cladograma - aprofundamento

1 CONSTRUINDO CLADOGRAMAS

Vívian Lavander Mendonça e Sônia Lopes (agosto 2002)

TEMA Classificação biológica – critérios modernos

CONCEITOS RELACIONADOS

• •

•

Sistemática e evolução Zoologia dos vertebrados: representantes dos principais grupos e suas características. Botânica: representantes dos principais grupos e suas características.

OBJETIVOS

Os estudantes poderão compreender: •

•

•

O processo de construção de um cladograma, considerando alguns grupos de organismos e suas principais características; A interpretação de um cladograma, sabendo reconhecer os graus de parentesco evolutivo entre os grupos apresentados; Como posicionar novos organismos em um cladograma, baseados em suas características.

ESTRATÉGIAS DE ENSINO

• Para a aplicação desta atividade é necessário que o estudante tenha algum conhecimento dos principais grupos de organismos atuais e de suas características mais importantes.

• Pode-se iniciar a atividade discutindo com a classe as idéias de parentesco evolutivo e de que as espécies se modificam ao longo de gerações. O professor pode nomear este processo como “evolução” nesse momento inicial ou depois, dependendo da resposta da turma à discussão proposta.

DURAÇÃO 2 aulas, sendo uma para a ficha de atividade e outra para a atividade complementar e as questões de vestibulares.

MATERIAIS NECESSÁRIOS

1. Ficha de atividade: lista de características, tabela dos animais cordados e orientação para a construção dos cladogramas (anexo 1).

2. Opcional: figuras ou fotos dos organismos estudados na atividade. 3. Gabarito da atividade (anexo 2), que pode ser de uso exclusivo do professor

ou para o aluno fazer sua própria verificação. 4. Sugestão de variação da atividade (anexo 3) e seu gabarito (anexo 4). 5. Sugestão de exercícios para avaliação (anexo 5).

PRINCÍPIOS BÁSICOS

Sistemática Na Sistemática procura-se compreender a evolução dos seres vivos e classificá-los de maneira a refletir essa evolução. Na formulação das hipóteses de evolução, o estudo comparado dos seres vivos é fundamental, devendo-se considerar o maior número possível de caracteres, que podem ser anatômicos, fisiológicos, comportamentais, moleculares, dentre outros. Para cada caráter deve-se procurar saber qual a condição primitiva e qual a condição derivada que surgiu a partir dessa condição primitiva. Somente as condições derivadas, que correspondem às novidades evolutivas, são usadas para definir os agrupamentos. Assim, os grupos são formados apenas por organismos que compartilham a condição derivada de um ou mais caracteres e que descendem de um ancestral comum exclusivo. Atualmente, as relações entre os seres vivos têm sido representadas por meio de diagramas chamados cladogramas (clado = ramo). Neles, os grupos de seres vivos são colocados nos terminais. Os pontos de onde partem as ramificações são chamados nós e representam ancestrais comuns hipotéticos para todos os grupos de seres vivos que estão acima desse nó. Todos os grupos acima de cada nó compõem grupos monofiléticos. As linhas do cladograma são chamadas ramos.

BIO - Sônia Lopes – Editora Saraiva www.editorasaraiva.com.br/biosonialopes

2 Os nós representam pontos onde ocorreram eventos cladogenéticos: separação da população em duas outras populações que não trocam mais genes (isolamento geográfico ou mutações que provocam grandes alterações e que impedem o cruzamento). Com isso, essas populações passaram a apresentar características derivadas, que surgiram por eventos anagenéticos, como mutação, recombinação gênica e seleção natural. A localização dos pontos de ramificação ao longo do cladograma fornece uma noção do tempo relativo de origem dos diferentes ramos.

No cladograma cada um dos terminais poderia representar uma espécie. Os terminais dos cladogramas, entretanto, nem sempre são espécies. Eles podem representar gêneros, famílias ou outros níveis hierárquicos.

