Compreender, de forma geral, a reprodução dos pinheiros.

Os alunos deverão conhecer as Briófitas e Pteridófitas, suas características principais, além das características das gimnospermas.

Introdução: uma abordagem para o professor   

Evolução da Semente               

   Uma das mais espetaculares inovações que surgiram durante a evolução das plantas vasculares foi a semente. As sementes são um dos principais fatores responsáveis pela dominância das plantas com sementes na flora atual – uma dominância que gradualmente cresceu ao longo de um período de várias centenas de milhões de anos. A razão é simples: a semente tem um grande valor de sobrevivência. A proteção que a semente confere ao embrião, além do alimento armazenado que lhe está disponível nos estágios críticos da germinação e estabelecimento, dão às plantas com sementes uma grande vantagem seletiva em relação aos grupos relacionados dotados de esporos livres e aos seus grupos ancestrais, isto é, as plantas que liberam seus esporos (Raven et al., 2001). (...)             

   Em plantas vasculares sem sementes, como briófitas, a água é necessária para que os gametas masculinos móveis e flagelados alcancem e fecundem as oosferas. No entanto, nas gimnospermas a água não é requerida como meio de transporte dos gametas masculinos até as oosferas. Em vez disso, o gametófito masculino parcialmente desenvolvido, o grão de pólen, é transferido (geralmente de modo passivo pelo vento) até as vizinhanças de um gametófito feminino no interior de um óvulo. Esse processo é chamado de polinização. Depois da polinização, o gametófito masculino produz uma expansão tubular para fora, o tubo polínico (Raven et al., 2001). (...)             

   A polinização em Pinus ocorre na primavera. Nesse estágio as escamas dos estróbilos estão bem separadas. Quando os grãos de pólen assentam-se nas escamas muitos se aderem às gotas de polinização, que exsudam dos canais micropilares nas extremidades abertas dos óvulos. À medida que as gotas de polinização se evaporam, elas contraem-se carregando os grãos de pólen através do canal micropilar e pondo-os em contato com o nucelo. (...) Os grãos de pólen acomodam-se nessa rasa cavidade. Após a polinização, as escamas compactam-se e ajudam a proteger os óvulos em desenvolvimento. Logo após o grão de pólen entrar em contato com o nucelo, ele germina e forma o tubo polínico (Raven et al., 2001). (...)

Texto adaptado de: Raven PH, RF Evert e SE Eichhorn. 2001. Biologia Vegetal. P. 448-476. Sexta edição. Editora Guanabara Koogan SA. Rio de Janeiro.

Imagem retirada de: http://www.flaviocbarreto.bio.br/ens_medio/teste400_clip_image008.jpg (consultado em 10/05/10, às 10h05min). 

Ciclo de vida de um pinheiro (Pinus spp): Os gametófitos são muito reduzidos e nutricionalmente dependentes do esporófito. Os gametófitos masculinos imaturos são os grãos de pólen que são transferidos pelo vento para as proximidades do gametófito feminino no interior de um óvulo. O gameta masculino imóvel produzido pelos grãos de pólen em germinação é transportado para as oosferas dos arquegônios pelos tubos polínicos. Portanto, a água não é necessária como meio para o gameta masculino alcançar as oosferas. O óvulo amadurece após a fecundação e torna-se a semente. (...) A semente do pinheiro é formada por um embrião, tegumento e alimento armazenado (Raven et al., 2001).   

Texto adaptado de: Raven PH, RF Evert e SE Eichhorn. 2001. Biologia Vegetal. P. 448-476. Sexta edição. Editora Guanabara Koogan SA. Rio de Janeiro.

Imagem: representantes de estróbilos femininos de alguns grupos de gimnospermas.   

Retirado de: http://www.algosobre.com.br/biologia/gimnospermas.html (consultado em 10/05/10, às 10h09min). 

Estratégia 

Como os alunos poderão atingir os objetivos propostos:

Os alunos poderão atingir os objetivos propostos através de atividades práticas, vídeos e textos.   

Como o professor irá ativar esse processo:

O professor ativará este processo instigando a discussão entre os alunos, esclarecendo as dúvidas e fazendo leitura de texto explicativo junto aos alunos.   

