TÍTULO DO PROGRAMA

Mimetismo no Jardim

Série: O Mundo Secreto dos Jardins

SINOPSE DO PROGRAMA

Este episódio da série “O Mundo Secreto dos Jardins” mostra os esquemas que insetos e animais utilizam para confundir seus inimigos ou suas presas. Camuflagens, disfarces e odores são utilizados para a defesa e também para o ataque. No trabalho interdisciplinar, as professoras sugerem que os alunos realizem uma exposição digital-interativa, onde mostrarão os conceitos óticos, evolutivos e genéticos envolvidos nos processos miméticos.

CONSULTORES

Marisa Almeida Cavalcante – FÍSICA

Maria Cristina de Araripe Sucupira – BIOLOGIA

Maria Elice Brzezinski Prestes – BIOLOGIA

TÍTULO DO PROJETO

Exposição digital-interativa: Mimetismo e ilusões

MATERIAL NECESSÁRIO PARA REALIZAÇÃO DA ATIVIDADE:

• Computador com acesso à Internet. • Softwares: Power point, flash ou dreamweaver (opcionais). • Tinta para pintar pele, pincel, água, sabão, esponja e álcool. • Materiais para kit de seleção natural: 24 contas coloridas (8 de cada cor), um saquinho não

transparente, um pedaço de madeira (ou isopor) de cerca de 50cmX5cmX2cm, furadeira, 24 pedaços (4cm) de palitos de churrasco, 40 joaninhas (botões em forma de joaninha), sendo 10 verdes, 10 vermelhas, 10 amarelas e 10 de cor laranja, um roteiro de atividades e 2 tabelas impressas.

• Materiais para experimentos de ilusão ótica: Pedaços de cano de água de PVC, rolimãs, pedaços de placa de Eucatex perfurada, transformador 110-220 V para 3 V, led bicolor, motor elétrico de baixa potência (removido de brinquedo), fita adesiva, CDs (para suporte), figuras impressas, espelhos côncavos para ilusão ótica ou holograma 3-D.

PRINCIPAIS CONCEITOS QUE SERÃO TRABALHADOS EM CADA DISCIPLINA

FÍSICA • Visão 3D;

• Difração e interferência;

• Ilusão ótica.

BIOLOGIA – Ecologia • Dinâmica das populações biológicas.

• Relações ecológicas entre seres vivos.

BIOLOGIA – Evolução • Genes, alelos múltiplos.

• Dominância e dominância incompleta.

• Homozigose e heterozigose.

• Genótipo e fenótipo.

• Seleção natural.

DESCRIÇÃO DA ATIVIDADE

FÍSICA

Etapas e atividades na disciplina de Física que serão desenvolvidas

Mimetismo:

Mimetismo no dicionário Michaeles [1]: “1 Capacidade que têm certos animais e plantas de adaptar-

se à cor do ambiente ou de outros seres ou objetos, para passarem despercebidos de seus inimigos

ou vítimas. 2 Mania de imitação. 3 Disfarce.”

Podemos, portanto, considerar o mimetismo como um ato de “enganar” o observador.

Em Física temos vários exemplos que podem ser considerados “enganos” ou “ilusões”, e esta é uma

excelente oportunidade para o professor de Física levar para a sala de aula diferentes exemplos em

que a ilusão está presente.

Quem nunca se deparou com imagens como as que seguem abaixo:

Fig.01: Piscam os pontinhos?

Fig.02: Tudo está se movendo?

Fig.03: E aqui, existe movimento?

Observe a foto abaixo

Fig.04

Agora veja esta mesma foto em outra perspectiva

Fig.05

Estas pinturas foram realizadas por Julian Beever e produzem um efeito 3D quando fotografadas em

uma determinada perspectiva.

Veja no link http://oticageometricapucsp.blogspot.com/search/label/Julian%20Beever uma exibição

das várias pinturas de Julian Beever. Neste mesmo link você poderá ver todo o processo de produção

deste incrível artista.

Retenção de imagem

Outro exemplo interessante está relacionado à retenção de imagem pelo nosso cérebro. Quando

fixamos o nosso olhar em uma determinada imagem repetitiva em movimento e rapidamente

direcionamos nossa visão para um objeto, nosso cérebro continua com a informação do movimento,

levando alguns segundos até que a nova situação seja processada.

