Explique por que a reprodução das gimnospermas não depende da água

As gimnospermas são plantas vasculares, normalmente árvores, conhecidas principalmente por uma importante novidade evolutiva: as sementes. O nome desse grupo de vegetais, que significa “semente nua”, faz referência ao fato de não possuírem frutos envolvendo essas estruturas, que permanecem expostas.

As sementes possuem como função principal proteger e alimentar o embrião antes da germinação, por isso essa característica permitiu que essas plantas conseguissem dominar uma área muito maior que a das briófitas e pteridófitas. Essa estrutura reprodutiva é formada a partir do desenvolvimento do óvulo.

No que diz respeito à anatomia dessas plantas, o sistema vascular merece destaque. O xilema das gimnospermas é formado exclusivamente por traqueides, com exceção das Gnetales. Essas últimas apresentam em seu xilema elementos de vaso, característica que as aproxima das angiospermas.

Além dessas características marcantes, as gimnospermas são independentes da água para a reprodução. Nesse grupo de plantas, ocorre o processo chamado de polinização, no qual o gametófito masculino parcialmente desenvolvido (grão de pólen) é levado até o gametófito feminino. Normalmente a polinização em gimnospermas ocorre pelo ar (anemofilia).

Após o processo de polinização, o grão de pólen germina e dá origem ao tubo polínico, que conduz os gametas masculinos até o arquegônio, não necessitando, portanto, de água. O período compreendido entre o momento da polinização e a fertilização é demorado, podendo levar até mesmo um ano para ser completado.

O gametófito feminino geralmente produz vários arquegônios e, com isso, mais de uma oosfera pode ser fecundada. Caso isso aconteça, inicia-se o desenvolvimento de vários embriões em um óvulo, processo que é conhecido como poliembrionia. Vale destacar, no entanto, que na maioria das vezes apenas um embrião completa seu desenvolvimento.

Essas plantas não possuem flores, diferentemente do que muitas pessoas afirmam. As estruturas reprodutivas das gimnospermas são os chamados estróbilos, que são folhas férteis onde estão presentes os microsporângios ou os megasporângios. Os estróbilos podem ser femininos ou masculinos e podem ocorrer em uma mesma planta ou em indivíduos diferentes. Apesar de se assemelharem às flores, essa característica só está presente em angiospermas.

As gimnospermas são bastante exploradas economicamente. Algumas possuem alto potencial madeireiro e outras são usadas na fabricação de papel. Além dessa utilização, são bastante utilizadas como plantas ornamentais, principalmente os pinheiros, que são extremamente usados em épocas de natal.

Atualmente podemos classificar as gimnospermas em quatro divisões principais: Coniferophyta, Cycadophyta, Gnetophyta e Ginkgophyta. Entre essas divisões, a que mais se destaca é a Coniferophyta, grupo também chamado de coníferas e que inclui plantas como pinheiros e ciprestes. O nome desse grupo vem do fato de que o seu estróbilo possui formato de cone.

As gimnospermas ocorrem normalmente em áreas temperadas, sendo bastante comuns no Hemisférios Norte. Em nosso país, essas plantas são pouco representativas, sendo encontradas atualmente apenas três das quatro divisões existentes: Coniferophyta, Cycadophyta e Gnetophyta.

As gimnospermas são plantas vasculares e que, diferentemente de briófitas e pteridófitas, têm uma estrutura reprodutiva aparente e apresentam uma novidade evolutiva, as sementes. A seguir, descrevemos como ocorre a reprodução desse grupo.

Estruturas reprodutivas

As gimnospermas possuem folhas modificadas com função reprodutiva, as esporófilas, nas quais se encontram os esporângios e se formam as sementes após a fecundação. Geralmente, essas folhas são encontradas unidas formando uma estrutura denominada estróbilo ou cone.

As folhas reprodutoras produzem dois tipos de esporos:

• Micrósporos: são formados pela meiose de células presentes no interior de cápsulas (microsporângios) contidas em folhas modificadas (microsporófilas) do estróbilo masculino. Darão origem ao gametófito masculino, o grão de pólen;

• Megásporos: são formados pela meiose de uma célula presente no óvulo (oosfera), que é formado por folhas modificadas (megasporângios) presentes no estróbilo feminino (pinhas). Darão origem ao gametófito feminino, o megagametófito.