Atividade experimental: percebendo a reprodução das gimnospermas

Professor, num primeiro momento da aula, faça uma demonstração para os alunos de como os grãos de pólen chegam aos estróbilos femininos dos pinheiros. Para evitar confusão na sala, recomendamos que a demonstração seja feita por você.   

   Pegue um pouco de pó de giz colorido, gliter ou outro material que se dispersa facilmente quando soprado. Se conseguir as pinhas elas poderão ser usadas, caso contrário use uma folha de papel. Passe cola nas escamas dos estróbilos ou na superfície da folha de papel. Coloque um pouco de gliter na mão e sopre sobre a pinha ou folha de papel, mostrando para os alunos e pedindo para anotarem o que observaram. É possível que os alunos reparem que o gliter grudou na pinha ou papel. Instrua-os a anotarem todas as observações, para posterior discussão.     

Atividade prática: observando as estruturas reprodutivas das gimnospermas

Professor, após a atividade experimental em que os alunos perceberão como acontece a polinização, compreendendo que é diferente da reprodução das pteridófitas (esporos), mostre para eles as estruturas reprodutivas das gimnospermas, para que conheçam e nomeiem as estruturas. Esta demonstração poderá ser feita através das estruturas reais (estróbilos feminino e masculino), ou através de fotografias.

   Discuta com a turma as diferenças observadas entre as estruturas reprodutivas das briófitas, pteridófitas e gimnospermas. É possível que os alunos mencionem a necessidade de água que vai diminuindo com a evolução dos grupos.

   Instigue-os a perceberem as inovações surgidas em cada grupo, que melhoraram as condições para reprodução, e logo para a sobrevivência. Faça-os perceber que cada vez menos a água é necessária para a reprodução, e que isto é um grande avanço, pois assim os vegetais puderam conquistar o ambiente terrestre. Ressalte a presença de sementes, surgidas no grupo das gimnospermas: como esta estrutura ajudou na dispensa da água para reproduzir? Se a água não é necessária como nos outros grupos, como o gameta masculino chega até o feminino?

   Explique sobre o grão de pólen, inovação surgida nas gimnospermas e que representou esta dispensa da água por parte do gameta masculino. Nos vídeos seguintes, os alunos poderão compreender melhor o papel destes grãos de pólen.

   Ao mostrar a pinha (estróbilo feminino), lembre os alunos de que ela não é a flor ou fruto, apenas contém os óvulos, que serão fecundados e formarão as sementes.

   Explique o que é polinização, lembrando-os do experimento que foi feito anteriormente. Faça-os compreender que os grãos de pólen devem ser levados até os estróbilos femininos, para que os gametas masculinos fecundem os gametas femininos. Para isso, o vento, por exemplo, é de grande ajuda nesta dispersão dos grãos de pólen, chamada polinização. Então, os gametas femininos e masculinos serão produzidos numa mesma época, para que as chances de fecundação aumentem.

   Comente com os alunos que as estruturas reprodutivas das gimnospermas não são muito atrativas como as flores de uma rosa, por exemplo, pois os estróbilos são folhas modificadas que produzem os grãos de pólen e os óvulos. Por isso, a polinização das gimnospermas ocorre geralmente pelo vento, ao acaso, e sem  ajuda de animais atraídos pelas flores.

   Curiosidade: O grão de pólen é como a impressão digital das fanerógamas, ou seja, cada espécie tem um grão de pólen com um formato próprio.

Abaixo seguem algumas imagens das estruturas reprodutivas de Pinus. 

Pinha madura, com as escamas separadas (seta vermelha), local onde as sementes formadas ficam (seta azul) na pinha.   

Retirado de: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f3/Pinus_nigra_cone.jpg/200px-Pinus_nigra_cone.jpg (consultado em 10/05/10, às 12h17min). 

Estróbilo feminino maduro (seta) e imaturo de Pinus spp.   

Retirado de: http://www.nucleodeaprendizagem.com.br/pinha.jpg (consultado em 10/05/10, às 12h18min). 

Estróbilo masculino de Pinus spp.

Retirado de: http://www.nucleodeaprendizagem.com.br/pinus.jpg (consultado em 10/05/10, às 12h19min). 

Sementes de Pinus sylvestris, são encontradas entre as escamas da pinha.   

Retirado de: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/16/Seed_pinus_sylvestris_1_beentree.jpg (consultado em 10/05/10, às 12h20min). 

