FICHA (IN)FORMATIVA Nº 2 Biologia e Geologia Módulo 5

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1 FICHA (IN)FORMATIVA Nº 2 Biologia e Geologia Módulo 5 Sistemática dos seres vivos DIVERSIDADE E CLASSIFICAÇÃO DOS SERES VIVOS Em qualquer actividade humana, sempre que se tem de lidar com uma grande diversidade de objectos, há necessidade de os ordenar, agrupando-os de acordo com determinadas características. A ordenação de objectos, neste caso, seres vivos corresponde a uma classificação (agrupar em classes) e as regras para a denominação dos grupos fazem parte da nomenclatura. Os critérios utilizados para a formação de grupos podem ser diversos e os grupos formados dependem dos critérios seleccionados. As classificações armazenam muita informação e permitem fazer previsões acerca dos seres classificados. Por exemplo, quando se diz que dado animal pertence ao grupo das aves, mesmo sem o conhecer atribuem-se a esse animal certas características, como: penas, bico, asas,... O ramo da Biologia que se ocupa da classificação dos seres vivos e da nomenclatura dos grupos formados designa-se por taxonomia. Por vezes, aplica-se o termo sistemática com um significado semelhante a taxonomia. Sistemática é, no entanto, um conceito mais amplo, pois inclui a taxonomia e, além disso, utiliza todos os conhecimentos sobre os seres vivos para compreender as relações de parentesco entre eles e a sua história evolutiva (Biologia evolutiva). Evolução das Classificações Biológicas Desde os tempos mais remotos que o Homem faz classificações dos seres vivos. Quando distingue animais venenosos de animais não venenosos, plantas comestíveis de plantas não comestíveis, o Homem dá início às primeiras classificações dos seres vivos. Estas dizem-se classificações práticas e estão associadas à satisfação de necessidades básicas, como a alimentação ou a defesa. Mais tarde, após a sedentarização da espécie humana, surgem classificações mais desinteressadas que fazem um agrupamento mais racional dos organismos, baseando-se nas características que esses seres manifestam. São as classificações racionais. Aristóteles ( a.c.) e Teofrasto apresentaram um sistema de classificação baseado em semelhanças estruturais entre os seres vivos. No entanto, o grande florescimento da sistemática ocorreu com Lineu ( ), um botânico sueco, que é considerado o pai da Professora Ana Cristina Andrade Página 1 de 10

2 taxonomia. Lineu estabeleceu um sistema de classificação para as plantas baseado apenas no número e distribuição dos estames e dos carpelos da flor. Daqui resultou colocar no mesmo grupo plantas muito diferentes em relação a outros caracteres e por vezes muito distantes sob o ponto de vista evolutivo, só pelo facto de terem o mesmo número de estames. Tanto a classificação de Aristóteles como a de Lineu, são classificações racionais, pois se baseiam em características dos organismos, mas utilizam um pequeno número de caracteres (por vezes apenas um) escolhidos arbitrariamente, para formar grupos. Em consequência dos critérios utilizados, estas classificações formam um pequeno número de grupos e os grupos são muito heterogéneos (indivíduos pouco relacionados), sendo por isso designadas por classificações artificiais. Exemplo.: se agrupássemos os animais tendo em conta apenas a capacidade de voo, colocaríamos no mesmo grupo aves, mamíferos e insectos. Não eram estas as classificações que Lineu desejava fazer. Em consequência dos descobrimentos, os exploradores foram trazendo para a Europa um grande número de plantas e animais desconhecidos e que tinham de ser identificados. Esses dados implicaram uma reflexão sobre as classificações usadas até então. Surgiram então classificações que procuram estabelecer grupos, baseando-se no maior número possível de caracteres. Estas classificações designam-se por classificações naturais e formam grupos mais homogéneos reunindo os organismos cm maior grau de semelhança. As classificações naturais caracterizam o período pós lineano e pré darwiniano e transmitem mais informações que as classificações artificiais. Os grupos formados reúnem organismos com maior grau de semelhança e sabe-se actualmente que estão mais relacionados filogeneticamente. Não se pode esquecer que até ao século XVIII imperavam as ideias fixistas e, portanto, todas as classificações reflectiam essa concepção. Eram classificações estáticas, privilegiavam as características estruturais e não tinham em consideração o factor tempo, uma vez que partiam do pressuposto da imutabilidade das espécies. Por isso, todas as classificações, quer artificiais quer naturais, são designadas classificações horizontais. Com o advento das ideias evolucionistas e principalmente a seguir a Darwin, houve uma autêntica revolução nas classificações biológicas. A sistemática para além de fazer o simples ordenamento dos seres vivos procura que esse ordenamento reflicta as relações filogenéticas entre os organismos e portanto a sua história evolutiva. Surgem assim as classificações filogenéticas ou evolutivas. O desenvolvimento da Citologia, da Embriologia, da Genética e da Bioquímica permite que se utilizem em sistemática certos critérios para além dos estruturais. É assim possível Professora Ana Cristina Andrade Página 2 de 10