Para que você possa observar este efeito clique no link abaixo e siga as orientações disponíveis no

blog:

http://oticageometricapucsp.blogspot.com/2009/02/ilusao-de-optica-olhe-para-o-centro-dos.html

Fig.06: Retenção de imagem clique no link e siga as orientações.

http://oticageometricapucsp.blogspot.com/2009/02/ilusao-de-optica-olhe-para-o-centro-dos.html

Dispositivo Experimental Algumas escolas ainda não dispõem de máquinas conectadas a redes e o aplicativo acima não

poderá ser visualizado. Por esta razão vou fornecer abaixo uma montagem real de modo a que se

possa observar o efeito de retenção de imagem.

O professor poderá escolher entre uma montagem que utiliza um motor elétrico ou uma montagem

mecânica. Para os dois casos as imagens possíveis de ser utilizadas podem ser obtidas no link

abaixo e devem ser impressas. Estas imagens devem ter o tamanho aproximado de um CD.

Montagem Mecânica

O vídeo que ilustra a montagem do sistema mecânico pode ser visualizado no endereço abaixo:

http://oticageometricapucsp.blogspot.com/search/label/retenção de imagem

Fig.07: Figuras para observar o atraso de resposta cerebral. Ao girar as imagens, na transição “preta

para branco”, o cérebro “cria” cores intermediárias, como por exemplo, azul e marrom.

BIOLOGIA – Ecologia Etapas e Atividades na disciplina de Biologia - Ecologia que serão desenvolvidas

As comunidades biológicas são frutos diretos, mas não únicos, de uma interação entre as populações. A sobrevivência e a reprodução determinam as taxas de crescimento populacional e o ajustamento evolutivo de indivíduos dentro das populações, e dependem de quão bem o indivíduo lida, tanto com os fatores biológicos, quanto com os fatores físicos do meio ambiente. Para se reproduzirem, os indivíduos devem obter recursos suficientes para defender territórios, atrair parceiros, produzir ovos e acumularem descendentes. Para sobreviver, eles devem tolerar o estresse físico do ambiente, evitar a detecção e captura pelos predadores e a infecção pelos organismos patogênicos.

As plantas e os animais utilizam diversas estruturas e comportamentos para obter comida e evitar que sejam comidos ou parasitados. De fato, essa diversidade é uma das mais marcantes características da vida. Cada tipo de organismo tem seu lugar próprio na natureza. Muito dessa diversidade resultou da seleção natural, agindo nos caminhos através dos quais os vegetais e os animais procuram recursos e escapam da predação. Assim, por exemplo, a marca nas asas que fazem com que a mariposa se confunda com o fundo de seus locais de repouso durante o dia, as capacita a escapar de serem notadas pela maioria dos predadores. Por suas persistentes cores e fragrâncias, as flores chamam a atenção para si e atraem os insetos e pássaros que carregam o pólen de uma flor para outra, efetuando a fertilização.

Os agentes cuja influência tem formado essas adaptações são biológicos, e seus efeitos diferem daqueles dos fatores físicos de duas maneiras. Primeiro, os fatores biológicos trazem à tona atributos interativos: o predador forma a adaptação de sua presa para a fuga, mas a sua própria adaptação para a perseguição e captura é formada, exatamente como se esperaria, pela presa. Segundo, os fatores biológicos tendem a diversificar as adaptações mais do que promover similaridade. Em resposta ao estresse físico do ambiente, muitos tipos de organismos chegam a soluções semelhantes. Deste modo, a maioria das plantas do deserto reduziu ou dividiu finamente as folhas para minimizar o estresse por calor e a perda de água. Mas, em resposta aos fatores biológicos em seus ambientes, cada organismo se especializa, perseguindo um sortimento diferenciado de presas, esforçando-se para evitar um conjunto de predadores e organismos patológicos e engajam-se em arranjos cooperativos com um único conjunto de polinizadores, dispersores de sementes, ou microorganismos intestinais.

Tipos de interação entre espécies

As relações entre as espécies recaem em três grandes categorias, definidas pelo efeito de interação em cada um dos grupos. Elas estão resumidas no quadro 1.