Abaixo imagens de estruturas reprodutivas de algumas gimnospermas.

Sementes de Araucaria angustifolia:   

Retirado de: http://www.plantasdobrasil.com.br/fotos/semente/semente15.jpg (consultado em 10/05/10, às 12h21min). 

Estróbilo feminino de Araucaria angustifolia.   

Retirado de: http://www.icb.ufmg.br/bot/mtem-bot-bak/Gimnospermas.pdf (consultado em 10/05/10, às 12h22min). 

Estróbilo feminino de Araucaria angustifolia .  

Retirado de: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/69/Estr%C3%B3bilo_feminino_do_pinheiro-do-paran%C3%A1.JPG (consultado em 10/05/10, às 12h23min). 

Estróbilo masculino de Araucaria angustifolia .  

Retirado de: http://www.icb.ufmg.br/bot/mtem-bot-bak/Gimnospermas.pdf (consultado em 10/05/10, às 12h24min). 

Estróbilo masculino de Araucaria angustifolia .  

Retirado de: http://www.ciflorestas.com.br/image/pinheiro%202.JPG (consultado em 10/05/10, às 12h25min). 

Estróbilo masculino de cipreste.   

Retirado de: http://www.portalsaofrancisco.com.br/alfa/gimnosperma/imagens/estrobilo.jpg (consultado em 10/05/10, às 12h26min). 

Estróbilo feminino de cipreste (Cupressus sempervirens).  

Retirado de: http://www.ubcbotanicalgarden.org/potd/cupressus_arizonica_blueice.jpg (consultado em 10/05/10, às 12h27min).  

Atividade experimental: Observando o crescimento do tubo polínico   

O site “Ponto Ciência” explica passo a passo como montar o experimento de crescimento de tubo polínico. Este experimento poderá demonstrar para os alunos como acontece a reprodução das gimnospermas, como um grão de pólen pode originar uma nova planta juntamente com o gameta feminino. Mas é preciso ressaltar para os alunos que a flor que será usada para retirar os grãos de pólen será de um outro grupo que ainda será estudado, as angiospermas, pois é mais fácil de se encontrar do que de gimnospermas. Porém, o processo de crescimento de tubo polínico é muito semelhante, pois ambos os grupos (gimnospermas e angiospermas) são fanerógamas (plantas com sementes).

Abaixo segue link do site, para montagem do experimento:  

http://www.pontociencia.org.br/experimentos-interna.php?experimento=239&TUBO+DO+AMOR (consultado em 10/05/10, às 11h22min).    

Após o desenvolvimento do experimento acima, peça aos alunos para anotarem, novamente, suas observações.   

Vídeos: Reprodução das gimnospermas 

Professor, após o desenvolvimento dos experimentos de polinização com os alunos, apresente para eles alguns vídeos que retratam como acontece a polinização, seguida do desenvolvimento do embrião (germinação).

Abaixo seguem links dos vídeos.

Eles não possuem legenda, o que facilita para que você possa narrar os acontecimentos de acordo com a necessidade da turma.   

Vídeo 1: http://www.youtube.com/watch?v=QUrk9rWb9Kk&feature=related (consultado em 10/05/10, às 11h39min).    

Vídeo 2: http://www.youtube.com/watch?v=r1wWgIcyEXo&feature=related (consultado em 10/05/10, às 11h40min).    

Vídeo 3: http://www.youtube.com/watch?v=6f2v02aEtyI&feature=related (consultado em 10/05/10, às 11h41min).    

Vídeo 4: http://www.youtube.com/watch?v=vsdtDijCXFo&feature=related (consultado em 10/05/10, às 11h42min).    

Vídeo 5: http://www.youtube.com/watch?v=GlSHuWpAe1g&feature=related (consultado em 10/05/10, às 11h43min).    

Vídeo 6: http://www.youtube.com/watch?v=SI8iy2wRJ0Q&feature=related (consultado em 10/05/10, às 11h44min).    

Vídeo 7: http://www.youtube.com/watch?v=D9byVQxvMXs&feature=related (consultado em 10/05/10, às 11h45min).    

Texto para os alunos:

Professor, após a exibição dos vídeos para a turma, entregue a cada aluno um texto sobre as gimnospermas, de forma que eles possam discutir entre eles e com você os aspectos que ainda não estão claros. Promova esta discussão entre eles, instigue a investigação e raciocínio lógico, de forma que a construção de conhecimentos sobre o assunto torne-se mais divertida e facilitada.