3 estabelecer filogenias (árvores filogenéticas) e fazer classificações dos organismos de acordo com o grau de parentesco. As classificações evolutivas têm em consideração a dimensão do tempo e por isso se dizem classificações verticais. Segundo elas, as semelhanças identificadas entre seres vivos são interpretadas como consequência da existência de um ancestral comum a partir do qual divergiram, há mais ou menos tempo. O grau de semelhança reflecte o tempo em que se deu a divergência. Classificações biológicas Racionais Práticas Horizontais Verticais Artificiais Naturais Filogenéticas Na actualidade, em taxonomia existem duas escolas principais, de acordo com o ponto de vista do taxonomista e com o objectivo da classificação. Classificações fenéticas A afinidade entre os organismos baseia-se em caracteres fenotípicos, anatómicos ou fisiológicos, privilegiando o número de caracteres seleccionados e verificando se estão presentes ou ausentes. As características devem ser atributos que possam ser descritos, medidos, pesados, comparados, numerados, ou seja, aspectos observáveis e objectivos. O taxonomista tem primeiramente de reconhecer os caracteres que devem ser utilizados para descrever o organismo e deve recorrer a tantas características quantas forem possíveis. As classificações fenéticas têm um significado mais quantitativo que qualitativo. Os dados obtidos na comparação dos organismos podem ser tratados por computador, designando-se este processo por taxonomia numérica. Nas classificações fenéticas apenas se procura fazer o agrupamento significativo dos organismos, sem a preocupação de reconstituir a história evolutiva dos grupos. Estas classificações são horizontais e baseiam-se em características objectivas, mas não põem em evidência a filogenia dos organismos, pois nem sempre as semelhanças fenotípicas Professora Ana Cristina Andrade Página 3 de 10

4 correspondem a proximidade evolutiva. Pode existir semelhança, por exemplo, devido a uma evolução convergente (estruturas análogas). Classificações filogenéticas ou cladísticas Estas classificações dão ênfase à filogenia, de modo a reflectir a história evolutiva dos seres. As características são separadas em dois conjuntos claramente definidos: Características primitivas ou ancestrais: Partilhadas por um grupo de organismos como resultado de terem descendido de um ancestral comum antigo em que essa característica estava presente; Características derivadas: Presentes nos indivíduos de uma linhagem e que não estão presentes no ancestral dessa linhagem, revelando, portanto, que houve separação de um novo ramo. A ênfase é posta não apenas nas semelhanças estruturais, mas noutros tipos de informações como, por exemplo, paleontológicas. Os cladistas exprimem as relações filogenéticas entre os seres vivos através de diagramas designados por cladogramas. Os cladogramas revelam por vezes algumas surpresas taxonómicas, relativamente às classificações fenéticas: - Uma classificação fenética considera a classe das Aves separada da classe dos Répteis e da classe dos Mamíferos. O número de características comuns entre Classificação fenética Répteis crocodilos e restantes répteis é superior ao Crocodilos Lagartos e Aves cobras que existe entre crocodilos e aves. - Do ponto de vista cladístico a separação Tartarugas entre as aves e os crocodilos foi mais recente que a separação dos crocodilos em relação aos outros répteis. Aves e crocodilos revelam caracteres derivados Classificação cladística comuns que não aparecem nas cobras e Lagartos e nos lagartos. A identidade estrutural entre Aves cobras crocodilos e lagartos é explicada porque ambos retiveram muitas características Crocodilos Tartarugas reptilianas primitivas, enquanto que as aves perderam essas características em consequência da adaptação ao voo, após a separação do ancestral reptiliano. Mamíferos Mamíferos Professora Ana Cristina Andrade Página 4 de 10

