da temperatura do meio externo?

Os seres vivos são continuamente afectados por instabilidades e imprevisibilidades do meio externo, como as variações da temperatura. No entanto, é importante que a temperatura corporal de certos animais se mantenha dentro de certos limites, pois esta influencia as reacções metabólicas.

Os animais endotérmicos aumentam a taxa de respiração, quando há um abaixamento da temperatura do meio, para aumentarem o calor metabólico e manterem, a temperatura corporal.

Como actua um sistema de regulação?

Podemos comparar o processo de controlo da temperatura ao processo dos electrodomésticos munidos de termóstato. O mecanismo do termóstato, designado retroacção negativa, funciona de forma a que uma modificação na temperatura ambiental num certo sentido desencadeie uma resposta correctiva em sentido oposto.

Também ocorrem situações em que um desvio em relação ao ponto de ajuste desencadeia uma resposta que corresponde a um aumento desse desvio. Trata-se, neste caso, de um processo de retroacção positiva.

Retroacção negativa - Por retroacção negativa entende-se o processo em que a partir de um estímulo, que causa uma alteração, é gerada uma resposta que cancela a acção desse estímulo. Retroacção positiva - A retroacção positiva é o processo em que a acção produzida por um estímulo original é amplificada pela resposta gerada.

Controlo dos mecanismos de termorregulação

Os mecanismos de termorregulação são desencadeados pelo hipotálamo (Figura Porto Editora) que, vai operar como um termóstato. É um sistema bastante complexo, no qual interferem diferentes órgãos do sistema nervoso.

Termorregulação - A regulação da temperatura corporal é um processo de importância vital para todos os seres vivos, já que é um factor determinante na sua homeostasia interna, nomeadamente na manutenção da taxa de metabolismo celular e na manutenção da integridade do organismo. A temperatura condiciona diversos processos biológicos, como a actividade enzimática, a permeabilidade das membranas celulares, a taxa das trocas respiratórias, a produção de energia a nível celular, a produção de espermatozóides e o comportamento (grau de actividade) dos indivíduos, entre muitos outros processos.

Osmorregulação em Vertebrados

Neste caso os fluidos corporais são hipertónicos em relação ao meio, o que desloca a água, por osmose, para o interior do corpo, apesar da presença de mucos, escamas, etc.

Assim, estes animais não bebem água, possuem glomérulos muito desenvolvidos e eliminam grande quantidade de urina muito diluída (hipotónica).

No entanto, este facto acarreta a perda de sais, pelo que nos peixes ósseos existem células especializadas nas brânquias, que transportam activamente sais para o corpoAmbiente de água doce Coloca-se aqui o problema inverso, ou seja, os fluidos corporais são hipotónicos em relação ao meio, tendendo o animal para a perda de água por osmose.

Os glomérulos são muito reduzidos ou mesmo ausentes, formando pouca quantidade de urina isotónica com o meio (hipertónica em relação á dos peixes de água doce).

Como compensação, estes animais engolem grande quantidade de água mas como esta é salgada excretam activamente grandes quantidades de sal, por células especializadas nas brânquias. Aves e répteis marinhos apresentam glândulas do sal que abrem no bico e que secretam activamente sais.

Ambiente de água salgada

Na maioria dos vertebrados terrestres os rins actuam juntamente com a pele, pulmões e sistema digestivo para realizar a osmorregulação:

Anfíbios - apresentam mecanismos osmorreguladores muito semelhantes aos dos peixes de água doce, produzindo urina hipotónica e reabsorvendo sais activamente através da pele;

Répteis – reabsorvem grandes quantidades de água e sais nos nefrónios mas a urina é isotónica com o plasma;

Aves/mamíferos - a reabsorção de água é tão grande que se produz urina hipertónica em relação ao plasma (por vezes mais de 8 vezes mais concentrada).

Este facto resulta do nefrónio destes animais apresentar ansas de Henle muito longas e que penetram fundo na medula, onde o meio intersticial tem elevada pressão osmótica, atraindo grande quantidade de água para fora do tubo. Nas aves a ansa de Henle é mais curta mas a cloaca reabsorve, ainda, alguma água. Alguns mamíferos não bebem água, utilizando apenas a água metabólica e a dos alimentos.

Fonte: curlygirl.no.sapo.pt

Hormonas vegetais ou fito-hormonas

O crescimento e o desenvolvimento das plantas são fortemente influenciados por estímulos como a luz, a gravidade, a temperatura e o contacto com outras plantas ou com qualquer objecto. Como resposta a esses estímulos, determinados órgãos executam movimentos variados.

Hormonas vegetais ou fito-hormonas - Contrariamente às hormonas animais, as hormonas vegetais são, geralmente, sintetizadas por células não especializadas. Os seus efeitos são variáveis, não induzindo uma resposta sempre idêntica, dependendo a sua acção de diversos factores, quer intrínsecos à planta, quer provenientes do meio ambiente. Diversas hormonas vegetais têm sido produzidas em laboratório, sendo aplicadas artificialmente nas culturas, de forma a obter efeitos desejados, como indução da floração, promoção do crescimento ou formação de frutos, entre diversos outros. Embora existam diversos esquemas de classificação das hormonas vegetais, elas podem ser agrupadas em cinco grupos principais: auxinas, giberelinas, citocininas, etileno e inibidores.

Conhecer hormonas vegetais

Replicação do DNA

A informação das característica genéticas de um ser vivo encontra-se codificada na sequência de nucleótidos do DNA, pelo que, quando um progenitor transmite as suas características genéticas aos seus descendentes, necessariamente ter-lhe-á de fornecer uma cópia do seu DNA. O mecanismo biológico que permite a formação de cópias de DNA chama-se replicação. A replicação consiste na formação de duas cadeias-filhas de DNA a partir da cadeia progenitora, permitindo deste modo não só a transmissão das características hereditárias, como a sua conservação.

