Introdução às algas
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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
2014
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
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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
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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):
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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
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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.
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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
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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
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... a algas pardas de dezenas de metros de comprimento (60m). Acima dois pesquisadores segurando a parte apical de uma alga gigante “kelp”.
Macrocystis
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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.
a
b
c
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
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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
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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)
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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)
a
b
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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:
A B
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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:
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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.
OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO
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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.
OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO
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)
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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.
OCORRÊNCIA E DISTRIBUIÇÃO
Macroalgas do infralitoral (foto subaquático – Picãozinho, PB: GMiranda)
Superfície da água
Algas vermelhas
Algas verdes
Algas pardas
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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
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TALO UNICELULAR IMÓVEL
Micrasteria
diatomácea
Netrium
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Algas verdes:
Netrium, Micrasteria e Cosmarium
Diatomácea com ornamentação na parede celular (carapaça) de sílica
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TALO UNICELULAR FLAGELADO
Ceratium dinoflagelado
Gonyaulaux dinoflagelado
Chlamydomonas
euglenofícea
clorofícea
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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
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TALO COLONIAL (TETRASPÓRICA E CENOBIAL)
Nostoc
Gloeocapsa Cianofíceas: colônias tetraspóricas Nostoc e Gloeocapsa
Clorofíceas:
colônias cenobiais Scenedesmus e Pediastrum
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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.
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TALO FILAMENTOSO
unisseriado
Stigeoclonium clorofícea com talo unisseriado e ramificado
Zygnema clorofícea com talo unisseriado simples, sem ramificação
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2 cloroplastos estrelados
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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
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TALO PARENQUIMATOSO biestratificado
Ulva
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)
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pirenoides
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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) .
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A
B
C
vf
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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.
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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
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A
B C
D
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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
A B C
D E
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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
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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
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Algas comuns em todo litoral do NE
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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)
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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
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A A A L L L G G G A A A S S S Raven et al 2007
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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