5 Sistemática Ciência da Classificação Sendo um dos objectivos das classificações biológicas facilitar a comunicação acerca do mundo vivo e transmitir informações sobre os seres vivos, é óbvio que a organização de qualquer classificação deve obedecer a regras básicas de aplicabilidade geral, de modo a torná-la numa linguagem de compreensão universal. Hierarquia Taxonómica Lineu é considerado o pai da Taxonomia. No sistema que desenvolveu, publicado na sua grande obra Systema Naturae, os seres vivos são agrupados em dois reinos, Plantas e Animais, que se subdividem em categorias progressivamente de menor amplitude. Perfilhando ideias fixistas, Lineu procurou pôr ordem na diversidade da vida para maior glória de Deus. O modelo lineano de ordenação dos seres vivos numa série ascendente de grupos de complexidade crescente (espécie, género, ordem e classe) é um sistema hierárquico de classificação. Esta hierarquia taxonómica ampliou-se consideravelmente desde o tempo de Lineu e cada uma das categorias taxonómicas é também designada por taxon (plural: taxa). Nas classificações actuais consideram-se sete categorias principais: espécie, género, família, ordem, classe, filo (Divisão para os botânicos) e reino. Do reino para a espécie os grupos são sucessivamente mais homogéneos e mais restritos. Nos níveis mais baixos são mais claras as semelhanças, pois além de apresentarem todas as características comuns aos grupos superiores, ainda têm outra mais específica. A espécie é a unidade básica da classificação (agrupamento natural). Os taxonomistas têm necessidade, por vezes, de considerar categorias intermédias. Para as distinguir usam prefixos como super, infra e sub. Por exemplo, o grupo dos vertebrados constitui um subfilo. No conjunto reconhecem-se trinta tipos de categorias taxonómicas. No tempo de Lineu os grandes grupos eram usados para arquivar conjuntos de organismos semelhantes. O reconhecimento de que as espécies vivas evoluíram a partir de outros organismos mais remotos colocou um novo desafio: agrupar os organismos em taxa que representem linhagens evolutivas. Professora Ana Cristina Andrade Página 5 de 10

6 Nomenclatura regras básicas Em ciência o uso do nome vulgar (vernáculo) dos organismos dificulta a comunicação, pois ele é variável de região para região e de país para país. Por outro lado, a maioria dos seres vivos não tem nome comum atribuído. O desenvolvimento de um sistema para dar nome às categorias taxonómicas foi outra contribuição importante de Lineu para a ciência taxonómica. Regras básicas utilizadas em nomenclatura: Designação dos taxa é feita em latim. Sendo uma língua morta não está sujeita a evolução. Nomenclatura binominal para designar as espécies. A primeira é um substantivo escrito com a inicial maiúscula e corresponde ao nome do género; a segunda palavra, escrita com inicial minúscula, designa-se por epíteto ou restritivo específico, sendo geralmente um adjectivo. A designação de grupos superiores à espécie é uninomial (consta apenas de uma palavra), que é um substantivo, escrito com inicial maiúscula. O nome da família dos animais obtém-se acrescentando a terminação idae à raiz do nome de um dos géneros. Nas plantas, a terminação que caracteriza a família é aceae. Há excepções... Quando uma espécie tem subespécies, utilização uma nomenclatura trinomial para as designar (nome da espécie seguido de um terceiro termo designado por restritivo ou epíteto subespecífico). O género, a espécie e a subespécie são escritos em itálico ou então sublinhados. À frente do nome da espécie escreve-se, em letra de texto, o nome ou abreviatura, do taxonomista que pela primeira vez descreveu a espécie. Pode citar-se a data de publicação do nome da espécie, a seguir ao nome do autor, separada por uma vírgula. -- Sistema de Classificação de Whittaker modificado -- Utilizando como critérios de classificação o nível de organização celular, os modos de nutrição e as interacções com o ecossistema, Whittaker propôs, em 1979, uma reformulação do seu anterior sistema de classificação (1968). De acordo com este novo sistema, os seres vivos, os seres vivos são agrupados em cinco reinos, Monera, Protista, Fungi, Plantae e Animalia, passando o reino Protista a integrar as Algas (uni e multicelulares), os Protozoários e os Mixomicetes. Na classificação de 1968 o reino Protista era exclusivo dos seres unicelulares eucariontes, passando em 1979 a incluir eucariontes unicelulares e multicelulares pouco diferenciados. Professora Ana Cristina Andrade Página 6 de 10