A replicação é um processo semiconservativo, pois cada uma das duas cadeias-filhas formadas contém uma cadeia polinucleotídica da dupla cadeia progenitora. Na hipótese de replicação semiconservativa podem considerar-se várias etapas:

As duas cadeias da dupla hélice na presença de enzimas específicas, DNAhelicases, separam-se por ruptura das ligações por pontes de hidrogénio;

Cada uma dessas cadeias serve de molde à formação de uma cadeia complementar, sendo utilizados nucleótidos que existem livres na célula;

Formam-se, simultaneamente, duas cadeias de desoxirribonucleótidos de acordo com a regra das bases complementares. Os novos nucleótidos, à medida que se vão colocando, ligam-se por acção enzimática à desoxirribose do nucleótido anterior, desenvolvendo-se duas cadeias complementares das duas cadeias originais, sendo cada cadeia antiparalela em relação à que lhe serviu de molde.

As reacções de condensação ordenada de nucleótidos processam-se no sentido 5’ 3’, crescendo as duas cadeias em sentidos opostos.

Quando o processo de replicação termina estão formadas duas moléculas de DNA idênticas entre si e idênticas à molécula original.

A figura – 1 esquematiza este processo de replicação semiconservativa.

Síntese proteica

A síntese de uma proteína é um mecanismo complexo, que se inicia no núcleo e termina no citoplasma, ao nível dos ribossomas. Neste mecanismo estão envolvidos dois processos: a transcrição e a tradução. Entre a transcrição e a tradução, nos seres eucariontes, ocorre uma etapa importante – o processamento, ou maturação, do RNA.

Para que a transcrição tenha início é necessário que um determinado segmento da dupla hélice de DNA se desenrole. UMA das cadeias de DNA expostas serve de molde para a síntese de mRNA, que se faz a partir dos nucleótidos presentes no nucleoplasma. Este processo é mediado por um complexo enzimático, destacando-se a RNApolimerase.

A transcrição termina quando a RNApolimerase encontra um tripleto de finalização. Nesta altura a cadeia de RNA sintetizada desprende-se da molécula de DNA, que volta a emparelhar com a sua cadeia complementar, refazendo-se a dupla hélice.

Nos seres eucariontes o RNA sintetizado sofre um processamento, ou maturação, antes de abandonar o núcleo. Durante este processo, diversas sessões do RNA inicialmente transcritas, são removidas. Estas porções são chamadas intrões. As porções não removidas – exões – ligam-se entre si, formando o mRNA maturado. Pelo facto do RNA inicialmente transcrito ser um precursor do mRNA é frequentemente chamado de RNA pré-mensageiro (pré - mRNA).

O processo de transcrição permite não só a síntese de mRNA, mas também de outros tipos de RNA, nomeadamente, RNA ribossómico (rRNA) e RNA transferência (tRNA), como está esquematizado na figura – 2.

No processo de tradução estão envolvidos diversos componentes celulares. Além do RNA mensageiro, é necessária a presença de RNA transferência e de ribossomas.

Os ribossomas são organelos membranares constituídos por RNA ribossómico e porções proteicas. Cada ribossoma apresenta uma subunidade maior e uma menor, como mostra a figura – 3.

As moléculas de RNA transferência apresentam-se como cadeias de ribonucleótidos que funcionam como interpretes da linguagem do mRNA e da linguagem das proteínas. Estas moléculas apresentam uma cadeia dobrada em forma de “folha de trevo” em resultado das pontes de hidrogénio que se estabelecem entre as bases complementares, tal como está esquematizado na figura abaixo.

No final deste processo de transcrição o mRNA migra do núcleo para o citoplasma, no qual vai ocorrer a tradução da mensagem. A este processo chama-se migração.

Segue-se o processo de tradução. Este encerra três etapas: a iniciação, o alongamento e a finalização.

http://www.esec-odivelas.rcts.pt/BioGeo/2_lat.htm

A mitose é o processo que permite que um núcleo se divida originando dois núcleos-filhos, cada um contendo uma cópia de todos os cromossomas do núcleo original e, consequentemente, de toda a informação genética.

Esta divisão nuclear é, geralmente, seguida de uma divisão do citoplasma, designada citocinese. Assim, a partir de uma célula-mãe formam-se duas células-filhas, idênticas entre si e idênticas à célula-mãe que lhes deu origem.

O conjunto destas divisões celulares permite que, a partir de uma célula inicial, se origine um organismo constituído por vários milhões de células. Além disso, mesmo depois do organismo estar formado, a divisão celular continua a ocorrer, no sentido de proceder à renovação de algumas células ou reparar as que foram lesadas.

Depois de uma célula se dividir é necessário algum tempo para que essa célula esteja pronta para uma nova divisão, reiniciando-se todo o processo. A esta alternância de períodos de divisão e períodos de não divisão chama-se ciclo celular.

Observe a figura da actividade que se segue e responda às questões que lhe são propostas.

A interfase é um período relativamente longo quando comparado com a mitose, podendo demorar horas, semanas, anos ou mesmo perpetuar-se até à morte da célula, sem que nova divisão ocorra. Durante este período, a célula procede à síntese de diversos constituintes, que conduz ao crescimento e à maturação. Desta forma, a interfase permite que a célula se prepare para uma nova divisão celular.

A interfase compreende três períodos: G1, S e G2. De uma maneira muito resumida pode dizer-se que os períodos G1 e G2 são muito semelhantes já que neles ocorre uma intensa actividade de biossíntese. Já durante o período S ocorre a replicação semiconservativa do DNA.

No final do período G2 , inicia-se a mitose, período durante o qual o núcleo da célula experimenta um conjunto de transformações que culminam com a sua divisão. Embora a mitose seja um fenómeno contínuo, por uma questão de facilidade de estudo, é comum distinguir-se quatro fases: profase, metáfase, anafase e telofase. O quadro abaixo caracteriza as diferentes etapas da mitose.

Geralmente, a mitose nuclear é acompanhada pela divisão do citoplasma – a citocinese – completando-se, desta forma, a divisão celular, que origina duas células-filhas. Nas células animais o início da citocinese é marcado pelo surgimento de uma constrição da membrana citoplasmática na zona equatorial da célula.

Este anel contráctil, ou estrangulamento, resulta da contracção

Este anel contráctil, ou estrangulamento, resulta da contracção de um conjunto de filamentos proteicos que estão localizados junto da membrana plasmática. Este estrangulamento acentua-se até que a célula-mãe seja

dividida em duas células-filhas.

