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Origem, evolução e domesticação das plantas aula 2
1) O documento discute a origem, evolução e domesticação das plantas, identificando suas motivações de estudo e os principais conceitos envolvidos. 2) É abordada a teoria dos centros de origem de Vavilov, que mapeou as regiões onde surgiu a maior diversidade genética de culturas. 3) Também são explicados os processos de domesticação e co-evolução entre humanos e plantas ao longo do tempo, transformando espécies selvagens em cultivadas.
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Origem, evolução e domesticação das plantas aula 2
- 1. D I SC I P L I N A : T E C N O L O G I A D E P R O D U T O S D E O R I G E M V E G E T A L P R O F . D R A . A D R I A N A D A N T A S ORIGEM, EVOLUÇÃO E DOMESTICAÇÃO DAS PLANTAS
- 2. PORQUE ESTUDAR AORIGEM E DOMESTICAÇÃO DAS PLANTAS • Para satisfazer a curiosidade intelectual; • Para entender melhor a evolução e vê-la em ação; • Para entender como a biodiversidade é transformada em recursos genéticos; • Para entender a estrutura da diversidade genética observada em plantas cultivadas; • Para identificar regiões geográficas onde se possa coletar e conservar in situ; • Para identificar regiões geográfica que poderão ter novos cultivos; • Para entender os limites do melhoramento genético e biotecnologia; • Para entender melhor a ecologia histórica de Homo sapiens.
- 5. ERA CENOZÓICA (65MI) - FRAGMENTAÇÃO DOS GRANDES CONTINENTES ATÉ A CONFORMAÇÃO ATUAL • Início do Mesozóico (245 mi -146 mi) formação de um supercontinente (Pangea), que • foi depois dividido em dois grandes continentes: Laurásia ao norte, Gonduana ao sul • A América do Sul separou-se da África, surgindo o Oceano Atlântico Sul; • A Austrália separou-se da Antártica e a América do Norte separou-se da Europa Cadeias de montanhas formaram-se nessa deriva continental e novos ecossistemas foram formados e isolados dos demais, permitindo a especialização de espécies.
- 6. EVOLUÇÃO HUMANA Origem: osfósseis mais antigos datam de 200.000 anos atrás, na África
- 7. POR QUE PLANTASCULTIVADAS • Definições de cultivar (Aurélio): 1. Fertilizar (a terra) pelo trabalho; 2. Dar condições para o nascimento e desenvolvimento de planta; 3. Aplicar-se ou dedicar-se a; 4. Procurar manter ou conservar; 5. Formar, educar ou desenvolver pelo estudo, pelo exercício; 6. Exercer agricultura; 7. Formar-se por educação, adquirir cultura. • Ato de cultivar plantas requer energia e conhecimento – é um ato consciente • A energia e o conhecimento transforma o ambiente no qual a planta cresce • Modificação no ambiente favorece a produção de uma planta cultivada
- 8. O QUE ÉDOMESTICAÇÃO? • A planta pode ser cultivada sem ser domesticada, ex. pau-Brasil • Definição de domesticar (Arélio): 1. Tornar doméstico; 2. amansar, domar. • Domesticação é um processo que transforma algo silvestre em algo familiar, próprio para o uso humano • Harlan (1975:63) – introduz a palavra genética na definição, com a implicação de que a domesticação é um processo evolutivo que transforma o genótipo do individuo ou população • Darwin (1872) conceito de evolução com estudo de domesticação de plantas e animais criados • Domesticação é um processo evolucionário chamado de co-evolução.
- 9. O QUE ÉCO-EVOLUÇÃO? • Processo evolutivo em que estabelece de uma relação simbiótica aumenta a adaptação de ambas as partes (melhor adaptação ao meio >>> maior sucesso reprodutivo) uma relação mutualística • Relações imbióticas iniciam-se a partir de um predador x predado e com a evolução da relação podem se tornar mutualística
- 10. DOMESTICAÇÃO DE PLANTASE PAISAGENS • Domesticação de Plantas: • Processo co-evolucionário, no qual, a seleção de fenótipos resulta na mudança nos genótipos para torná-los mais úteis (aos humanos) e adaptados à intervenção humana na paisagem. • Seleção humana – Inconsciente ou direcionada (Darwin, 1882) • Para que haja domesticação é necessário seleção e manejo para causar reprodução diferencial e sobrevivência. • Domesticação de paisagens: • Processo cultural, no qual o conhecimento humano sobre as consequências da manipulação ambiental são acumuladas e compreendidas ao longo do tempo (Harris, 1989). • Domesticação de plantas e de paisagens: • Investimento humano contínuo em seleção e manipulação ambiental. • Povos indígenas: praticavam prioritariamente domesticação de paisagens.