Gimnospermas   

   As gimnospermas são um tipo de planta. O nome “gimnosperma” já nos diz muito, a palavra vem do grego "gimnos" = "nu" e "spermos" = "semente”, ou seja, é uma planta que possuiu sementes nuas, ou seja, fora do ovário, diferentemente do que acontece no caso das angiospermas.

   As gimnospermas são vascularizadas, possuem alto porte, raiz, caule e folhas bem definidas, não possuem frutos e sua semente se localiza do lado de fora do ovário. O principal exemplo de uma gimnosperma é o pinheiro, já que sua semente fica envolvida por escamas, formando uma estrutura mais ou menos cônica (pinha).

   As duas grandes novidades evolutivas das gimnospermas não podem ser esquecidas: o surgimento das sementes e a independência da água para a fecundação.

   A semente é uma estrutura derivada do óvulo, fecundado e desenvolvido. Cuidado com as comparações: o óvulo das plantas não corresponde ao óvulo humano. O óvulo vegetal fica na pinha ou na flor e contém o megásporo. O megásporo originará o gametófito feminino que então formará a oosfera – o gameta feminino. A oosfera corresponderia ao óvulo humano.

   A independência da água para a fecundação deve-se à formação do pólen e de sua transferência para o cone feminino. A polinização em gimnospermas é feita pelo vento, fenômeno chamado de anemofilia. Uma vez no cone feminino, forma-se o gametófito masculino – o tubo polínico. O tubo polínico cresce em direção à oosfera. Atraído de maneira inconfundível, um de seus gametas – as células espermáticas – a fecunda e forma um zigoto, o futuro esporófito. O ciclo se fecha.

   No processo de reprodução, os cones masculinos liberam esporos, também de grãos pólen, que se espalham através do movimento dos ventos até encontrarem os cones femininos, que produzem a oosfera, formando um zigoto. Assim, no interior da pinha são formados os pinhões, produtos dos óvulos fecundados. Normalmente, após um ano, a pinha se abre e deixa cair os pinhões, que levados pelo vento, originarão uma nova planta se acharem condições adequadas.   

O pinhão   

   É o nome popular da semente do pinheiro-do-paraná. Possui uma casca derivada do revestimento do óvulo. Dentro, possui um embrião que desenvolvido, originará o novo esporófito. Trata-se do gametófito feminino abastecido de reservas nutritivas para o desenvolvimento inicial do embrião. É constituído por células haplóides.

Lembre-se: O PINHÃO NÃO É O FRUTO! Ele tem a SEMENTE do pinheiro.   

As gimnospermas são muito importantes para o homem, pois é através dessas plantas que ocorre a maior parte da extração de madeira, papel e outras resinas, como os solventes, por exemplo.   

Adaptado de: http://www.mundoeducacao.com.br/biologia/gimnospermas.htm & http://www.algosobre.com.br/biologia/as-gimnospermas-e-a-mata-de-araucaria.html (consultado em 10/05/10, às 12h31min).

Nesta aula não será proposto nenhum Recurso Complementar, pois todas as atividades desenvolvidas estão em "Estratégias e Recursos".

Avaliar numa perspectiva formativa implica estar atento à construção de conhecimentos conceituais, comportamentais e atitudinais de nossos alunos. Por isso é importante estar atento a todo o percurso do aluno enquanto aprende: suas ideias iniciais, aquelas apresentadas durante a investigação, à maneira que relaciona com os colegas, sua atitude investigativa e crítica, no decorrer da aula. Feitas estas considerações, propomos mais um momento para que os alunos sejam avaliados.   

Professor, abaixo segue o link de um vídeo que mostra um documentário sobre a reprodução das gimnospermas. Isto poderá ajudar no fechamento do conteúdo, e você poderá sugerir que os alunos componham um texto, explicando como entenderam a reprodução das gimnospermas, com a ajuda do que assistiram no vídeo. Peça também que os alunos desenhem o ciclo de vida das gimnospermas. Desta forma, você poderá avaliar a construção de conhecimentos dos alunos com relação ao conteúdo da aula de hoje.   

http://www.youtube.com/watch?v=h55fboPKoxs (consultado em 10/05/10, às 12h36min).