Nas células vegetais o processo mitótico é idêntico ao descrito para as células animais. Contudo, existem algumas diferenças.

Assim, nas células vegetais das plantas superiores não existem centríolos. As fibras do fuso acromático são formadas a partir de estruturas que se localizam nos pólos, designadas centros organizadores de microtúbulos. Mas a maior diferença ocorre durante a citocinese.

Nas células vegetais, a existência de parede esquelética não permite a citocinese por estrangulamento. Assim, verifica-se que vesículas resultantes do complexo de Golgi, contendo celulose, outros polissacarídeos e proteínas, são depositadas na região equatorial da célula devido à acção orientadora de microtúbulos que se formam entre os dois pólos celulares. As biomoléculas, transportadas pelas vesículas Golgianas, originam uma lamela mediana, que se torna visível na telofase. A deposição de celulose na lamela mediana vai originar uma parede celular, que se começa a formar do centro da célula para a periferia, até a célula-mãe originar duas células-filhas.

Reprodução

A reprodução é uma característica fundamental dos seres vivos. Permitindo a formação de novos indivíduos, assegura a perpetuação das espécies e, consequentemente, a continuidade da vida no nosso planeta.

É através da reprodução que o material genético é transmitido de geração em geração, umas vezes mantendo as características, outras produzindo algumas alterações.

A perpetuação das espécies depende da sua adaptação ao meio ambiente. Quando essa adaptação é perfeita, a reprodução deverá manter e perpetuar essas características. Porém, se, por alteração do meio, as condições deixarem de ser favoráveis, a sobrevivência das espécies estará dependente da sua capacidade de adaptação ao novo ambiente.

Para ultrapassar as incertezas do meio e assegurar a produção de novas gerações, a Natureza adoptou numerosas, e por vezes fantásticas, estratégias de reprodução, que globalmente se podem agrupar em dois processos básicos: reproduçãoassexuada e reprodução sexuada.

I – Reprodução Assexuada

A reprodução assexuada permite a formação de novos indivíduos a partir de um só progenitor, sem que haja a intervenção de células sexuais — os gâmetas. Deste modo, não há fecundação e, consequentemente, não ocorre formação do zigoto.

Neste tipo de reprodução, os descendentes desenvolvem-se a partir de uma célula ou de um conjunto de células do progenitor, pelo que todos os indivíduos são geneticamente iguais.

Assim, a partir de um só indivíduo podem formar-se numerosos indivíduos geneticamente idênticos, designando-se este agregado por clone. A produção destes indivíduos designa-se por clonagem. Todos os membros de um clone sãogeneticamente iguais e provêm de um só progenitor.

Só excepcionalmente podem surgir diferenças, quando por acaso ocorre uma alteração genética (mutação).

A monotonia que se verifica na descendência é consequência do processo de divisão celular que está na base da reprodução assexuada — a mitose. Este processo celular permite a formação de duas células-filhas, com uma carga hereditária exactamente igual à da célula-mãe.

Nos seres unicelulares, a mitose corresponde à própria reprodução; quando a célula se divide em duas, cada célula-filha será um novo indivíduo.

Muitos dos organismos que se reproduzem assexuadamente também o podem fazer sexuadamente, sempre que as condições do meio lhes sejam desfavoráveis. Esta capacidade permite-lhes ultrapassar o risco de extinção uma vez que a reprodução sexuada conduz à variabilidade genética e, consequentemente, a uma maior capacidade para ultrapassar a adversidade do meio ambiente. Os seres vivos em que os dois tipos de reprodução alternam periodicamente possuem alternância de gerações no seu ciclo de vida.

É ainda de referir que a mitose desempenha um papel de grande importância biológica no crescimento e desenvolvimento de seres pluricelulares, bem como na renovação tecidular. Nesta última, destaca-se a regeneração de tecidos que, nalguns organismos mais simples, pode significar a reconstrução de uma parte de um organismo ou mesmo o seu todo e, noutros organismos mais complexos, se expressa na cicatrização. Deste modo, a regeneração implica a ocorrência de divisão celular, crescimento e diferenciação.

Existem vários processos de reprodução assexuada. Os mais comuns são os seguintes: bipartição, divisão múltipla, fragmentação, gemulação, partenogénese, multiplicação vegetativa e esporulação.

a) Bipartição

Este tipo de reprodução ocorre em seres vivos unicelulares, como os protozoários, e também em muitos invertebrados, como as anémonas.

A bipartição, também denominada cissiparidade, divisão simples ou divisão binária, consiste na separação de um organismo em dois indivíduos de tamanho semelhante, que crescem e atingem as dimensões do progenitor. As figuras A e B mostram como este processo ocorre numa bactéria e na paramécia, respectivamente.

a) Divisão múltipla

Este tipo de reprodução assexuada também se denomina de pluripartição ou esquizogonia.

Na divisão múltipla o núcleo da célula-mãe divide-se em vários núcleos. Depois cada núcleo rodeia-se de uma porção de citoplasma e de uma membrana, dando origem às células-filhas, que são libertadas, quando a membrana da célula-mãe se rompe, como mostra a imagem abaixo.

a) Fragmentação

A fragmentação é um tipo de reprodução assexuada em que se obtêm vários indivíduos a partir da regeneração de fragmentos de um indivíduo progenitor. No fundo consiste na divisão do corpo do organismo progenitor em várias partes e cada uma dessas partes é capaz de regenerar as partes em falta.

Este tipo de reprodução ocorre em animais como esponjas, estrelas-do-mar, anémonas, minhocas e planárias.

a) Gemulação

Neste tipo de reprodução assexuada há a formação de expansões, chamadas gomos ou gemas, na superfície da célula ou do indivíduo que, ao separarem-se, dão origem aos novos indivíduos, geralmente de menor tamanho que o progenitor.