- 11. GEOGRAFIA E ECOLOGIADAS ORIGENS DA AGRICULTURA E DA DOMESTICAÇÃO DE PLANTAS • Darwin (1868) : • Plantas domesticadas diferem das ancestrais selvagens a partir das mudanças resultantes da seleção (tamanho, forma) no processo de domesticação. • De Candole (1866): • Plantas domesticadas muitas vezes diferem mais entre elas do que dos seus ancestrais selvagens. • Vavilov (1926): • A região geográfica na qual a diversidade genética e maior, corresponde à região de origem, especialmente se as raças selvagens das espécies relevantes estão presentes também nesta região‟. • Oito centros de origem: civilização x prática da agricultura • Mais tarde tornou relativo este conceito e desenvolveu um sistema de grupos ecológicos baseado em características como fotoperíodo, resposta a temperaturas e doenças.
- 12. NIKOLAI IVANOVICH VAVILOV (1887– 1943) • Botânico e Geneticista russo, mais conhecido por ter identificado os centros de origem de plantas cultivadas. • Vavilov organizou uma série de expedições agronômicas-botânicas e coletou sementes nos mais variados pontos do planeta e criou, em Leningrado • (Hoje São Petersburgo) a maior coleção de sementes do mundo para a época. • Este banco de sementes foi heroicamente preservada durante os 28 meses do cerco a Leningrado e alguns de seus assistentes morreram de fome mas guardaram as sementes. • Em 1940 Vavilov foi preso e mandado para a Sibéria como defensor de pseudociência burguesa (genética) e morreu na prisão de subnutrição em 1943
- 13. VAVILOV • Primeira contribuição:brilhante geneticista, hábil coletor e planejador de mais de 50 expedições de coleta de RGVs em todos os continentes a partir de 1920 • Primeiros bancos de germoplasma na Rússia • Rápida modernização • Segunda contribuição: teoria da analogia climática • Para a seleção de espécies e variedades é preciso levar em conta as condições climáticas de origem e , sempre que possível, selecionar materiais de regiões com clima similares aos das regiões que se quer adaptar e cultivar
- 14. NIKOLAI IVANOVICH VAVILOV (1887– 1943) • Suas ideias deram origem aos • CENTROS DE DIVERSIDADE
- 15. ORIGEM DAS PLANTAS •Definição origen (Aurélio): 1. Princípio, começo, procedência; 2. Naturalidade, nascimento; 3. Pátria; 4. Ascendência, progênie; 5. Princípio ou causa. • Incluem três fatores: • Geografia, genética e Processo • Geografia: • identifica o ambiente em que a planta originalmente ocorreu quando os humanos a encontraram e oferece informação ecológica sobre o simbiose também; • Genética: • ajuda a decifrar as mudanças de fenótipo que interessam aos humanos ou à adaptação ecológica; • A origem da agricultura e da domesticação interessa porque ajuda a entender a ecologia histórica de nossa espécie.
- 16. A ORIGEM DASPLANTAS CULTIVADAS • Publicou o livro. • identificou os centros de origem das plantas cultivadas: • Sudoeste da Ásia - côco, arroz, cana de açucar; China – Repolho e • Brassicáceas, soja; • India – pepino, berinjela, pigeonpea • Turquia-Iran - Trigo, cevada, aveia, figo; • Mediterrâneo - amêndoas, oliveira; • Mexico/América Central- milho, cacau, mamão, abacate; • Andes/Brazil/Paraguai – pimentas, batata, moranguinho, abacaxi, maracujá
- 17. CENTRO DE ORIGEMX CENTRO DE DIVERSIDADE • Crítica: Faltam informações para determinar a origem real ou primeira “Mapa do tesouro” para a conservação genética • Terceira contribuição: Habilidade em traduzir e relacionar conhecimento científico sobre RGVs em uso econômico, adaptação e resistência à pragas e moléstias. • Importância dos parentes selvagens • A partir de Vavilov, European Soc. Research Plant Breeding (EUCARPIA) • Quatro Bancos de Germoplasma para a Europa • Noroeste: Inst. of Crop Science and Seed Res. – Alemanha • Central e Leste – Leningrado • Sul e Mediterrâneo – Bari – Itália • Escandinávia – Suécia
- 18. MODELOS DE ORIGEMDA AGRICULTURA: HARLAN (1992) • “abandonar o conceito de centros de origem, referindo-se a eles como „regiões ecológicas‟” • Convergência atual de quatro processos ecológicos-genéticos evolucionários, que justificariam os padrões eco-geográficos de variabilidade genética; • 1 - Condições ecológicas do Plioceno (5 milhões a 1,8 milhão anos) ou pleistoceno (1,8 milhão a 11.000 anos) direcionaram a seleção natural em favor de poucas espécies selvagens com propriedades que posteriormente confeririam sucesso na agricultura; • 2 - Sistemas reprodutivos como auto-fecundação e reprodução vegetativa oportunizaram a rápida geração de novos genótipos superiores, permitindo a manutenção das características de interesse, o que poderia não ocorrer com a hibridização com genótipos inferiores. Assim, o sistema reprodutivo ajustou-se à condição agrícola; • • Mesolítico ou neolítico.