O gametófito masculino, denominado de grão de pólen, é formado pela mitose dos micrósporos (haploides). Em algumas espécies, sua parede apresenta projeções em formas de asas, o que facilita a sua dispersão, que ocorre pelo vento, até alcançar o estróbilo feminino para polinizá-lo (polinização anemófila ou anemofilia).

O gametófito feminino é formado pela mitose do núcleo do megásporo. O citoplasma do megásporo não divide, assim, o gametófito é uma grande massa polinucleada. Em seguida, surgirão membranas formando dois ou mais arquegônios (órgãos produtores de gametas femininos – as oosferas).

Fecundação

O grão de pólen, levado pelo vento, prende-se próximos a uma abertura superior do óvulo (micrópila), onde germina formando o tubo polínico. No interior do tubo polínico, há duas células espermáticas (gametas masculinos), e uma delas une-se à oosfera formando um embrião. Após a fecundação o óvulo, desenvolve-se formando a semente.

Semente

A semente é uma estrutura que contém um embrião, o tecido nutritivo (endosperma) e uma casca. As sementes foram essenciais para a adaptação das plantas ao ambiente terrestre devido ao fato de conterem um tecido nutritivo que nutre o embrião por um determinado tempo enquanto este tem seu desenvolvimento inicial protegido contra a perda de água. As sementes também são muito importantes para a dispersão da espécie no ambiente, pois muitas flutuam levadas pelo vento, podendo germinar a grandes distâncias da planta original.

Adaptações ao ambiente terrestre

Além da semente, uma outra adaptação presente nas gimnospermas para a vida terrestre é a presença do tubo polínico, que se desenvolve levando o gameta à oosfera e tornando a fecundação independente da presença de água.

As gimnospermas são plantas vasculares (possuem vasos condutores de seiva) e que apresentam sementes “nuas”. A denominação de sementes nuas deve-se ao fato de que as gimnospermas não possuem sementes no interior de frutos. A seguir vamos aprender mais sobre esse importante grupo vegetal, que inclui, por exemplo, os pinheiros e a araucária.

→ Características

As gimnospermas fazem parte do grupo das plantas vasculares com sementes, assim como as angiospermas. Entretanto, nas gimnospermas observa-se a ocorrência de sementes sem a presença de frutos envolvendo-as.

Nas gimnospermas, não se observa a presença de flores, sendo, em alguns casos, o estróbilo chamado erroneamente dessa forma. Os estróbilos, também chamados de cones, são, na realidade, estruturas reprodutoras que possuem folhas modificadas capazes de produzir esporos. Nas gimnospermas, encontramos estróbilos capazes de produzir pólen e estróbilos capazes de produzir óvulos.

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Por serem plantas vasculares, as gimnospermas destacam-se pela presença de xilema e também de floema. O corpo dessas plantas é organizado em raiz, caule e folhas, sendo importante destacar que em muitas espécies observa-se o crescimento em espessura (crescimento secundário).

→ Semente

O surgimento da semente, sem dúvidas, foi essencial para a evolução das plantas vasculares. Essa estrutura forma-se a partir do desenvolvimento do óvulo e, nas gimnospermas, não se encontra envolta por frutos. Todas as sementes são formadas por três partes básicas: o embrião, a reserva nutritiva e um envoltório. As principais funções da semente são: proteger o embrião e garantir a dispersão da planta.

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→ Ciclo de vida das gimnospermas

O ciclo de vida das gimnospermas é mais complexo do que aquele observado em briófitas e pteridófitas. Nesse grupo, na maioria dos seus representantes, não se observa a presença de gametas masculinos flagelados, que necessitam de água para a reprodução, com exceção das cicadófitas e Ginkgo. Nas gimnospermas, observa-se a presença de grãos de pólen, que são os responsáveis por garantir que os gametas masculinos cheguem até o gameta feminino.

Vamos descrever aqui o ciclo de vida de um pinheiro, uma típica espécie de gimnosperma. Começaremos o ciclo a partir da planta adulta, que é a fase de esporófito, a fase dominante no ciclo de vida nesse grupo de plantas. Vale destacar que o ciclo dessa planta, assim como das outras espécies de plantas, possui alternância de gerações, em que verificamos a alternância entre uma fase de esporófito (diploide, 2n) e outra de gametófito (haploide, n).

O esporófito do pinheiro possui estruturas chamadas de estróbilos ou cones, que apresentam escamas onde estão localizados seus esporângios (estrutura onde são produzidos os esporos). Dois tipos de cones podem ser observados: alguns pequenos produtores de pólen (estróbilos masculinos) e alguns maiores onde são produzidos os óvulos (estróbilos femininos).

