As Grandes Transformações Das Plantas Ao Longo Da História Da Terra
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UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA Faculdade de Ciências e Tecnologia Departamento de Ciências da Terra As grandes transformações das plantas ao longo da história da Terra João Pais Ana Sofia Nobre Mendão Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Geologia para o Ensino Orientador: Doutor João Pais Lisboa, 2007 As grandes transformações das plantas ao longo da história da Terra Dedicatória Dedicatória Aos meus pais e filhos, com todo o carinho. http://www-personal.umich.edu/~agrxray/gallery.html 1 As grandes transformações das plantas ao longo da história da Terra Agradecimentos Agradecimentos Agradeço ao Professor João Pais todo o apoio científico e humano que me foi dando ao longo da realização do trabalho. Às minhas colegas e amigas Alice Silva e Patrícia Marta, pela ajuda e apoio, o meu muito obrigado. Um muito obrigado à minha colega Luz Baião pela realização do abstract. Os meus agradecimentos à minha irmã Rita pela ajuda na resolução de alguns problemas técnicos. Agradeço a todos os meus colegas da escola e amigos, que de uma forma ou de outra, me foram dando apoio e encorajando a continuar. http://www-personal.umich.edu/~agrxray/gallery.html 2 As grandes transformações das plantas ao longo da história da Terra Sumário Sumário A paleobotânica é a ciência que tem por objectivo o estudo e caracterização das plantas fósseis. Pretende conhecer e reconstituir as formas vegetais desaparecidas e as floras que povoaram o nosso planeta, compreender as transformações que foram ocorrendo no mundo das plantas e nos ambientes em que viveram e fazer a integração dessa informação com vista à caracterização da história geológica da Terra. Questões sobre a origem das plantas, subjacentes à da origem da própria vida, sobre o aparecimento das primeiras floras terrestres, das primeiras plantas com semente e das angiospérmicas, das causas de extinção de certos grupos, são temas para os quais os paleobotânicos procuram resposta. A Paleontologia, e nomeadamente a Paleobotânica, são ciências em pleno desenvolvimento e cujo âmbito se alarga de dia para dia. Com a presente dissertação pretende-se apresentar um panorama geral dos aspectos mais importantes da evolução das plantas ao longo da história do planeta. Desde as origens até o estabelecimento da vegetação actual, apontando as principais etapas evolutivas e conquistas funcionais que conduziram às plantas modernas. O conhecimento das plantas fósseis permite compreender melhor as formas actuais, explicar a sua distribuição e adaptações ambientais. Ajuda a pensar nos vegetais como seres essenciais para a sustentabilidade da vida na Terra, podendo ser elementos essenciais para o controlo das alterações climáticas, nomeadamente através do aprisionamento do carbono atmosférico, contribuindo para a redução do efeito de estufa. É essencial que as gerações futuras compreendam o papel das plantas na Terra, que as procurem preservar de modo a poderem ser utilizadas comercialmente de modo equilibrado e sustentável. Esta dissertação tem interesse do ponto de vista do Ensino Básico (7.º ano) e Secundário. Relativamente ao Secundário, são abordados temas que constam dos programas do décimo e décimo primeiro ano de escolaridade, tais como: “A Célula”, “O 3 As grandes transformações das plantas ao longo da história da Terra Sumário transporte nas plantas”; “Reprodução nos seres vivos”; “Evolução biológica” e “Sistemática dos seres vivos”, ajudando os estudantes a compreender o papel desempenhado pelas plantas na sustentabilidade da vida na Terra. Os primeiros seres vivos da Terra surgiram no oceano. Por volta de 2,8 Ga apareceram os vegetais eucariotas com núcleos limitados por uma membrana, encerrando os cromossomas, que permitiram a reprodução sexuada. Os primeiros organismos eucariotas são algas uni e pluricelulares que durante milhões de anos evoluíram em meio marinho relativamente uniforme e estável. No Silúrico (420 Ma) ocorrem os primeiros restos de vegetais terrestres. Eram formas bastante simples sem folhas nem raízes. Parece estarem já então representados dois grandes grupos de plantas ainda actuais, os Briófitos e os Traqueófitos. No Devónico (417 a 354 Ma) já existiam plantas com raiz, e viviam representantes de quase todos os grupos actuais. Os pteridófitos dominaram no Carbonífero (354 – 290 Ma) e no Cretácico inferior (135 – 112 Ma). A partir do Carbonífero, algumas plantas vasculares incorporaram o gametófito feminino no esporófito, no seio de um órgão feminino especial, o óvulo que, após fecundação, dá imediatamente origem a uma nova planta (pré-espermatófitos — Pteridospérmicas, Ginkgófitas, Cicadófitas) ou constitui uma semente (espermatófitos). Durante o Mesozóico