- 19. MODELOS DE ORIGEMDA AGRICULTURA: HARLAN (1992) • 3 – Os tipos mais adaptados rapidamente se espalharam para áreas geográficas com diferentes ambientes; • • Inicio e desenvolvimento da civilização e últimos cinco séculos; • 4 - Aumento na adaptação dentro de ambientes específicos levou a uma maior diferenciação genética entre as populações domesticadas; • • Melhoramento moderno –final sec. 19 e sec. 20.
- 20. GRAUS DE MUDANÇASEM UMA POPULAÇÃO ALVO – PLANTAS • 1 - SELVAGEM • População natural cujos genótipos e fenótipos não foram modificados pela intervenção humana • 2 - INCIDENTALMENTE CO-EVOLUÍDA • População que se adapta ao ambiente modificado pelo homem, porém sem seleção humana; Plantas daninhas; Potencial para a domesticação em caso de seleção e manejo • 3 - DOMESTICAÇÃO INCIPIENTE • População que foi modificada por intervencão e seleção humana, mas cujo fenótipo ainda se encontra na magnitude da variação encontrada na população selvagem para a característica submetida à seleção. • 4 – SEMI-DOMESTICADA • População modificada por intervenção e seleção humana; • 5 – DOMESTICADA • População de plantas cuja adaptabilidade ecológica foi reduzida ao ponto em que ela só consegue sobreviver em ambientes criados pelo homem, especialmente em ambientes cultivados.
- 21. FATORES PARA ADOMESTICAÇÃO PLANTAS & ANIMAIS • • Ancestrais selvagens comestíveis • • Altas colheitas • • Crescimento rápido e colheita fácil • • Armazenamento • • Sistema de acasalamento • • Poucas mudanças a partir do ancestral selvagem
- 22. EIXOS CONTINENTAIS &DIFUSÃO • Comprimento do dia é fator crucial para plantas; • Comprimento do dia é determinado pela latitude; • Difusão das culturas agrícolas é mais fácil é rápida lateralmente; • Eurasia está no eixo leste-oeste; • Africa & America: eixo norte sul; • Logo: Rapida difusão no eixo eurasiamediterrâneo.
- 23. HISTÓRICO DA AGRICULTURA •Origens da domesticação ~ 15 mil anos • seleção de sementes das melhores plantas; cruzamentos espontâneos. • Melhoramento e Genética ~ 150 anos • Seleção de sementes das melhores plantas; •cruzamentos dirigidos. • Química na agricultura ~ 50 anos • Agrotóxicos, fertilizantes, reguladores de crescimento. • Revolução verde ~ 40 anos • melhoramento; químicos; sistemas de cultivos.
- 25. NÚMERO DE ESPÉCIESCULTIVADAS PARA A ALIMENTAÇÃO
- 26. A ORIGEM DASCALORIAS
- 27.
- 31. A DIVERSIDADE DOSRECURSOS GENÉTICOS VEGETAIS • 250.000 espécies • Cerca de 30.000 comestíveis. • 7.000 têm sido cultivadas em algum momento. • – 200 melhoradas • 30 culturas alimentam o mundo e representam 95% das calorias e proteinas. • Trigo, arroz e milho representam 50%. • Sorgo, milheto, batatinha, batata doce, soja, açúcar (cana e beterraba) - 75% do consumo de energia. • 90% dos alimentos no mundo inteiro derivam de 103 espécies.
- 32. DIVERSIDADE INTRA-ESPECÍFICA • Oryzasativa - 100.000 variedades. • Espécie selvagem de Brassica oleracea originou 6 olerícolas (Couve, Couve-flor, repolho, couve de Bruxelas, brocoli, kohlrabi). • VARIEDADES CULTIVADAS: • VARIEDADES MODERNAS: • Produtos do melhoramento genético formal, feito por melhoristas, também chamadas de var. de altaresposta ou produção. • Elevada uniformidade e estabilidade genética (exceto em híbridos F1 e var. sintéticas ou compostas).
- 33. LANDRACES OU VAR.CRIOULAS • Produto de seleção feitas pelos agricultores de forma contínua por várias gerações. • Podem não ser geneticamente uniformes e contém elevados níveis de diversidade genética, sendo difíceis de definir ou distinguir inequivocamente como uma variedade particular e sendo reconhecidas por caracteres morfológicos. • Diferem na sua adaptação a tipos de solos, épocas de plantio, valor nutritivo, ciclo, altura, época de colheita, etc. • Por causa de sua diversidade genética devem ser objeto de programas de conservação.