Também se pode chamar a este tipo de reprodução assexuada de gemiparidade. Ocorre em seres unicelulares, como as leveduras, e em seres pluricelulares, como a esponja e a hidra.

a) Partenogénese

Neste tipo de reprodução assexuada dá-se o desenvolvimento de um indivíduo a partir de um óvulo não fecundado. Este tipo de reprodução assexuada ocorre nas abelhas, pulgões, nalguns peixes, anfíbios, répteis e na dáfnia (figura abaixo).

a) Multiplicação vegetativa

Este tipo de reprodução assexuada é exclusivo das plantas. Existem vários processos de multiplicação vegetativa, podendo este agrupar-se em dois grandes grupos: a multiplicação vegetativa natural e a multiplicação vegetativa artificial.

1. Multiplicação vegetativa natural

A planta-mãe pode originar novas plantas a partir das várias parte que a constituem como as folhas, os caules aéreos (estolhos), ou os caules subterrâneos (rizomas, tubérculos e bolbos).

Folhas: certas plantas desenvolvem pequenas plântulas nas margens das folhas. Estas, ao cair no

solo, desenvolvem-se e dão origem a uma planta adulta.

Estolhos: certas plantas, como o morangueiro, produzem plantas novas a partir de caules prostrados chamados estolhos. Cada estolho parte do caule principal e origina várias plantas novas, indo o caule principal morrer assim que as novas plântulas desenvolvem as suas próprias raízes e folhas.

Rizomas: os lírios, o bambu, e os fetos, possuem caules subterrâneos alongados e com substâncias de reserva, denominados rizomas. Estes, além de permitirem à planta sobreviver em condições desfavoráveis, podem alongar-se, originando gemas que se vão diferenciar em novas plantas.

Tubérculos: Os tubérculos são caules subterrâneos volumosos e

ricos em substâncias de reserva, sendo a batata um dos mais conhecidos. Os tubérculos possuem gomos com capacidade germinativa e que originam novas plantas.

Bolbos: são caules subterrâneos arredondados, com um gomo terminal rodeado por camadas de folhas carnudas, ricas em substâncias de reserva. Quando as condições do meio são favoráveis, formam-se gomos laterais, que se rodeiam de novas folhas carnudas e originam novas plantas. Alguns dos bolbos mais conhecidos são a cebola e a túlipa.

2. Multiplicação vegetativa artificial

Este tipo de reprodução assexuada tem sido largamente utilizado no sector agro-florestal para a multiplicação vegetativa de plantas. Os mais comuns são a estaca, a mergulhia e a enxertia.

Estaca: este tipo de multiplicação vegetativa consiste na introdução de ramos da planta-mãe no solo indo, a partir destes surgir raízes e gomos que vão originar uma nova planta. A videira e a roseira reproduzem-se deste modo.

Mergulhia: este tipo de multiplicação vegetativa consiste em dobrar um ramo da planta-mãe até enterrá-lo no solo. A parte enterrada irá ganhar raízes e quando está enraizada pode separar-se da planta-mãe, obtendo-se, assim, uma planta independente.

Enxertia: consiste na junção das superfícies cortadas de duas partes de plantas diferentes. As plantas utilizadas são da mesma espécie, ou de espécies muito semelhantes. A parte que recebe o enxerto chama-se cavalo e a parte dadora chama-se garfo. Existem vários tipos de enxertia: a enxertia por garfo, a enxertia por encosto e a enxertia por borbulha..

Na enxertia por garfo, o cavalo é cortado transversalmente. Seguidamente faz-se uma fenda transversal nesse cavalo e introduz-se nele o garfo. A zona de união é envolvida em terra húmida para ajudar à cicatrização da união entre as duas plantas.

Na enxertia por encosto vão juntar-se os ramos de duas plantas, que foram previamente descascados na zona de contacto, e amarram-se para facilitar a união. Após a cicatrização, corta-se a parte do cavalo que se encontra acima da zona de união e a parte da planta dadora que se encontra abaixo da mesma zona. A nova planta é constituída pelo sistema radicular e tronco da planta receptora do enxerto e pelo ramo, ou ramos, da planta dadora do enxerto.

Na enxertia por borbulha efectua-se um corte em forma de T na casca do caule da planta receptora do enxerto. Depois levanta-se a casca e introduz-se no local da fenda o enxerto, constituído por

um pedaço de casca contendo um gomo da planta dadora. Seguidamente, a zona de união é atada, para facilitar a cicatrização.

Meiose

A meiose é um mecanismo de divisão nuclear típico dos seres vivos que se reproduzem sexuadamente, já que é responsável pela redução do número de cromossomas de uma célula e, logicamente, da quantidade de DNA.

A figura abaixo esquematiza o mecanismo da meiose.

Como facilmente podes constatar a partir da figura – 1 e do esquema conceptual a quantidade de DNA e o número de cromossomas varia durante a meiose.Variação da quantidade de DNA durante a meiose

Durante o decorrer da meiose existe uma redução do número de cromossomas (2n para n) e duas reduções do teor de DNA (4Q para Q).

O número de cromossomas é reduzido a metade durante a anafase I, quando ocorre a separação dos cromossomas homólogos, originando-se dois núcleos haplóides, já que cada um deles possui apenas um cromossoma homólogo. Os cromossomas passam de 2n para n. No decorrer da anafase II não há qualquer alteração do número de cromossomas, pois nesta fase existe a separação dos dois cromatídeos de um cromossoma, o que origina dois cromossomas-filhos, um para cada núcleo-filho, pelo que se mantém o número de cromossomas. Os dois núcleos continuam com n cromossomas cada um.

A quantidade de DNA sofre duas reduções; uma primeira redução durante a anafase I e uma segunda redução durante a anafase II. No decorrer da anafase I o teor de DNA reduz-se para metade, de 4Q para 2Q, devido à separação dos cromossomas homólogos, ficando dois núcleos com metade dos cromossomas, logo com metade dos cromatídeos e, por isso, com metade do DNA. Durante a anafase II dá-se a separação dos cromatídeos e a clivagem dos centrómeros, migrando estes cromossomas-filhos para pólos opostos da célula. Como cada cromossoma-filho é constituído por apenas um cromatídeo, possui, por isso, apenas uma cadeia de DNA, logo, o DNA de 2Q (dois cromatídeos) foi reduzido a metade, ou seja, Q (um cromatídeo). O valor inicial de DNA durante a profase I deve-se à replicação do DNA durante o período S da interfase que precedeu a meiose.