Quadro 1. Categorias de relacionamento entre espécies Efeito da interação

Tipo de interação Espécie 1 Espécie 2 Competição Negativo (-) Negativo (-) Consumidor-recurso Positivo (+) p/ o consumidor Negativo (-) p/ o recurso Mutualismo Positivo (+) Positivo (+)

A interação consumidor-recurso determina a mais fundamental das interações na natureza, porque todos os seres vivos devem comer, e a maioria dos organismos arriscam-se a ser comida. As relações predador-presa, herbívoro-planta e parasita-hospedeiro são casos especiais de relações consumidor-recurso, que organizam as comunidades biológicas numa série de cadeias de consumidores. Em todas as interações do tipo consumidor-recurso, há uma dinâmica de regulação das populações: por um lado, o consumidor se beneficia e sua população pode aumentar, por outro lado, os recursos sofrem, tanto no nível individual como no populacional. Ou seja, enquanto a energia e os nutrientes movem-se na cadeia alimentar para cima, os mecanismos de controle populacional e a seleção natural exercem sua influência em ambas as direções.

O mutualismo e a competição assemelham-se um ao outro somente pelo fato de que os efeitos de populações que interagem são mais ou menos recíprocos. Os mutualistas se beneficiam uns aos outros. O fungo do micorrizo extrai do solo nutrientes inorgânicos que a planta pode usar, e a planta supre o fungo com carboidratos para a energia do metabolismo; a flor proporciona à abelha suprimento de néctar, e a abelha carrega o pólen entre as plantas, executando a fertilização. Na maioria dos casos, cada membro da associação mutualista é especializado para executar uma função complementar com o outro. Nos líquens, uma alga fotossintética se junta a um fungo que pode obter nutrientes de substratos difíceis, tais como cascas de árvores ou superfícies rochosas. Tais associações íntimas, nas quais os membros formam uma entidade distinta, são denominadas simbioses (mutualismo, protocooperação e comensalismo), ou literalmente, "viver junto".

A competição acontece quando muitas espécies procuram pelos mesmos recursos, e o efeito depressor que cada uma tem na disponibilidade dos recursos comuns afeta adversamente os outros. Esta relação surge sempre que duas cadeias de consumidores se encontram. Usualmente, os indivíduos competem indiretamente através de seus efeitos mútuos nos recursos compartilhados. Menos frequentemente, quando os consumidores podem proveitosamente defender seus recursos, os competidores podem interagir diretamente, através de vários comportamentos antagônicos. Os beija-flores atacam outros beija-flores, para não mencionar abelhas e borboletas, em arbustos floridos. Esponjas incrustadas usam substâncias químicas venenosas para dominar outras espécies de esponjas à medida que se expandem, preenchendo o espaço aberto em superfícies rochosas.

Em todo o caso, as interações entre espécies envolvem adaptações de cada grupo para reduzir os efeitos negativos da interação e para aumentar seus efeitos positivos. No caso do mutualismo, os participantes cooperam, e podemos esperar um razoável grau de coordenação mútua de suas estruturas e funcionamento. No caso de predador e presa, cada um compete para tirar vantagem do outro, e novas adaptações continuamente surgem para inclinar a balança em favor de um ou de

outro. Este jogo evolutivo para trás e para frente tem gerado um conjunto de mecanismos fascinantes para "comer" e para evitar "ser comido".

Formas de Interação entre Duas Populações

Teoricamente, populações de duas espécies podem interagir de formas básicas que correspondem a combinações de 0, + e -, como se segue: 00, --, ++, +0, -0, e +-. Estas combinações resultam em nove interações importantes que têm sido demonstradas. Elas são as seguintes:

(1) neutralismo, na qual nenhuma população é afetada pela associação com outra;

(2) competição do tipo “inibição mútua”, na qual as duas populações inibem ativamente uma à outra;

(3) competição do tipo “uso de recursos”, na qual cada população afeta adversamente a outra, de forma indireta, na luta por recursos limitados;

(4) amensalismo, no qual uma população é inibida e a outra não é afetada;

(5) parasitismo e (6) predação, nos quais uma população afeta adversamente a outra através de um ataque direto, dependendo, entretanto, da outra;

(7) comensalismo, no qual uma população é beneficiada, enquanto a outra não é afetada;

(8) protocooperação, na qual as duas populações são beneficiadas pela associação, embora as relações não sejam obrigatórias;