7 Sistema de classificação de Whittaker modificado Professora Ana Cristina Andrade Página 7 de 10

8 EXERCÍCIOS 1. Na figura 1, A e B representam duas classificações baseadas em escolas sistemáticas diferentes. Figura 1 Faça corresponder a cada uma das afirmações uma das letras: A ou B. Representa uma classificação baseada na origem evolutiva. Representa uma classificação fenética. Foi organizada com base em diferenças estruturais dos seres actuais. Representa uma classificação cladística ou filogenética. 2. Relativamente ao Sistema de classificação de Lineu: 2.1. É incorrecto afirmar que... - existe uma hierarquia taxonómica; - a Classe é o taxon mais abrangente; - a Espécie é a unidade básica da classificação; - as Espécies se agrupam em Géneros Uma ordem é um taxa: - que agrupa várias Famílias; - hierarquicamente superior ao Filo; - hierarquicamente inferior ao Género; - que agrupa várias Classes Tendo em conta a relação entre taxa, é incorrecto afirmar que... - as Espécies semelhantes se agrupam em Géneros; - as Famílias mais relacionadas se agrupam em Ordens; - Filo e Divisão têm o mesmo valor hierárquico; - dois organismos pertencentes à mesma Família, pertencem obrigatoriamente ao mesmo Género. Professora Ana Cristina Andrade Página 8 de 10

9 2.4. Segundo o sistema de nomenclatura binomial para as Espécies: - a primeira palavra é, geralmente, um adjectivo; - a segunda palavra escreve-se com inicial maiúscula; - a segunda palavra designa o Género a que a Espécie pertence; - o restritivo específico escreve-se com inicial minúscula. 3. As expressões que se seguem referem-se ao nome científico de alguns taxa. A Quercus Rubra D Imaginarius rubens B Imaginarius alba E Zea mays Lineu, 1753 C Rubens alba F Puccinia graminis tritici 3.1. Identifique, justificando, as duas espécies mais relacionadas entre si Justifique, com base nos dados, que o restritivo específico isoladamente não tem significado sistemático Indique a designação relativa a uma sub-espécie. Para cada designação indique o significado de cada termo. 4. O diagrama da figura 2 mostra uma ordenação sistemática de diferentes grupos taxonómicos. A letra A corresponde à categoria taxonómica considerada como a unidade biológica fundamental da classificação. D C B A A A Figura 2 Com base na figura 2, faça corresponder V (de verdadeiro) ou F (de falso) a cada uma das afirmações que se seguem. (A) Há maior grau de parentesco entre os seres pertencentes ao taxon B do que entre os seres pertencentes ao taxon D. (B) A diversidade de seres vivos diminui do taxon C para o taxon D. (C) Os seres pertencentes ao taxon A apresentam um maior número de características comuns. Professora Ana Cristina Andrade Página 9 de 10

10 (D) Os seres pertencentes ao taxon B apresentam maior uniformidade de características do que os seres pertencentes ao taxon C. (E) O taxon D indica a Família. (F) No esquema estão representadas quatro Ordens. 5. A sistemática é uma ciência em evolução. Alguns dos seres vivos representados na figura 3 foram objecto de diferentes classificações ao longo dos anos. Figura Indique em que reinos cada um dos seres vivos seria incluído segundo: Lineu; Whittaker (1979) Segundo os critérios de Whittaker, indique uma característica que separe: O conjunto dos organismos F de todos os outros O organismo E do organismo C O organismo D e o organismo F dos restantes O organismo C de A e B O Reino representado pelo organismo D é o que apresenta maior heterogeneidade. Tal resulta do facto de esse reino incluir: A Organismos unicelulares e coloniais; B Organismos com diferentes tipos de nutrição; C Procariontes e eucariontes; D saprófitos; E produtores e/ou consumidores. (seleccione as duas opções correctas) Bom trabalho! Ana Cristina Andrade Professora Ana Cristina Andrade Página 10 de 10