Comparação entre a mitose e a meiose

Se compararmos dois fenómenos de divisão das células que estudámos podemos construir uma tabela semelhante à tabela – II que está abaixo representada.

Ciclos de vida - unidade e diversidade

Dependo do momento em que a fecundação e a meiose ocorrem no ciclo de vida de um organismo, que se reproduz sexuadamente, podemos considerar três tipos principais de ciclos de vida: haplontes, diplontes e haplodiplontes.

O desenvolvimento relativo das duas fases nucleares (haplofase e diplofase) depende da posição que a meiose (redução cromossómica) ocupa em relação à fecundação (duplicação cromossómica), podendo existir seres haplontes, diplontes e haplodiplontes.

Ciclo de vida – sequência de acontecimentos que ocorrem na vida de um organismo, desde que se forma até que produz a sua própria descendência. Alternância de fases nucleares – entidades de núcleo haplóide – haplofase (compreendida entre a meiose e a fecundação), alternam com entidades de núcleo diplóide – diplofase (compreendida entre a fecundação e a meiose). Meiose pós-zigótica – ocorre na primeira divisão do zigoto a diplofase está reduzida ao zigoto. Meiose pré-gamética – as únicas células haplóides de todo o ciclo são os gâmetas que, por fecundação, originam o zigoto; este, por mitoses sucessivas, origina um indivíduo adulto multicelular, constituído por células diplóides, o qual, no período de reprodução, produz gâmetas. Meiose pré-espórica – o zigoto, por sucessivas mitoses, origina uma entidade multicelular diplóide, na qual ocorre a meiose, formando-se esporos (células reprodutoras – haplóides, que, ao germinarem, originam, cada um, entidades multicelulares haplóides onde se vão produzir gâmetas).

Ciclos de vida haplontes - espirogira

Espirogira – alga verde filamentosa de água doce, que se reproduz assexuadamente por fragmentação (nas épocas com condições mais favoráveis) e sexuadamente (nas épocas com condições mais desfavoráveis).

Dois filamentos de espirogira que se encontram próximos, formam canais – tubos de conjugação – através dos quais o conteúdo de cada célula de um dos filamentos passa até às células do outro filamento. Ver Figura O conteúdo celular que se movimenta constitui o gâmeta dador e o que permanece imóvel o gâmeta receptor.

Fecundação - cada gâmeta dador funde-se com um gâmeta receptor, formando-se, num dos filamentos, vários ovos ou zigotos (2n), libertados após desagregação dos filamentos, ficando em estado de vida latente. Ver Figura Meiose - quando as condições voltam a ser favoráveis, o núcleo de cada ovo sofre uma meiose que origina 4 núcleos haplóides - 3 dos quais degeneram e o que resta origina, por divisões mitóticas sucessivas, um novo filamento de espirogira. Haplonte – apresenta meiose pós-zigótica, ocorrendo todo o ciclo de vida na fase haplóide (só o ovo pertence à fase diplóide).

Ciclos de vida diplontes - mamífero

A reprodução nos mamíferos, incluindo a espécie humana, é exclusivamente sexuada. A produção de espermatozóides e óvulos ocorre nas gónadas (testículos e ovários) num processo em que intervém a meiose.

Mamíferos – reprodução exclusivamente sexuada e unissexualismo - sexos separados. Os gâmetas, espermatozóides e óvulos, são produzidos nas gónadas, respectivamente testículos e ovários, através de um processo em que intervém a meiose.

Ciclo de vida dos mamíferos Diplonte – como a meiose é pré-gamética (ocorre aquando da formação dos gâmetas), todo o ciclo de vida ocorre na fase diplóide, e só os gâmetas pertencem à fase haplóide.

Ciclos de vida haplodiplontes - feto (polipódio) e musgo

Polipódio – feto muito comum em Portugal, sobretudo em locais húmidos, que se reproduz assexuadamente (através dos rizomas) ou sexuadamente.

Reprodução sexuada no polipódio

Na época da reprodução apresenta, na página inferior das folhas, grupos de esporângios (amarelos) – estruturas pluricelulares que contêm, quando jovens, células-mães de esporos.

As células-mãe dos esporos sofrem uma meiose, originando esporos que, ao serem libertados, caindo no solo, germinam, originando, cada um, uma estrutura verde e laminar, com cerca de 1 cm, denominada de protalo. Na página inferior do protalo formam-se: - gametângios masculinos (anterídios), produtores de anterozóides (gâmetas). - gametângios femininos (arquegónios), produtores de uma oosfera (gâmeta) cada.

Ciclo de vida do polipódio

Fecundação – fusão de um anterozóide com uma oosfera – origina um zigoto que inicia o desenvolvimento sobre o protalo, acabando por se formar uma nova planta. O polipódio tem vida terrestre, mas a fecundação é dependente da água. Os anterozóides (gâmetas masculinos) possuem organelos para se movimentarem na água até aos arquegónios.

Ciclo de vida do polipódio

Haplodiplonte – haplofase e diplofase (mais desenvolvida incluindo o indivíduo adulto) bem diferenciadas em virtude da meiose pré-espórica

Ciclo de vida de um musgo A funária, um musgo, tem um ciclo de vida idêntico ao do polipódio.

Ciclos de vida - aspectos comparativos

Fixismo vs. Evolucionismo

Fixismo: admite que as espécies, desde o seu aparecimento, são imutáveis, ou seja, não sofrem modificações. Tem os seguintes ramos:

Criacionismo: defendia que todos os seres vivos tinham sido obra divina e que por isso eram perfeitos e não precisavam de sofrer alterações

Espontaneísmo: a vida surgia quando existissem condições favoráveis a isso, uma dessas condições era a existência de uma força vital

Catastrofismo: a existência de catástrofes naturais destruía determinados seres vivos, outras espéciesexistentes iriam povoar esses locais desabitados

Evolucionismo: admite que as espécies não são imutáveis e que sofrem modificações ao longo do tempo, antes de Lamarck era também conhecido como transformismo

Lamarckismo

- O meio é agente causador das modificações -> uma alteração do meio provoca nos seres vivos oaparecimento de novas características que lhes permitem a adaptação a esse ambiente

- Lei do Uso e do Desuso

- Lei da transmissão dos caracteres adquiridos

Factores que influenciaram Darwin na formulação da sua teoria

Darwin era fixista e acreditava que cada espécie tinha sido criada para ocupar um determinado local.

