Introdução às algas

B B B I II O O O L L L O O O G G G I II A A A

S S S I II S S S T T T E E E M M M À À À T T T I II C C C A A A ... ... ...

F F F / // A A A / // B B B

üUNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA üCENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA NATUREZA üDEPARTAMENTO DE SISTEMÁTICA E ECOLOGIA

BIOLOGIA E SISTEMÁTICA FUNGOS, ALGAS, BRIÓFITAS

Profa. ELIETE LIMA DE PAULA ZÁRATE

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DAS ALGAS

Características gerais, habitat e distribuição

Morfologia do talo, reprodução Classificação

Aspectos gerais de importância

Chroococcus sp

Colpomenia sp Galaxaura sp Acetabularia sp

A A A L L L G G G A A A S S S

CARACTERIZAÇÃO

ü O termo ALGA não tem nenhum significado taxonômico, é utilizado para denominar um grupo artificial de organismos de várias linhas evolutivas que possuem algumas características em comum.

ü Este termo inclui organismos procariotos (cianobactérias) e eucariotos (demais algas unicelulares, coloniais e multicelulares) classificados em diferentes domínios, reinos e divisões (filos).

ü A FICOLOGIA (do grego phycos = algas) é a ciência que estuda as algas e os estudiosos em algas são chamados ficólogos.

ü Nesta disciplina estudaremos os grupos de algas que tenham representantes macroscópicos (exclusivamente ou mesmo minoritariamente), ou seja, cianofíceas, feofíceas, rodofíceas e clorofíceas, além de uma abordagem de microalgas como dinoflagelados e diatomáceas, principalmente pela sua importância ecológica e suas relações com outras algas.

Amelia Iaeca Kanagawa

Filamentos ~ a raízes formando ou não um disco de fixação apressório

CARACTERÍSTICAS GERAIS São fotoautotróficas, com O 2 como produto da fotossíntese Apresentam clorofila a além de outros pigmentos acessórios Células geralmente com parede celular São talófitas, avasculares: corpo sem organização em sistemas de

tecidos – sem órgãos vegetativos que possam ser chamados de raiz, caule e folha embora algumas algas possuam estruturas que se assemelham (~) a “folhas”, “caules” e “raízes”.

Eixo cilíndrico ~ a caule

Lâminas ~ folhas

Caulerpa (alga verde): Sargassum (alga parda):

CARACTERÍSTICAS GERAIS O talo das algas pode ser unicelular, colonial, multicelular filamentoso e multicelular parenquimatoso.

Além desses, algas verdes podem ter talos cenocíticos. As definições e exemplos desses diferentes tipos morfológicos de algas serão dados dentro do estudo de cada grupo taxonômico.

Tipos morfológicos de talos: T. unicelular da euglenofícea Phacus (Fig.a); T. colonial da cianofícea Gloeocapsa (Fig. b); T. filamentoso da rodofícea Antithamnion (Fig. c); T. parenquimatoso da feofícea Dictyopteris (Fig. d); T. cenocítico da clorofícea Valonia (Fig. e)

a b c d

e Amelia Iaeca Kanagawa

NUTRIÇÃO:

autotróficas obrigatórias – A grande maioria das microalgas e todas as macroalgas só sobrevivem em condições adequadas à fotossíntese.

autotróficas facultativas – possuem capacidade de fotossíntese mas podem se comportar como heterótrofos quando as condições forem desfavoráveis à fotossíntese – poucas algas unicelulares.

heterotróficas obrigatórias – organismos incolores que perderam a capacidade de fotossíntese e vivem em ambientes ricos em matéria orgânica – pequeno grupo de algas unicelulares como euglenofíceas.

TAMANHO: As Algas podem variar quanto ao seu tamanho desde algas unicelulares com alguns micrômetros (cianofíceas unicelulares com 1 1,5 µm), epífitas de alguns mm de altura, passando por...

Aphanothece cianobactéria colonial formado por vários indivíduos unicelulares pequenos (escala = 20 µm

Rodófita com talo unisseriado epifitando outra rodófita com talo multisseriado

TAMANHO: ..algas com variação de alguns cm a cerca de 30 cm (como a grande maioria de nossas algas) a...

Padina sp – alga parda com uns 12 cm e talo levemente calcificado. Foto: GMiranda Algas verdes e vermelhas de 10 – 15 cm.