(9) mutualismo, no qual o crescimento e a sobrevivência das duas populações são beneficiados e nenhuma das duas consegue sobreviver, em condições naturais, sem a outra. Três princípios baseados nestas categorias são especialmente dignos de ênfase: 1- Interações negativas tendem a predominar em comunidades pioneiras ou em condições perturbadas, onde a seleção neutraliza uma alta mortalidade; 2- Na evolução e desenvolvimento dos ecossistemas, as interações negativas tendem a ser minimizadas em favor da simbiose positiva, que melhora a sobrevivência das espécies interativas; 3- Associações recentes ou novas têm maior probabilidade de desenvolver interações extremamente negativas do que associações mais antigas. Uma população muitas vezes afeta o crescimento ou taxa de mortalidade de outra população. Assim, os membros de uma população podem alimentar-se de membros de outra, competir por alimento, excretar dejetos nocivos ou interferir de alguma forma em outra população. Igualmente, as populações podem ajudar umas às outras, sendo a interação unidirecional ou recíproca.

Competição Interespecífica e Coexistência No sentido mais amplo, a competição refere-se à interação de dois organismos que procuram a mesma coisa. A competição interespecífica é qualquer interação que afeta adversamente o crescimento e sobrevivência de duas ou mais populações de espécies. Ela pode existir em duas formas. A tendência de a competição provocar uma separação ecológica entre espécies

estreitamente aparentadas, ou que, por outros motivos, têm uma grande semelhança, é denominada “princípio da exclusão competitiva”.

Simultaneamente, a competição provoca muitas adaptações seletivas que facilitam a coexistência de uma diversidade de organismos numa dada área ou comunidade. Os ecólogos geneticistas e evolucionistas já escreveram muito sobre a competição interespecífica. De um modo geral, utiliza-se a palavra "competição" em situações em que as influências negativas deviam-se a uma escassez de recursos utilizados pelas duas espécies. As interferências recíprocas diretas, tais como predação mútua ou a secreção das substâncias nocivas, podem ser colocadas em outra categoria, muito embora não haja um termo especial de uso consagrado para estes tipos de interação. Contudo, a palavra alelopatia agora é geralmente usada para a secreção de mensageiros químicos (também chamados de substâncias aleloquímicas), que forneçam uma vantagem competitiva de uma espécie sobre a outra. A interação competitiva muitas vezes envolve o espaço, o alimento, os nutrientes, a luz, os dejetos, a suscetibilidade a carnívoros, as doenças e etc., além de muitos outros tipos de interação mútua.

Os resultados da competição são de máximo interesse, tendo sido estudados como mecanismos da seleção natural. A competição interespecífica pode resultar em ajustamentos no equilíbrio pelas duas espécies ou, se for intensa, pode fazer com que a população de uma espécie substitua a outra, a force a ocupar outro espaço, ou ainda a utilizar outro alimento, dependendo da base da ação competitiva. Organismos estreitamente aparentados, que possuem hábitos ou morfologia semelhantes, comumente não se desenvolvem nos mesmos lugares. Quando realmente desenvolvem-se nos mesmos locais, frequentemente exploram recursos diferentes, ou são ativos em horas diferentes. A explicação pela separação ecológica de espécies estreitamente aparentadas (ou semelhantes por outros motivos) veio a ser conhecida como “princípio da exclusão competitiva” ou “princípio de Gause”, em homenagem ao biólogo russo que, em 1932, observou pela primeira vez essa separação em culturas experimentais.

Exclusão competitiva em populações de bicho-da-farinha (Tribolium sp)

Clima Temperatura U.R. T. castaneum % T. confusum % Quente-úmido 34 70 100 0 Quente-seco 34 30 10 90 Moderado-úmido 29 70 86 14 Moderado-seco 29 30 13 87 Fresco-úmido 24 70 31 69 Fresco-seco 24 30 0 100

Predação, Herbivoria, Parasitismo e Alelopatia (Antibiose)

A predação e o parasitismo são exemplos familiares de interações entre duas populações, resultando em efeitos negativos no crescimento e sobrevivência de uma população e em efeitos positivos ou benéficos na outra. Quando o predador é um consumidor primário (geralmente um animal), e a presa, ou "hospedeiro", é um produtor primário (planta), a interação é denominada “herbivoria”. Quando uma população produz uma substância prejudicial a uma população competidora, o termo “alelopatia” (ou

“antibiose”) muitas vezes é usado para descrever a interação. Consequentemente existe uma variedade de relações "+ -". Os efeitos negativos tendem a ser pequenos em termos quantitativos quando as populações interativas têm uma história evolutiva comum em um ecossistema relativamente estável. Em outras palavras, a seleção natural tende a levar a uma redução nos efeitos prejudiciais, ou à eliminação total da interação, uma vez que a depressão intensa e contínua de uma população de presa ou de hospedeiro, por parte da população do predador ou do parasita, só pode levar à extinção de uma, ou de ambas as populações. Consequentemente, um grave impacto é observado com mais frequência quando a interação é de origem recente (nos primeiros momentos da associação entre duas populações), ou quando ocorrem no ecossistema mudanças de larga escala ou repentinas (talvez temporárias) como as que são produzidas pelo ser humano.