dominaram os espermatófitos com óvulos e sementes nuas (Gimnospérmicas). A partir do Cretácico inferior (135 Ma) os espermatófitos que produzem sementes encerradas num fruto (Angiospérmicas) apareceram discretamente. Actualmente constituem o grupo de plantas com maior sucesso; têm mais de 220 000 espécies. Os progressos conseguidos por estas plantas são espectaculares. A partir do meio do Cretácico (100 Ma) até o final do Oligocénico (34 Ma) a evolução das Angiospérmicas coincide com a das aves, dos mamíferos e dos insectos (himnópteros, lepidópteros, dípteros e coleópteros). Esta co-evolução teve efeitos notáveis. Evoluindo em conjunto, os 4 As grandes transformações das plantas ao longo da história da Terra Sumário parceiros animais e vegetais encontraram vantagens mútuas, com transformações coordenadas de orgãos ou de comportamento, permitindo que, actualmente, estas plantas sejam predominantes em muitos ecossistemas. Actualmente, as plantas são essenciais para as sociedades humanas. São fonte indispensável de alimento e de matérias-primas, utilizadas, entre outros, para fins farmacêuticos, construção, energia. São reguladoras do ciclo do carbono e da água, e por isso, contribuem, decisivamente, para o equilíbrio climático. É preciso lutar pela preservação das grandes florestas tropicais húmidas como garantes da manutenção da qualidade de vida na Terra, aprisionando largas quantidades de carbono e funcionando como reguladoras do efeito de estufa de origem antrópica. 5 As grandes transformações das plantas ao longo da história da Terra Abstract Abstract Palaeobotany is the science that aims the study and characterisation of fossil plants. It tries to get, to know and to rebuild the missing vegetable forms as well as the flora that have inhabited our planet; it also aims at understanding the transformations which have occurred in the plant world and in the environments they have lived, apart from integrating such information in order that the geological history of earth can be established. Palaeobotanics search for several answers. Among the themes they work on, there are questions about the origin of plants, which are related to the origin of life itself, about the appearance of the first Earth flora, of the first plants with seeds and of the Angiosperms, and about the causes for the extinction of certain groups. Palaeontology, namely, Palaeobotany, is a strong developing science with a wider and wider scope. In this work we intend to present a general view of the main aspects of the evolution of plants throughout the history of our planet, from its origins up to the establishment of the current vegetation, focusing on the main evolutionary stages and the functional conquests that have led to modern plants. If we know the fossil plants, we will better understand the current plants and we will be able to explain their environmental distribution and adaptations. We will also think of vegetables as essential beings for the sustainability of life on Earth, and consider them essential elements for the control of climate changes, namely, through the imprisonment of atmospheric carbon, which contributes to a reduction of greenhouse effect. It is essential that future generations understand the role of plants on earth and try to preserve them, so that they can be commercially adequate and sustainable. This study has got a special interest in what concerns basic and secondary school, as some of the subjects here approached appear on the syllabuses of the 7 th, 10th and 11th Forms; this is the case of “The Cell”,“Transport in plants”, “Reproduction in living 6 As grandes transformações das plantas ao longo da história da Terra Abstract beings”, “Biological evolution” and “Living beings system”. Such an investigation will therefore help students to understand the role of plants within the sustainability of life on earth. The first living beings on earth appeared in the oceans. Around 2,8 Ga eukaryote vegetables appeared with their nucleus limited by a membrane, enclosing chromosomes, which allowed sexual reproduction. The first eukaryote organisms were single and multi- celled algae which, for millions of years, evolved in a relatively uniform and stable marine environment. In the Silurian period (420 Ma) the first rests of Earth vegetables were found; they had quite simple forms without leaves or roots. So far, it seems we have already represented two big groups of plants that still live today, the Briophyta and the Tracheophyta. In the Devonian period (417 to 354 Ma) there were already plants with roots. So representatives of almost every current group already lived by the time. The Pteridophyta group lived in the Carboniferous (354 to 290 Ma) and in the early Cretaceous (135 to 112 Ma). After the Carboniferous period, some vascular plants integrated