Algas da Praia de Cabo Branco, PB

... a algas pardas de dezenas de metros de comprimento (60m). Acima dois pesquisadores segurando a parte apical de uma alga gigante “kelp”.

Macrocystis

OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO: As microalgas e algumas algas filamentosas podem ser encontradas em praticamente todos os tipos de ambientes, desde a areia do deserto, fontes termais, neves e em ambientes subaéreos – nos solos (edáficas),rochas (epilíticas), animais (epizóicas) e sobre plantas (epífitas).

Detalhes do talo de Trentepohlia com pouco (Fig.b) e muito βcaroteno (Fig.a e c).

Trentepohlia alga verde filamentosa cresce sobre a árvore e a usa só como suporte.

βcaroteno é um pigmento acessório da fotossíntese que funciona como um fotoprotetor e evita a fotooxidação das clorofilas e é produzido em maior quantidade em locais mais iluminados.

EPÍFITAS

OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO: ENDOZÓICAS – Microalgas unicelulares e cloroplastos de macroalgas vivem dentro de protozoários, celenterados e moluscos. Esses organismos vivem em simbiose: as algas ou seus cloroplastos fornecem compostos orgânicos ao animal enquanto os animais fornecem proteção e abrigo às algas.

Zooxantelas (dinoflagelados) dentro de corais

Chlorella (clorófitas unicelulares) dentro de Paramecium

Elisia crispata lesma marinha com cloroplastos de Penicillus (clorófita macroscópica) após o animal ingerir o talo da alga. Aqui os cloroplastos continuam sua atividade fotossintética mesmo fora do talo.

Foto: M.Kanagawa

OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO:

ENDÓFITAS cianofíceas vivem em simbiose nos talos de Anthoceros (briófita), folhas de Azolla (pteridófita), raízes de Cycadaceae (gimnosperma) e nos rizomas de Gunnera (angiosperma): as cianofíceas fixam nitrogênio livre e fornece os compostos nitrogenados para a planta.

Corte transversal da raiz de uma cicadaceae com cianobactérias:

Zona de crescimento das algas azuis (cianofíceas)

OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO: As algas são organismos predominantemente aquáticos e podem ser encontradas em:

– água doce, água salobra, água do mar e água hipersalina As algas aquáticas podem ser:

PLANCTÔNICAS algas geralmente unicelulares ou coloniais que vivem suspensas na massa d`água dentro da zona fótica (faixa da água onde há luminosidade suficiente para a fotossíntese:

Floração (alta concentração) da cianofícea Microcystis sp em água doce poluída (Fig. a) e detalhe das algas ao microscópio (Fig. b)

Algas epilíticas de água doce:

Enteromorpha (alga verde macroscópica) crescendo sobre rochas no Açude da Várzea, PB. Fotos, A: GMiranda, B: AIKanagawa

BENTÔNICAS – As algas microscópicas e macroscópicas que vivem fixas a substratos. De acordo com o substrato as algas podem ser: epilíticas (rochas ou pedras), epizóicas (animais), epifíticas (plantas ou outras algas ), epipélicas (areia ou lodo).

OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO:

Talos da alga parda Sargassum sp crescendo soltas e formando uma balsa flutuante no Mar de Sargasso

Algas epífitas: talos de alga parda filamentosa crescendo sobre folhas de fanerógama marinha

OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO

Algas epilíticas: talos de alga parda crescendo fixos a rocha

ALGAS MARINHAS:

ü Os substratos onde as algas e demais organismos marinhos bentônicos vivem fixos podem estar localizados em diferentes níveis em relação ao nível das marés:

1 ZONA SUPRALITORAL região do litoral acima do nível das marés mais altas.

Os organismos desta zona ficam submetidos a ação dos borrifos das ondas do mar, ao sol e ao vento.

Com a evaporação essa água do mar pode ficar com a salinidade bem elevada (hipersalina) e com a chuva os organismos ficam submetidos a uma salinidade baixa.

Em relação às algas, somente algumas espécies de cianofíceas (Lyngbya) conseguem sobreviver nestas condições tão adversas.

2 ZONA ENTREMARÉS ou MEDIOLITORAL: região litorânea compreendida entre os níveis das marés mais altas e mais baixas.

Os organismos marinhos bentônicos estão ora submersos na água do mar (na maré alta) ora descobertos e expostos ao sol, ao vento, à chuva (na maré baixa).

As algas adaptadas a esta região devem suportar variações diárias de salinidade, luminosidade, temperatura.