Diversas estratégias biológicas podem ser levantadas para corroborar com as diversas formas de interação entre populações. Entre elas existe a camuflagem, o mimetismo e o aposematismo, que “iludem” a outra população para gerar benefício à utilizadora do recurso.

Camuflagem Alguns animais podem ter a capacidade de se camuflarem com o meio em que vivem, tirando alguma vantagem. A camuflagem pode ser útil tanto ao predador, quando deseja atacar uma presa sem que esta o veja, como para a presa, que pode se esconder mais facilmente de seu predador. Existem dois tipos de camuflagem, a homocromia, onde o animal tem a mesma cor do meio onde vive, e a homotipia, onde o animal tem a forma de objetos que compõem o meio.

Homocromia. Como exemplo, podemos citar os ursos polares, que têm o pelo branco que se confunde com a neve (Figura 1)

Figura 1. Homocromia de urso polar:

Fonte: http://www.infoescola.com/biologia/camuflagem-e-mimetismo/ (Acesso 30/09/2009).

Outro exemplo de homocromia é o das joaninhas (Figuras 2-5), que se tornam mais ou menos evidentes aos predadores quando em meio a diferentes cores da vegetação. Este exemplo pode ser abordado com a utilização de um modelo simulador da seleção natural sobre populações de joaninhas, conforme descrito adiante.

Figura 2. Homocromia de joaninhas vermelhas:

Fontes: mydesignin.files.wordpress.com/.../joaninhas.jpg (Acesso 16/10/2009).

http://2.bp.blogspot.com/_JpbZjqaoBEA/Sg7qEy_qW3I/AAAAAAAAKgs/S6lPN7ufA0c/s400/joaninhas-vermelhas.jpg (Acesso 16/10/2009).

http://farm1.static.flickr.com/61/204170146_ad901be688_b.jpg (Acesso em 17/10/2009).

Figura 3. Homocromia de joaninhas cor de laranja:

Fontes: http://4.bp.blogspot.com/_ODUGlGhaapI/Sch_a3-KSzI/AAAAAAAAKXU/EAUke-XlASQ/s400/Ladybug+on+wall.JPG (Acesso 16/10/2009).

http://recreionline.abril.uol.com.br/imagem/ficha_ft_joaninha.jpg (Acesso 16/10/2009).

Figura 4. Homocromia de joaninhas verdes:

Fontes: http://farm3.static.flickr.com/2002/2436862447_41512c8993.jpg (Acesso 16/10/2009).

Figura 5. Homocromia de joaninhas amarelas:

Fontes: http://1.bp.blogspot.com/_odC0Lh2oTh8/SgRUNFEyFXI/AAAAAAAAHKE/DJwZELTxJIE/s400/Joaninha+amarela.jpg (Acesso 16/10/2009);

http://ipt.olhares.com/data/big/199/1994488.jpg (Acesso 16/10/2009).

Inspirando-se na camuflagem natural, o artista Liu Bolin cria situações fantásticas como as mostradas nas Figuras 6 e 7.

Figura 6. Camuflagem artística de Liu Bolin:

Fonte: http://www.artnet.com/artwork/426007266/425472465/liu-bolin-graffitti.html

Figura 7. Camuflagem artística de Liu Bolin:

Fonte: http://www.artnet.com/artwork/425843451/424139547/liu-bolin-forklifts.html

Motivados por esse exemplo, os alunos podem desenvolver seus projetos de fotos para a Exposição Digital-Interativa. As Figuras de 8 a 10 mostram etapas da nossa experiência, realizando um projeto simples de camuflagem com o corpo humano.

Figura 8. Preparação da camuflagem produzida pelas professoras deste Programa:

Figura 9. Preparação da camuflagem produzida pelas professoras deste Programa.

Figura 10. Camuflagem produzida pelas professoras deste Programa.