É comum observar, na maioria das gimnospermas, os estróbilos masculinos na parte mais baixa da árvore e os estróbilos femininos na parte superior, o que dificulta que a planta seja polinizada pelo pólen produzido por ela mesma.

Os cones produtores de pólen possuem células chamadas de microsporócitos ou células-mãe de micrósporo, que sofrem meiose e produzem quatro micrósporos (esporo que se desenvolve no gametófito masculino) haploides.

Esses micrósporos desenvolvem-se no grão de pólen. O grão de pólen é formado por duas células protalares (que não apresentam função aparente), uma célula do tubo e uma célula geradora, sendo, nessa fase, o microgametófito (gametófito masculino) imaturo.

Já nos cones femininos, encontramos os óvulos, que são formados pelo núcleo multicelular ou megasporângio (esporângio onde os megásporos são produzidos), o qual é envolto por um tegumento que apresenta uma abertura chamada de micrópila.

Em cada um dos megasporângios, observa-se a presença de apenas megasporócito ou célula-mãe do megásporo, o qual sofre meiose e forma o megásporo (esporo que se desenvolve no gametófito feminino) haploide. São formados quatro megásporos no final da divisão celular, porém apenas um deles é funcional e desenvolve-se em megagametófito (gametófito feminino).

Os grãos de pólen (microgametófito parcialmente desenvolvido) são liberados e levados pelo vento. Esse grão de pólen pode, então, atingir a escama de um cone feminino. Essa transferência do grão de pólen é denominada polinização.

Após a polinização, o grão de pólen é levado por meio de substâncias produzidas nas escamas, através da micrópila, até o megasporângio. Ele, então, germina formando o tubo polínico, que é responsável por transportar o gameta masculino até a oosfera. No megasporângio, ainda não ocorreu a meiose.

Quando consideramos o pinheiro, podemos observar que, aproximadamente um mês após a polinização, forma-se o megagametófito. O megagametófito, então, desenvolve-se e forma os arquegônios. Esse processo é demorado e pode ser estendido por mais de um ano nessas plantas.

O grão de pólen germinado segue lentamente seu caminho, com o tubo polínico crescendo através do tecido do megasporângio até o megagametófito, que ainda está se desenvolvendo. A célula geradora do grão de pólen forma uma célula estéril e uma célula espermatogênica, que se divide formando os gametas masculinos. Nessa etapa, dizemos que o grão de pólen é o microgametófito maduro.

O tubo polínico atinge a oosfera e descarrega os dois gametas masculinos no interior desse gameta feminino. Um dos núcleos do gameta masculino funde-se ao núcleo da oosfera, e outro sofre degeneração. Geralmente, no megagametófito dessas plantas, verifica-se a formação de vários arquegônios e, consequentemente, várias oosferas.

Com isso, há a fecundação de mais de uma oosfera e consequentemente o início da formação de vários embriões no interior de um único óvulo. Esse fenômeno é chamado de poliembrionia. Vale destacar, no entanto, que, apesar da poliembrionia acontecer, geralmente, apenas um embrião sobrevive.

Após a fecundação, cada óvulo desenvolve-se em semente. A semente cai no solo e, se encontrar um ambiente adequado, germina, dando origem a um novo esporófito.

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→ Classificação das gimnospermas

Atualmente, observa-se a presença de quatro filos de gimnospermas com representantes viventes. São eles:

Os pinheiros fazem parte do grupo das coníferas.

• Coniferophyta: sem dúvidas, o maior grupo de gimnospermas. Nele, encontramos as famosas coníferas. Como exemplo de conífera, temos os pinheiros e sequoias. Nesse filo, encontramos mais de 600 espécies distintas.

• Cycadophyta: grupo com gametas flagelados. Outra característica marcante é que nas cicadófitas temos plantas com folhas que lembram as palmeiras. Como exemplo de cicadófita, podemos citar as cicas.

• Ginkgophyta: grupo que possui apenas uma espécie vivente que é o Ginkgo biloba. Nessas plantas, observa-se também a presença de gametófito masculino flagelado. As folhas dessa planta assemelham-se a um leque.

• Gnetophyta: grupo que possui três filos (Welwitschia, Gnetum e Ephedra). Nesses três gêneros, encontramos características que os aproximam das angiospermas, como os cones, que são bastante similares às inflorescências.

Por Ma. Vanessa Sardinha dos Santos