Zona entremarés durante a maré baixa. O substrato é formado por arenito ferruginoso (Praia do Cabo Branco, João Pessoa, PB). Foto: GMiranda

Zona entremarés num costão rochoso durante a maré baixa (substrato homogêneo e inclinado)

3 ZONA INFRALITORAL região litorânea abaixo do nível das marés mais baixas.

As algas desta zona vivem permanentemente submersas e fixas a substratos que estejam dentro da zona fótica.

A faixa onde há algas bentônicas é muito menor do que aquela ocupada pelo fitoplâncton que pode se distribuir por toda a superfície dos oceanos onde haja luz, CO 2 e nutrientes minerais.

Macroalgas do infralitoral (foto subaquático – Picãozinho, PB: GMiranda)

Superfície da água

Algas vermelhas

Algas verdes

Algas pardas

MORFOLOGIA DAS ALGAS – TIPOS DE TALO

TALO UNICELULAR cada talo é formado por uma única célula que pode ser:

IMÓVEL: célula sem mobilidade (ausência de flagelos) MÓVEL: talo flagelado: geralmente com 2 flagelos

TALO COLONIAL – vários indivíduos crescem unidos COLÔNIA CENOBIAL: número de indivíduos e forma da colônia definidos; móvel ou imóvel

COLÔNIA TETRASPÓRICA: número de indivíduos e forma da colônia indefinidos

TALO UNICELULAR IMÓVEL

Micrasteria

diatomácea

Netrium

Algas verdes:

Netrium, Micrasteria e Cosmarium

Diatomácea com ornamentação na parede celular (carapaça) de sílica

TALO UNICELULAR FLAGELADO

Ceratium dinoflagelado

Gonyaulaux dinoflagelado

Chlamydomonas

euglenofícea

clorofícea

Dinoflagelados: com carapaças formadas por placas de celulose. 2 flagelos: um preso no sulco transversal e o outro fixo por um ponto no sulco longitudinal.

Chlamydomonas (clorofícea) e Phacus (euglenofícea) possuem células nuas, isto é, sem parede celular e geralmente com 2 flagelos apicais

TALO COLONIAL (TETRASPÓRICA E CENOBIAL)

Nostoc

Gloeocapsa Cianofíceas: colônias tetraspóricas Nostoc e Gloeocapsa

Clorofíceas:

colônias cenobiais Scenedesmus e Pediastrum

TALO MULTICELULAR – talo formado por várias células:

FILAMENTOSO unisseriado – formado por uma fileira (= série) de células; bisseriado – por duas fileiras; multisseriado – por várias fileiras de células.

talo polissifônico – filamento multisseriado em que há uma fileira central (axial) rodeada por várias fileiras de células pericentrais.

PARENQUIMATOSO talo laminar ou não: uniestratificado – formado por uma camada (= estrato) de células; biestratificado – por duas camadas; multiestratificado – por várias camadas.

TALO FILAMENTOSO

unisseriado

Stigeoclonium clorofícea com talo unisseriado e ramificado

Zygnema clorofícea com talo unisseriado simples, sem ramificação

2 cloroplastos estrelados

TALO FILAMENTOSO multisseriado polissifônico

RODOFÍCEAS COM TALO MULTISSERIADO POLISSIFÔNICO

Polysiphonia

Neosiphonia talo polissifônico que cresce prostrado e se fixa ao substrato através de filamentos rizoidais. Alga da PB. Foto LAFLucena

Células pericentrais

filamentos rizoidais

Células axiais

TALO PARENQUIMATOSO biestratificado

Corte transversal do talo. Fonte: www.algaebase.org

Aspecto geral do talo foliáceo

Vista superficial do talo: células com 1 cloroplasto com 12 pirenóides

Ulva (alfacedomar)

pirenoides

TALO PARENQUIMATOSO multiestratificado

Macrocystis: aspecto geral das algas gigantes (A) e detalhe do talo mostrando vesículas flutuadoras (vf) na base das lâminas (B)

Laminaria: corte transversal do talo multiestratificado mostrando as várias camadas de células (C) .

TALO CENOCÍTICO – o talo cresce através de sucessivas divisões dos núcleos e demais organelas sem que ocorra a divisão celular, isto é, não há formação de septos.

UNIAXIAL O contorno do talo é dado pela parede celular da única célula que compõe o talo.

MULTIAXIAL – o talo é formado por um emaranhado causado pelo filamento cenocítico fino e longo que pode originar talos com diversas formas.