Homotipia. O bicho-pau, que tem forma de graveto, ficando em árvores que têm galhos semelhantes à forma de seu corpo (Figura 11).

Figura 6. Homotipia de bicho-pau:

Fonte: http://www.infoescola.com/biologia/camuflagem-e-mimetismo/ (Acesso 30/09/2009).

Mimetismo

É semelhante à camuflagem, só que ao invés de se parecerem com o meio, os animais que praticam o mimetismo tentam se parecer com outros animais, com intuito de parecer ser quem não é.

Mimetismo de Defesa

• Batesiano: os animais tentam se parecer com outros de espécies diferentes, que têm gosto ruim ou são venenosos. Como exemplo, algumas abelhas têm desenhos parecidos com corujas em suas asas. A cobra falsa-coral não possui veneno (na verdade possui, mas raramente consegue utilizá-lo, em razão da pequena abertura de sua boca), por isso tenta parecer-se com a coral verdadeira.

• Mulleriano: os animais se assemelham a outros que têm gosto ruim, e por isso seus predadores não os atacam.

Mimetismo de ataque

• Peckhaminano: os animais misturam-se a outros parecidos, para se aproximarem da presa. Um exemplo é bútio, que se aproxima do bando de outras aves para se aproximar da presa.

No link abaixo é possível encontrar várias imagens de camuflagem animal. http://viajeaqui.abril.com.br/national-geographic/edicao-113/fotos/mimetismo-natureza-487666.shtml?foto=0p (acesso em 30/09/2009) A charge abaixo ilustra muito bem a confusão que se costuma fazer entre mimetismo e camuflagem.

Figura 7. Charge: “Descoberto novo padrão de camuflagem na Amazônia”

Fonte: http://scienceblogs.com.br/discutindoecologia/2009/01/descoberto-novo-padrao-de-camuflagem-na-amazonia.php (Acesso 30/09/2009).

Não confundir com mimetismo...

Aposematismo

Aposematismo é o mesmo que coloração de advertência. Trata-se de uma forma de adaptação pela qual uma espécie revela cores vivas e marcantes, advertindo seus possíveis predadores que já a reconhecem pelo gosto desagradável ou pelos venenos que possui. Muitas borboletas exibem os chamados anéis miméticos, com cores de alerta, que desestimulam o ataque dos predadores. Uma espécie da Amazônia, de coloração de advertência bem conspícua, é o Dendrobates Ieucomelas, um pequeno sapo venenoso, colorido com listras pretas e amarelas.

Interações Positivas: Comensalismo, Protocooperação e Mutualismo.

Associações entre duas populações de espécies que resultam em efeitos positivos são muito difundidas e, provavelmente, são tão importantes quanto a competição na determinação da natureza das populações e comunidades. Interações positivas podem ser consideradas em uma série evolutiva da seguinte maneira: comensalismo - uma população é beneficiada; protocooperação - as duas populações são beneficiadas; e mutualismo - as duas populações são beneficiadas, tornando-se totalmente dependentes uma das outra.

A larga aceitação da ideia darwiniana da "sobrevivência do mais apto" como meio importante de se realizar a seleção natural, dirigiu a atenção aos aspectos competitivos da natureza. Em consequência, a importância da cooperação entre as espécies na natureza foi subestimada. Até recentemente, as interações positivas não têm recebido tanto estudo quantitativo como as interações negativas. Seria lógico supor-se que as relações negativas e positivas entre populações tendem, no final, a se equilibrarem, os dois tipos sendo igualmente importantes na evolução das espécies e na estabilização do ecossistema.

O comensalismo representa um tipo simples de interação positiva, representando, talvez, o primeiro passo em direção ao desenvolvimento de interações benéficas. Ele é particularmente comum entre as plantas e animais sésseis, por um lado, e organismos móveis, por outro. O oceano é um lugar particularmente bom para se observar o comensalismo. Praticamente todo túnel de ventre, concha, ou esponja, contém vários inquilinos não convidados, organismos que precisam do abrigo do hospedeiro, sem retribuir com benefícios nem com prejuízos. As ostras, por vezes hospedam um pequeno caranguejo delicado na cavidade do manto. Estes caranguejos geralmente são comensais, embora, às vezes, abusem da sua qualidade de hóspede, comendo os tecidos do hospedeiro.