(Adaptado de: BIO 2, Sônia Lopes, São Paulo, Saraiva, 2002.)

1. Você pode distribuir um texto falando sobre relações evolutivas e classificação biológica (como o texto do item Princípios básicos) e depois discutir com os estudantes os termos desconhecidos e as idéias principais. Analise juntamente com a classe o exemplo oferecido no anexo 1 (item 1) de construção de um cladograma e como ele deve ser interpretado.

2. Exponha para a classe a lista de características derivadas que serão analisadas (pode-se escrever no quadro ou mostrar uma transparência). Veja a lista de características no anexo 1 (item 2). Mencione que são essas características derivadas que deverão ser posicionadas na construção do cladograma.

3. Distribua a Ficha de atividade aos estudantes e reproduza a Tabela dos


3

PROCEDIMENTOS

animais cordados no quadro, para que todos acompanhem. Escolha um organismo qualquer e discuta com a classe cada uma das características em relação a esse organismo, marcando com um X ou colocando a palavra “presente” no lugar apropriado da tabela se o organismo apresentar a condição derivada em discussão.

4. Peça aos estudantes que completem suas tabelas (individualmente ou em pequenos grupos), e em seguida façam seus cladogramas. Para facilitar a construção do cladograma, pode-se sugerir aos alunos que utilizem lápis ou canetas de cores diferentes no preenchimento da tabela, escolhendo uma cor para cada característica derivada. Essas mesmas cores devem ser utilizadas na representação das características no cladograma.

5. Circule pela classe, observando a produção dos estudantes e tirando as possíveis dúvidas.

6. Mostre aos alunos o cladograma correto – você pode colocar na lousa ou distribuir uma folha com o cladograma para que eles mesmos façam suas observações (o gabarito encontra-se no anexo 2). Se for necessário (caso o tempo não seja suficiente), você deve pedir à turma que termine a construção do cladograma em casa, e na aula seguinte pode-se fazer a correção, a discussão e o item 7 abaixo.

7. Desafie os estudantes a posicionar corretamente no cladograma um outro animal como o dourado, um dos maiores peixes dos rios brasileiros, com cerca de 1 m de comprimento. • Dourado - condição derivada: nadadeiras pares e esqueleto

predominantemente ósseo. (O anexo 2 contém o gabarito com o posicionamento desse animal no cladograma.) (Atividade adaptada de Evolution and the Nature of Science Institutes,

Beth Kramer e Larry Flammer, 1998. www.indiana.edu/~ensiweb)

VARIAÇÕES E

SUGESTÕES

Se os estudantes se mostrarem interessados, ou precisarem de um pouco mais de prática para compreender o conceito, providencie outro conjunto de animais (ou de organismos de outros reinos) e as características derivadas compartilhadas pelos organismos e desafie a classe a construir o cladograma correspondente. Como sugestão há uma lista de características derivadas para grupos vegetais no anexo 3 e gabarito no anexo 4.

SUGESTÕES PARA AVALIAÇÃO

• Construção do cladograma. • Grau de dificuldade na resolução do item 7: este exercício permite verificar

se os estudantes são capazes de interpretar o cladograma construído. Se você perceber a necessidade de esclarecer melhor o tema, repita a atividade utilizando outro grupo de seres vivos (por exemplo: grupos vegetais), conforme proposto em VARIAÇÕES E SUGESTÕES. Na tabela dos grupos vegetais constam as condições derivadas que devem ser posicionadas no cladograma.

• Testes de vestibulares (anexo 5) e respostas dos testes (anexo 6).