TALO CENOCÍTICO uniaxial

Bryopsis: aspecto geral do talo cenocítico (A) e detalhes do talo sem septos na base da ramificação pinada (B – D): note os cloroplastos ocupando a região entre o eixo e o ramo.

Algas da PB. Fotos – A: MKanagawa; BD: JDarc

TALO CENOCÍTICO uniaxial Caulerpa

A: C. prolifera, B: C. kempfii, C: C. mexicana, D: C. racemosa e E: C. sertularioides detalhe dos ramos pinados. Algas comuns no NE

Fotos B: MKanagawa; E: LAFLucena

TALO CENOCÍTICO multiaxial

Codium Detalhe do talo não calcificado de Codium (com utrículos e pelos

Esquema do talo mostrando região medular (filamentos cenocíticos incolores) e região cortical (utrículos verdes com cloroplastos)

Detalhe do gametângio saindo do utrículo

Codium: aspecto geral

TALO CENOCÍTICO multiaxial

Penicillus talo calcificado com uma parte bulbosa enterrada no substrato, uma região cilíndrica (estipe) e um tufo de filamentos. (pincel de barba de Netuno)

Halimeda talo calcificado formado por artículos achatados e finos ou espessos e quase cilíndricos.

Talos com superfície calcificada

estipe

Algas comuns em todo litoral do NE

MÉTODOS DE REPRODUÇÃO NAS ALGAS – CICLOS DE VIDA VARIÁVEL

EM CADA GRUPO

Assexual Divisão celular Fragmentação Formação de zoósporos Formação de aplanósporos Formação de hormogônio Formação de acineto

Sexual Anisogamia Isogamia Oogamia

CLASSIFICA CLASSIFICAÇ ÇÃO DAS ALGAS ÃO DAS ALGAS

ü AS ALGAS FIGURAM ENTRE OS ORGANISMOS MAIS ANTIGOS DA TERRA – PRÉCAMBRIANO (ca. 3,5 BILHÕES DE ANOS);

üPROVÁVEIS RESPONSÁVEIS PELA PRODUÇÃO E ACÚMULO DE OXIGÊNIO NA ATM. PRIMITIVA;

üSÃO RECONHECIDAS COMO OS ORGANISMOS QUE DERAM ORIGEM A TODOS OS OUTROS VEGETAIS EXISTENTES;

üMAIOR DIVERSIDADE ENTRE OS ORGANISMOS (Procariontes e eucariontes)

A A A L L L G G G A A A S S S http://www.ucmp.berkeley.edu/fungi/fungisy.html

CLASSIFICA CLASSIFICAÇ ÇÃO DAS ALGAS ÃO DAS ALGAS

Raviers 2006 (Vários autores) 10 divisões: Apenas os grupos circulados abaixo serão vistos nesta disciplina

Cyanophyta – Reino Eubactéria (Prochlorophyta) – 1 classe

Glaucophyta – 1 classe

Rhodophyta – Cyanidiophyceae, Bangiophyceaea, Forideophyceae

Chlorophyta – Subreino Viridiplantae (Linhagem das Chlorophyta, Linhagem das Streptophyta)

Euglenozoa, Cryptophyta, Cercozoa – 1 classe

Haptophyta – 2 classes

Dinophyta – 4 classes

Ochrophyta – 13 classes (Chrysophyta, Bacillariophyta, Xanthophyta, Phaeophyta, etc...)

CLASSIFICA CLASSIFICAÇ ÇÃO DAS ALGAS ÃO DAS ALGAS B B B I II O O O L L L O O O G G G I II A A A

A A A L L L G G G A A A S S S Raven et al 2007

ASPECTOS GERAIS DE IMPORTÂNCIA DAS ALGAS ASPECTOS GERAIS DE IMPORTÂNCIA DAS ALGAS

þ PRODUÇÃO PRIMÁRIA

þ FIXAÇÃO DE NITROGÊNIO

þ ALIMENTAÇÃO HUMANA

þ MEDICINAL

þ RAÇÃO

þ PRODUÇÃO DE FICOCOLÓIDES / SUBSTÂNCIAS

MUCILAGINOSAS – ÁGAR, CARRAGENANOS, ALGINATOS

þ FERTILIZANTES

þ POLUIÇÃO: INDICADORES, DELETÉRIOS

þ ESTUDOS DE BIOLOGIA CELULAR

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