à Logo, a fauna e a flora das ilhas deveriam ser semelhantes entre si, por se tratarem de ambientes

semelhantes.

Dados Biogeográficos

No entanto, constatou (numa viagem a bordo do navio Beagle) que as espécies de Cabo Verde (arquipélago) eram semelhantes às da Costa africana, mas diferentes das espécies das Galápagos (arquipélago).

à A explicação encontrada por Darwin para esta situação foi a de que as espécies dessas ilhas eram mais parecidas com as do continente por partilharem um ancestral mais recente, logo as semelhanças seriam resultado de uma descendência comum.

Nas Galápagos, ao analisar tentilhões, Darwin apercebeu-se que estes eram diferentes de ilha para ilha. Mas apesar dessas diferenças apresentavam grandes semelhanças entre si. Também eram parecidos aos da costa americana.

à Portanto deveriam ter uma origem comum. As condições existentes em cada ilha condicionariam, então, a evolução de uma espécie de tentilhão, conduzindo à diversidade observada.

Mas não o observou somente com os tentilhões. Também com as tartarugas se passava o mesmo.

Dados geológicos

Também a leitura da obra de Charles Lyell, mais especificamente, a Teoria do Uniformitarismo (princípio das causas actuais e gradualismo) influenciou Darwin: assim como acontecia com os fenómenos geológicos, também as espécies teriam evoluído lenta e gradualmente, modificando as características presentes nalgumas espécies. Os fósseis e fenómenos vulcânicos que Darwin tinha observado, contribuíram para a aceitação desta teoria por parte dele, assim como a idade da Terra estimada na altura (vários milhões de anos), que era considerada suficiente para permitir essa evolução lenta e gradual.

Dados demográficos

Num estudo demográfico de Thomas Malthus, tinha sido determinado que a população humana tinha a tendência de crescer geometricamente (progressão geométrica), ao passo que os recursos alimentares cresciam segundo uma progressão aritmética.

à No entanto os factores externos poderiam condicionar o crescimento da espécie.

Darwin transpôs esta teoria para os animais em geral. Assim admitia que apesar da tendência de crescimento das populações ser geométrica, na realidade isso não se verificava. Isto seria devido a uma série de factores exteriores: condições climáticas, escassez de alimento, competição, doenças, etc.

Darwin tinha verificado, por experiência própria, que a selecção artificial, recorrendo a cruzamentos

controlados, permitia a selecção de determinadas características, ao seleccionar progenitores com as características pretendidas. Seria, então, mais provável que os descendentes também as apresentassem, o que se tornaria mais visível com o passar das gerações. Darwin transportou esse conceito de selecção para a Natureza, passando a chamá-la de selecção natural.

à Assim, consoante os factores ambientais, vão sobrevivendo e reproduzindo-se os indivíduos com maior capacidade de sobrevivência naquelas condições, os mais aptos. No decorrer do tempo e das gerações, as modificações vão-se tornando mais visíveis, no contexto da população.

Foi com base nestes pressupostos que Darwin propôs uma teoria evolucionista.

Conceitos essenciais do Darwinismo: selecção natural, variabilidade intra-específica, luta pela sobrevivência, sobrevivência diferencial, reprodução diferencial.

O que Darwin não conseguiu explicar: porque existiam variações entre os indivíduos de uma determinada espécie e como eram transmitidas as características aos descendentes

Darwinismo

- Variabilidade intra-específica

- As populações tendem a crescer segundo uma progressão geométrica, produzindo mais descendentes do que os que acabam por sobreviver

- Existe luta pela sobrevivência (vários descendentes são eliminados)

- Alguns indivíduos (os mais aptos) possuem características que são favoráveis à sua sobrevivência num determinado meio

- Os mais aptos vivem mais tempo (sobrevivência diferencial) e reproduzem-se mais (reprodução diferencial)

- As características mais adaptativas são transmitidas aos descendentes

- A lenta e gradual acumulação de características conduz, passadas várias gerações, ao aparecimento de novas espécies

Argumentos a favor do Evolucionismo(A: já utilizados por Darwin; B: surgem posteriormente a Darwin)

A1: Biogeográficos

à Importância da proximidade geográfica na distribuição dos seres vivos semelhantes

A2: Anatomia Comparada

à Estruturas homólogas (com o mesmo plano anatómico/estrutural e a mesma origem embriológica, podem ou não desempenhar a mesma função): traduzem a existência de um ancestral comum que, sujeito a pressões selectivas diferentes, evolui de forma a originar diversidade de indivíduos/grupos – evolução divergente

à Estruturas análogas (não apresentam o mesmo plano estrutural nem a mesma origem embriológica, desempenham a mesma função): realçam que pressões selectivas idênticas favorecem, a partir de estruturas anatomicamente diferentes, a aquisição de formas semelhantes para desempenho das mesmas funções – evolução convergente

à Estruturas vestigiais (órgãos atrofiados, que não apresentam uma função evidente nem importância fisiológica, num grupo de seres vivos, mas que se mantêm funcionais noutros grupos de seres vivos): sugerem que estes órgãos foram úteis a um ancestral comum que, sujeito a pressões selectivas diferentes, evoluiu em sentidos diferentes – evolução divergente

A3: Paleontológicos

à Fósseis diferentes de organismos vivos actuais

à Fósseis de transição

A4: Embriológicos

à A embriologia fornece provas a favor do evolucionismo, porque, em estados iniciais embrionários, são perceptíveis homologias entre várias espécies/classes, que não é possível observar em organismo adultos. Sugere a existência de um ancestral comum, que terá sofrido depois evolução divergente

B1: Citológicos

à A Teoria Celular, ao considerar que todos os seres vivos são constituídos por células e que estas são a sua unidade estrutural e funcional, sugere uma base comum para todos os seres vivos

à A existência de vias metabólicas idênticas em organismos aparentemente muito diferentes (ex. respiração em animais e plantas) sugere também um ancestral comum