4 ANEXO 1

Ficha de atividade

Nome: __________________________________________________ Data: ______________ Tema: Classificação biológica e evolução OBJETIVO DA ATIVIDADE: Será fornecida a você uma lista de características derivadas encontradas nos animais do Filo dos Cordados e um conjunto de organismos representantes deste filo. Você organizará os dados fornecidos para construir um cladograma que mostre as relações evolutivas entre os organismos estudados. PROCEDIMENTOS: 1) Observe o modelo abaixo antes de construir o seu cladograma:

Tartaruga Ornitorrinco Gambá Gato

COLUNA VERTEBRAL

Presente

Presente

Presente

Presente

PRESENÇA DE PÊLOS E

GLÂNDULAS MAMÁRIAS

Ausente

Presente

Presente

Presente

GESTAÇÃO: PRESENÇA DE

PLACENTA

Ausente

Ausente

Presente

Presente

LONGO PERIODO DE GESTAÇÃO

Ausente

Ausente

Ausente

Presente

Cladograma: Longo período de gestação

Placenta Pêlos e glândulas mamárias Coluna vertebral Analisando a figura: Repare na característica COLUNA VERTEBRAL: ela aparece nos quatro animais em questão, portanto deve ser posicionada como primeiro “passo” do cladograma, indicando que tartaruga, ornitorrinco, gambá e gato compartilham essa característica. A tartaruga, porém, não compartilha com os outros animais a presença de pêlos e de glândulas mamárias; essas duas características, exclusivas de mamíferos, devem ser posicionadas depois do ramo evolutivo que deu origem à tartaruga. Dessa maneira, o cladograma é utilizado para representar hipóteses sobre o parentesco evolutivo entre seres vivos e indica a seqüência do aparecimento de características derivadas ao longo do tempo.


5 2) Observe a lista de características derivadas. Determine qual(is) das características cada animal da tabela a seguir apresenta e preencha o espaço correspondente, se o animal possuir a característica (siga o exemplo do item 1). Construa um cladograma que represente as relações evolutivas entre os animais no espaço abaixo da tabela. Em caso de dúvida quanto às características listadas, consulte livros. LISTA DE CARACTERÍSTICAS DERIVADAS

1 Notocorda 2 Crânio 3 Tetrápode (quatro patas)

4 Âmnio (anexo embrionário constituído por uma membrana que envolve o líquido amniótico) 5 Glândulas mamárias 6 Placenta muito desenvolvida 7 Coluna vertebral ereta

TABELA DOS ANIMAIS CORDADOS

Caracte-rísticas Lampréia Arraia Sapo Jabuti Canguru Coelho Ser

Humano 1

2

3

4

5

6

7

Cladograma: 3) Agora, acrescente no cladograma o seguinte animal vertebrado:

• Dourado – característica derivada: nadadeiras pares e esqueleto predominantemente ósseo.


6 4) Uma maneira de representar as informações dessa tabela é utilizando diagramas que mostram a adição de características desde os organismos que têm menor número de características derivadas até os que têm maior número de características derivadas. Outra forma, que será a utilizada aqui por melhor refletir a classificação, é por meio da especificação de características. Neste caso, define-se um grupo maior formado por todos os organismos que possuem uma característica comum. Depois, formam-se outros grupos que apresentam outras características mais específicas. Veja o exemplo abaixo e como os conjuntos se relacionam com o cladograma:

Dentre os que possuem notocorda e crânio, existem os que têm quatro patas: conjunto dos organismos que possuem notocorda, crânio e quatro patas.

Dentre os que possuem notocorda, existem os que possuem crânio: conjunto dos organismos que possuem notocorda e crânio.

Conjunto de todos os organismos que possuem notocorda.

5) Usando esses exemplos, monte um diagrama de conjuntos com base em todos os dados da tabela e desenhe um cladograma:


7

ANEXO 2 Gabarito da Ficha de atividade

Tema: Classificação biológica e evolução TABELA DOS ANIMAIS CORDADOS


8 Conjuntos:

Lampréia

a

a

s

o

Ser humano Coelho

Canguru

Jabuti

Sapo

Arraia

BIO - Sônia Lowww.editorasa

Notocorda

pes – Eraiva.co

Crâni

ditora Sarm.br/bios

Quatro patas

aiva onialopes

Âmnio

Glândulas mamária

Placenta muito desenvolvid

Coluna eret

9 ANEXO 3

Variação para a atividade: Grupos Vegetais

1) Observe a lista de características derivadas abaixo e determine qual(is) dela(s) cada planta da tabela a seguir apresenta. Preencha a tabela nos espaços correspondentes, se a planta possuir a característica. Construa um cladograma que represente as relações evolutivas entre as plantas no espaço abaixo da tabela. Em caso de dúvida quanto às características listadas, consulte livros. LISTA DE CARACTERÍSTICAS DERIVADAS