Daqui falta um curto passo para uma situação em que dois organismos ganham com uma interação de algum tipo; esta relação chama-se protocooperação. Os caranguejos e celenterados, muitas vezes, associam-se com beneficio mútuo. Os celenterados vivem nas carapaças dos caranguejos (ou, às vezes, são plantados ali pelos caranguejos), fornecendo camuflagem e proteção (uma vez que os celenterados possuem células peçonhentas). Em troca, os celenterados são transportados de um lugar para outro, obtendo partículas de alimento conforme o caranguejo captura e consome outro animal. No exemplo anterior, o caranguejo não depende totalmente do celenterado, nem vice-versa. Um passo a mais na cooperação ocorre quando cada população torna-se completamente dependente da outra.

Tais casos foram chamados de mutualismo ou simbiose obrigatória. Muitas vezes, tipos bem diversos de organismos associam-se. De fato, casos de mutualismo são mais prováveis de se desenvolverem entre organismos com necessidades bem diferentes. Organismos com necessidades semelhantes, provavelmente, originarão uma competição. Os exemplos mais importantes de mutualismo desenvolvem-se entre autótrofos e heterótrofos, o que não é surpreendente, porque esses dois

componentes do ecossistema devem, no final, atingir algum tipo de simbiose equilibrada. Exemplos que poderiam ser rotulados como mutualismo vão além desta interdependência comunitária geral. Por vezes um determinado tipo de heterótrofo pode tornar-se completamente dependente de um determinado tipo de autótrofo para o seu alimento, e o autótrofo depender da proteção, ciclagem de minerais ou de alguma outra função vital fornecida pelo heterótrofo.

Os vários tipos de associações entre microrganismos fixadores de nitrogênio e vegetais superiores são um exemplo. O mutualismo também é comum entre microrganismos que conseguem digerir a celulose e outros resíduos vegetais resistentes, e animais que não possuem os necessários sistemas enzimáticos para este processo. Como já foi sugerido, o mutualismo parece substituir o parasitismo, à medida que os ecossistemas evoluem em direção à maturidade e parece ser importante quando há algum aspecto limitante (solo infértil), tanto que a cooperação mútua tem uma forte vantagem seletiva. A maneira como estas relações mutuamente benéficas iniciam-se e fixam-se geneticamente no mundo da luta pela existência, no sentido de Darwin, é um assunto controverso da genética populacional.

BIOLOGIA – Evolução

Após a abordagem do tema da camuflagem das joaninhas, o professor pode motivar os alunos a construirem um modelo que simula a ação da seleção natural sobre as joaninhas. Trata-se de um kit produzido por Lyria Mori, Cristina Yumi Miyaki e Maria Cristina Arias, professoras do Departamento de Genética do Instituto de Biociências da USP. A descrição sobre a elaboração e utilização do modelo pode ser consultada no artigo intitulado “A seleção natural em ação: o caso das joaninhas”, que pode ser consultado no site da revista Genética na Escola: http://www.geneticanaescola.com.br/menuRevista.html

A atividade requer conhecimentos básicos de genética, contemplando a compreensão de alguns conceitos, como os que se seguem, segundo Griffiths et al.:

Gene: a unidade física e funcional fundamental da hereditariedade, que leva informações de uma geração para a seguinte; um segmento de DNA composto de uma região transcrita e uma sequência regulatória que possibilita a transcrição.

Alelo: uma das formas diferentes de um gene que podem existir em um único locus.

Alelismo múltiplo: a existência de vários alelos conhecidos de um gene.

Alelo dominante: um alelo que expressa seu efeito fenotípico mesmo quando em heterozigose com um alelo recessivo; assim, se A é dominante em relação a a, então A/A e A/a têm o mesmo fenótipo.

Alelo recessivo: um alelo cujo efeito fenotípico não é expresso em um heterozigoto.

Dominância incompleta: uma situação na qual um heterozigoto mostra um fenótipo quantitativamente (mas não exatamente) intermediário aos correspondentes fenótipos homozigotos.

Genótipo: a composição alélica específica de uma célula, seja de toda a célula ou, mais comumente, de um certo gene ou grupo de genes.

Fenótipo: (1) a forma adotada por alguma característica (ou grupo de características) em um indivíduo específico. (2) as manifestações externas de um genótipo específico.

Homozigose: refere-se ao estado de portar um par de alelos idênticos em um locus.