B2: Bioquímicos

à Todos os organismos são constituídos pelos mesmos compostos orgânicos, o que sugere um

ancestral comum

à A universalidade do código genético com intervenção do DNA e do RNA no mecanismo de síntese proteica aponta para um ancestral comum

à A sequenciação do DNA tem revelado homologias de código genético que apontam para uma relação de parentesco entre todos os seres vivos

à A hibridação do DNA permite estimar proximidade entre duas espécies diferentes, através do emparelhamento de cadeias de DNA de espécies distintas

Neodarwinismo ou Teoria Sintética da Evolução(inclui dados não utilizados por Darwin: da genética e da hereditariedade)

à Os indivíduos de uma população (unidade evolutiva) apresentam variabilidade devido a:

- mutações (aparecimento de novos genes à novas características)

- recombinação génica (diferentes possibilidades de combinação dos genes, na sequência dameiose e da fecundação)

à A existência de variabilidade intra-específica possibilita a actuação da selecção natural

à Os indivíduos com genes que lhes conferem características mais adaptativas para um determinado meio (os mais aptos) sobrevivem e reproduzem-se mais (sobrevivência e reprodução diferencial), transmitindo aos descendentes os seus genes, através das células reprodutoras, estes genes serão mais frequentes nas gerações futuras

à A acumulação lenta e gradual (gradualismo) destes genes ao longo de muitas gerações leva a alterações do fundo genético da população à surge uma nova espécie

Nota: O Homem pode, por vezes, intervir na evolução de determinadas espécies. Exemplos: apuramento de raças de animais e de plantas; OGM (organismos geneticamente modificados).

Fonte: http://www.notapositiva.com/resumos/biologia/fixismovsevolucionismo.htm

SISTEMÁTICA DOS SERES VIVOS

1. SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO

Os primeiros sistemas de classificação visavam o agrupamento dos seres vivos de acordo com um sentido prático da sua importância ou perigosidade para os seres humanos – Classificações Práticas.

Enquanto dominaram as ideias fixistas os sistemas de classificação propostos não consideravam o factor tempo e eram portanto Classificações Horizontais.

Mais tarde o reconhecimento do conceito de evolução obrigou a considerar a relevância do tempo no processo evolutivo. Surgem as Classificações Verticais.

A tabela seguinte resume os principais sistemas de classificação que foram surgindo ao longo da história.

SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO

Práticos

Agrupam os seres vivos de acordo com a sua utilidade para o Homem. Por exemplo, comestíveis/não comestíveis, venenosos/não venenosos.

Racionais

Agrupam os seres vivos de acordo com as características que apresentam.

Horizontais

Partem do princípio da imutabilidade das espécies (fixismo), priveligiando características estruturais dos organismos, sem considerar o factor tempo.

Artificiais

Baseiam-se num pequeno número de características.

Naturais

Baseiam-se no maior número possível de características, transmitindo maior quantidade de informação. Os grupos formados reúnem indivíduos com maior grau de semelhança e mais relacionados.

Verticais

Consideram o tempo na evolução e na proximidade/semelhança entre os seres vivos. As semelhanças resultam da existência de um ancestral comum. O grau de semelhança entre dois grupos é tanto maior quanto menor o tempo da divergência entre dois grupos, a partir do ancestral comum.

Fenéticas

Baseiam-se nas semelhanças entre os organismos e não têm em conta as relações evolutivas. Baseadas em características objectivas, fáceis de identificar, permitindo uma identificação rápida dos organismos.

Filogenéticas ou Cladísticas

Agrupam os seres vivos de acordo com o grau de parentesco entre eles. Baseiam-se em critérios estruturais, fisiológicos, paleontológicos, citológicos, embriológicos, genéticos e bioquímicos. Interpretam a semelhança entre os seres vivos como consequência da existência de um ancestral comum a partir do qual os grupos divergiram. Quanto mais afastado no tempo estiver o ancestral comum, maior será a divergência entre as espécies.

Recorrem à construção de árvores filogenéticas.

As árvores filogenéticas reflectem a classificação hierárquica dos grupos taxonómicos e ilustram a relação entre a filogenia (história evolutiva dos seres vivos), o seu grau de parentesco e a classificação nas ramificações a partir de ancestrais comuns.

1.1. Diversidade de Critérios de Classificação

Vários critérios estão subjacentes à classificação dos seres vivos.

Inicialmente os sistemas de classificação baseavam-se sobretudo em critérios facilmente observáveis, como a morfologia externa dos seres vivos. Actualmente recorre-se a critérios mais complexos e que fornecem mais informações como a morfologia interna e a fisiologia. Estes devem ser usados com algum cuidado sobretudo em casos particulares em que ocorram por exemplo metamorfoses ou em que exista dimorfismo sexual.

Associado à morfologia, o critério da simetria corporal, tem sido muito utilizado. Os organismos podem apresentar simetria bilateral, simetria radial ou não ter simetria.

A Paleontologia é outro critério que permitiu conhecer grupos de seres vivos já exstintos e estabelecer relações de parentesco com outros grupos, extintos ou não.

O modo de nutrição é também um critério importante na classificação dos seres vivos, indicando também o tipo de interacções dos seres vivos nos ecossistemas.

Fonte de Carbono

Fonte de Energia

AUTOTRÓFICOS

(utilizam CO2 ou CO)

HETEROTRÓFICOS

(utilizam compostos orgânicos)

FOTOTRÓPICOS

(utilizam luz solar)

FOTOAUTOTRÓFICOS (CO2)

(Plantas e algumas bactérias)

FOTOETEROTRÓFICOS

(algumas bactérias)

QUIMIOTRÓFICOS

(utilizam a energia de compostos químicos)

QUIMIOAUTOTRÓFICOS (CO)

(algumas bactérias)

QUIMIOETEROTRÓFICOS

(animais, fungos e a maioria das bactérias)

Existem dois processos de obtenção de matéria por parte dos produtores (heterotróficos): a ingestão (o alimento é digerido no interior do organismo) e a absorção (digestão extracorporal, por acção de enzimas lançadas pelo organismo para o exterior que decompõe os nutrientes complexos em moléculas mais simples).