1 Gametângios (estruturas formadoras de gametas) protegidos por uma camada de células estéreis e retenção do zigoto e dos estágios iniciais do desenvolvimento embrionário dentro do gametângio

2 Vasos condutores de seiva

3 Geração esporofítica duradoura (fase diplóide do ciclo de vida vegetal) e gametofítica menos desenvolvida

4 Formação de semente 5 Formação de flor e fruto

TABELA DE PLANTAS

Lista de caracterís-

ticas Musgo Avenca Araucária Lírio

1

2

3

4

5

Cladograma:


10 ANEXO 4

Gabarito da atividade sobre os grupos vegetais

1) TABELA DE PLANTAS


11 ANEXO 5

Sugestão para avaliação

Testes de vestibulares

1. (Fuvest-SP) A figura mostra uma árvore filogenética dos grandes grupos de animais invertebrados.

Existe um filo animal, pouco mencionado nos livros de textos, chamado Gnathostomulida, cujos representantes atuais vivem entre os grãos de areia de certas praias oceânicas. Os animais desse grupo não apresentam corpo segmentado nem cavidade corporal, mas certas espécies têm tubo digestivo completo, com boca e ânus. Tais características sugerem que os gnatostomulídeos se separaram do tronco principal da árvore filogenética entre os grupos de: a) poríferos e cnidários. b) cnidários e platelmintos. c) platelmintos e nematelmintos. d) nematelmintos e moluscos. e) moluscos e anelídeos.

2. (Fuvest-SP)

O diagrama representa as relações filogenéticas entre as algas e os principais grupos de plantas atuais. Cada círculo numerado indica uma aquisição evolutiva compartilhada apenas pelos grupos representados nos ramos acima desse círculo. Por exemplo, o círculo 1 representa “embrião dependente do organismo progenitor”, característica comum a todos os grupos, exceto ao das algas. Os círculos 2, 3 e 4 representam, respectivamente:

a) alternância de gerações; fruto; semente. b) alternância de gerações; tecidos condutores; fruto. c) tecidos condutores; fruto; flor. d) tecidos condutores; semente; fruto. e) semente; flor; tecidos condutores.


12

ANEXO 6 Respostas dos testes de vestibulares

TESTE 1 : Resposta: Alternativa c.

Para resolver esta questão o estudante deve estar lembrado dos principais filos do Reino Animal e suas

principais características, bem como saber interpretar a informação contida num cladograma. O

enunciado da questão cita a ausência de cavidade corporal ou celoma e a presença de tubo

digestório completo. Observando as informações do cladograma, chega-se à conclusão de que o

grupo proposto veio de um ancestral que surgiu antes do ancestral dos nematelmintos (que possuem

pseudoceloma), porém depois do ancestral dos platelmintos (que apresentam boca e ânus em seu

sistema digestório).

TESTE 2 : Resposta: Alternativa d.

A resolução desta questão, que não pode ser considerada das mais fáceis, depende do conhecimento

dos grandes grupos vegetais e de suas principais características. O estudante já deve ter tido aulas de

Botânica, familiarizando-se com o ciclo de vida dos vegetais e os passos da evolução representados

pelos grupos atuais (que estão no cladograma). Este exercício bem como a atividade proposta no

anexo 3 constituem uma boa oportunidade para fazer a revisão deste conteúdo, permitindo que o

aluno faça uma análise dos grupos vegetais sob um enfoque evolutivo, o que certamente torna o

assunto mais interessante e objetivo.

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