Heterozigose: uma medida da variação genética em uma população, com relação a um locus, determinada como a frequência de heterozigotos para este locus.

Seleção natural: a taxa diferencial de reprodução de tipos diferentes em uma população como resultado de características fisiológicas, anatômicas ou comportamentais de diferentes tipos.

ETAPA INTERDISCIPLINAR Simultaneamente ao trabalho executado nas disciplinas, os alunos devem, em grupos de 3 a 5 membros, organizar a “Exposição digital-interativa: mimetismo e ilusões”. A exposição pode conter:

1. Uma apresentação digital com uso de recursos como o power point, flash ou dreamweaver, contendo:

a. Imagens retratando os próprios alunos em situações de camuflagem, mimetismo, ilusão de ótica (exemplos exibidos na transmissão do Sala de Professor).

b. Imagens retratando situações de ilusão ótica.

2. Situações com ilusões feitas in loco podem ser consultadas no endereço: http://oticageometricapucsp.blogspot.com/2009/02/10-ilusoes-de-otica-em-2-minutos.html

3. Fotos impressas pelos alunos com imagens de relações ecológicas. Kit construído pelos alunos sobre jogo de ação da seleção natural sobre gerações de joaninhas (conforme visto nas aulas de biologia). Etapas do jogo em: Mori, Lyria; Miyaki, Cristina Yumi & Arias, Maria Cristina. “A seleção natural em ação: o caso das joaninhas”. Genética na Escola. http://www.geneticanaescola.com.br/menuRevista.html

4. Kit de espelhos côncavos para imagem 3-D.

5. Sistema mecânico de retenção de imagem, cuja montagem está disponível em: http://oticageometricapucsp.blogspot.com/search/label/reten%C3%A7%C3%A3o%20de%20imagem

6. Sistema elétrico-mecânico para montagem de retenção de imagem (exibido na transmissão do Sala de Professor).

7. Montagem de leds bicolores piscantes (exibido na transmissão do Sala de Professor).

RESUMO DA ATIVIDADE 1. Passar o vídeo na aula de Biologia.

2. Planejamento e preparação dos itens que farão parte da Exposição Digital-Interativa.

3. Ocorrência da exposição, abrindo para os estudantes do ensino fundamental.

4. Avaliação.

COMO VOCÊS AVALIARIAM ESSE TRABALHO? Os alunos serão avaliados pela apresentação final de cada projeto desenvolvido.

EM QUAL ANO OU ANOS DO ENSINO MÉDIO SERIA MELHOR APLICAR ESSE TRABALHO?

A atividade é recomendada para o 3º ano, devido aos pré-requisitos conceituais de ecologia,

genética, evolução e ótica.

PALAVRAS-CHAVE - Mimetismo;

- Camuflagem;

- Seleção Natural;

- Ilusão de Ótica.

SUGESTÕES DE LEITURAS

Toda a bibliografia citada e proposta.

• Amabis e Martho. Biologia das células, vol. 1; Biologia das populações, vol. 3. São Paulo: Moderna, 2007.

• Dicionário Michaelis. Disponível em http://michaelis.uol.com.br/moderno/portugues/index.php

Acesso em 30/09/2009.

• Griffiths; Wessler; Lewontin; Gelbart; Suzuki; Miller. Introdução à Genética. 8ª. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006.

• Mori, Lyria; Miyaki, Cristina Yumi & Arias, Maria Cristina. “A seleção natural em ação: o caso das joaninhas”. Genética na Escola. Disponível em http://www.geneticanaescola.com.br/menuRevista.html

ANEXO: Exemplos de adaptação

Escola: ..... Disciplina: Biologia 3º ano Ensino Médio

Título: Exemplos de adaptação

Aluno: _________________________________________________________ Nº _________ Aluno: _________________________________________________________ Nº _________ Aluno: _________________________________________________________ Nº _________ Aluno: _________________________________________________________ Nº _________ Reconheça em cada caso apresentado o(s) tipo(s) de adaptação (ões) presente(s). Nos casos de mimetismo e camuflagem, identifique quem é o modelo; quem é o mimético e quem é o operador.

Tipo de adaptação Justificativa 1

2, 3 e 4

5

6

7

8

Tipo de adaptação Justificativa 9

10

11

12 e 13

14

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16

17

18 e 19

20

Tipo de adaptação Justificativa 21

22, 23 e 24

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Tipo de adaptação Justificativa

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