A Embriologia consiste no estudo do desenvolvimento embrionário. É um critério de classificação útil, sobretudo nos animais.

A Cariologia consiste no estudo do cariótipo dos seres vivos.

A Etologia é o estudo do comportamento animal. As diferenças encontradas no comportamento de grupos semelhantes são úteis na sua classificação.

Os critérios bioquímicos são os dados mais recentes utilizados na classificação, através do estudo comparativo das biomoléculas, em especial as proteínas e os ácidos nucleicos.

A organização estrutural é outro critério importante. A diferença estrutural entre eucariontes e procariontes define os dois principais grandes grupos de seres vivos.

1.2. Taxonomia e Nomenclatura

Lineu é considerado o pai da Taxonomia. A Taxonomia é o ramo da Biologia que trata da classificação dos seres vivos e da nomenclatura dos grupos formados.

Com o desenvolvimento da Biologia Evolutiva surge a Sistemática, que se considera uma Biologia Comparativa incluindo a Biologia Evolutiva e a Taxonomia, para tentar compreender a história evolutiva dos seres vivos e as suas relações de parentesco.

Actualmente a hierarquia taxonómica inclui 7 categorias taxonómicas, designadas taxa (no singular: taxon).

Os principais taxa utilizados são:

Reino à Filo à Classe à Ordem à Família à Género à Espécie

A Espécie é a unidade básica da classificação. Inclui um grupo de seres vivos que partilham o mesmo fundo genético, que se cruzam entre si e originam descendência fértil. Os indivíduos de uma espécie estão em isolamento reprodutivo em relação a outras. A espécie é um grupo natural.

Quanto mais semelhantes são os seres vivos, maior o número de taxa comuns.

Lineu propôs um sistema de nomenclatura, ainda hoje utilizado que respeita determinadas regras:

§ A designação dos grupos é feita em latim, porque é uma língua morta, que não evolui;

§ As espécies designam-se segundo uma nomenclatura binomial, consistindo de duas palavras em latim. A primeira escreve-se em maiúsculas e corresponde ao nome do género; a segunda em minúsculas e é o restritivo específico (ouepíteto específico);

§ Todos os taxa superiores à espécie têm designação uninominal, escrevendo-se com inicial maiúscula;

§ O nome da família obtém-se acrescentando a terminação –idae à raiz de um dos géneros;

§ Quando a espécie tem subespécies, a nomenclatura é trinominal, acresentando-se um restritivo subespecífico à designação da espécie;

§ Os géneros, espécies ou subespécies escrvem-se em itálico, ou sublinhados quando manuscritos;

§ À frente da espécie ou subespécie, escreve-se em letra normal o nome do cientista que atribuiu o nome à espécie e, separado por uma vírgula, a data da publicação.

§ Exemplos: Canis familiaris L., 1758 (cão); Zea mays Lineu, 1758 (milho)

2. SISTEMA DE CLASSIFICAÇÃO DE WHITTAKER MODIFICADO

O agrupamento dos seres vivos em reinos, taxon de mais abrangente, tem variado ao longo da história.

De acordo com Aristóteles, existiam dois reinos: vegetal e animal. Este sistema vigorou até meados do século XIX.

Haeckel propôs a existência de um terceiro reino – protista – incluindo fungos unicelulares, protozoários e bactérias.

Copeland tendo em conta as diferenças entre eucariontes e procariontes, incluiu os procariontes num grupo à parte, propondo a existência de quatro reinos: plantas, animais, protistas, monera.

Em 1968, Whittaker, propôs um sistema de classificação em cinco reinos, colocando os fungos num reino separado – reino Fungi. Passam a existir 5 Reinos: Monera, Protista, Fungi, Plantae e Animalia.

Este sistema foi modificado pelo autor em 1979, introduzindo-lhe algumas alterações.

Sistema de Classificação de Whittaker modificado (5 Reinos da Vida)

Tipo de Célula

Organização Celular

Tipo de Nutrição

Interacção nos Ecossistemas

Exemplos

MONERA

Parede celular presente na maioria das células. Procariótica.

Unicelulares, solitários ou coloniais.

Autotrofidmo (fotossíntese ou quimiossíntese). Heterotrofismo (absorção).

Produtores.

Microconsumidores.

Bactérias

PROTISTA

Com ou sem parede celular. Eucariótica.

A maioria unicelular. Solitários, alguns coloniais e outros multicelulares, pouco diferenciados.

Autotrofismo (fotossíntese). Heterotrofismo (absorção ou ingestão).

Produtores.

Macroconsumidores.

Microsonsumidores.

Algas, Amibas, Paramécias

FUNGI

Parede celular, quando existe, com quitina. Eucariótica.

Multicelularidade em muitas formas; reduzida diferenciação celular.

Heterotrofismo (absorção).

Microconsumidores.

Leveduras, Cogumelos, Bolores

PLANTAE

Parede celular com celulose. Eucariótica.

Multicelulares, com diferenciação tecidular.

Autotrofismo (fotossíntese).

Profutores.

Funária, Polipódio, Pinheiro, Macieira

ANIMALIA

Sem parede celular. Eucariótica.

Multicelulares, com diferenciação tecidular.

Heterotrofismo (ingestão).

Macroconsumidores.

Esponja, Minhoca, Camarão, Rã

3. OUTROS SISTEMAS DE CLASSIFICAÇÃO

Recentemente, novos dados levaram outros autores a propor novos sistemas de classificação.

Um desses sistemas, baseado no facto de existirem duas linhagens distintas de organismos procariontes, propõe que o Reino Monera seja extinto e substituído por dois novos Reinos: Archaeobacteria (ou Arqueobactérias) e Eubacteria (ouEubactérias).

Outro sistema de classificação propõe a criação de uma nova categoria taxonómica, superior ao Reino, denominadaDomínio. Assim, são propostos três domínios: Archaebacteria, Eubacteria (os dois constituídos por seres procariontes) eEukariota (contendo todos os outros seres vivos).

Fonte: http://www.ebs-santana.pt/cn/index.php?option=com_content&view=article&id=28:sistematica-dos-seres-vivos&catid=75:biologia&Itemid=39