Fuvest 2022 - 2ª fase - dia 2

a) 

A linha de tendência representa a curva de melhor ajuste (y = f(x)) para os pontos (x; y) destacados no gráfico, que foram obtidos pela coleta de dados sobre a porcentagem de ambientes utilizados pelo ser humano e sobre a porcentagem de fauna ameaçada de extinção. Note que a curva de melhor ajuste não passa, necessariamente, pelos pontos mostrados no gráfico, mas ela fica próxima aos pontos dados (“Teoria da Aproximação”).

b) A porcentagem de fauna ameaçada de extinção na Mata Atlântica é cerca de quatro vezes maior em relação ao domínio morfoclimático da Amazônia por dois motivos:

1. Perda de habitat. A Mata Atlântica apresenta um remanescente de cobertura vegetal nativa de cerca de 12% (considerando apenas fragmentos maiores do que 3 hectares), enquanto a Floresta Amazônica apresenta um remanescente de cobertura vegetal nativa de cerca de 82%. Portanto, nota-se que a ecorregião da Mata Atlântica foi, ao longo dos séculos, extremamente ocupada e modificada, restando somente 1/10 de toda a área que ela originalmente ocupava antes da chegada dos portugueses à América. Devido à perda de habitat, que constitui uma das principais razões para a extinção de espécies atualmente, a Mata Atlântica apresenta uma maior porcentagem de fauna ameaçada de extinção.
2. Fragmentação. Os remanescentes de floresta nativa da Mata Atlântica se apresentam pulverizados em milhares de fragmentos (Figura 1), muitos dos quais possuem uma área pequena demais para manter populações viáveis de espécies nativas dessa ecorregião. Já a Floresta Amazônica ainda possui imensas regiões cobertas por mata nativa, favorecendo a manutenção de populações com grande tamanho efetivo. A fragmentação leva à extinção de espécies devido à perda de variabilidade genética, uma consequência do pequeno número de indivíduos presentes nos fragmentos. Quanto menor for uma população, maior será o efeito da endogamia (cruzamentos entre indivíduos geneticamente próximos) e maior será o efeito da deriva genética, que causa a perda de alelos devido a flutuações aleatórias no tamanho populacional. Em virtude de uma baixa variabilidade genética, a capacidade adaptativa da população diminui, o que aumenta a taxa de mortalidade e diminui a taxa reprodutiva, culminando em populações cada vez menores e, por fim, na sua extinção.

Figura 1: Fragmentos de Mata Atlântica cercados por plantações de cana-de-açúcar. A maioria dos fragmentos possui menos do que 100 hectares de área. Fonte: Adriano Gambarini (https://rainforests.mongabay.com/mata-atlantica/).

Outras duas razões para o grande número de espécies ameaçadas de extinção na Mata Atlântica (e que poderiam ser citados como resposta), relacionadas à grande ocupação humana nas áreas nativas do bioma, são: a introdução de espécies exóticas e a exploração predatória dos recursos naturais da floresta.

c) Não. Conforme observado no gráfico construído como resposta ao item A, a porcentagem de animais ameaçados de extinção apresenta correlação com a porcentagens de ambientes utilizados pelo ser humano e não com a porcentagem de áreas protegidas. Portanto, quanto maior a área do bioma ocupada por populações humanas e quanto maior o número de indivíduos vivendo nesses locais, maior o número de espécies ameaçadas (pelos motivos apresentados no item B). Para que a porcentagem de áreas protegidas nos biomas brasileiros se refletisse em diminuição de espécies ameaçadas de extinção, a extensão das áreas protegidas por lei e a fiscalização teriam que ser muito maiores do que o verificado atualmente. Por exemplo, apenas 9,5% e 28% das matas nativas da Mata Atlântica e da Amazônia, respectivamente, estão sob proteção em unidades de conservação.

a) Uma característica que aparece no ponto E do cladograma mostrado na questão representa uma sinapomorfia do grupo monofilético que engloba os protistas, os fungos, os animais e as plantas. Esse grupo natural é chamado de Eukarya e engloba todos os organismos eucariontes, ou seja, aqueles cuja(s) célula(s) possui(em) núcleo. Uma sinapomorfia é uma novidade evolutiva compartilhada por dois ou mais grupos monofiléticos presentes em um cladograma (árvore filogenética) e que não é compartilhada por mais nenhum outro grupo.

Portanto, dentre as sinapomorfias mais importantes de Eukarya e que poderiam ser citadas como resposta ao item A, estão:

• Presença de núcleo, organela que contém o material genético (DNA) da célula e que é constituída por uma dupla membrana, chamada de carioteca ou envelope nuclear, por um fluido semelhante em composição ao citosol, chamado de nucleoplasma, e pela cromatina, que representa o DNA associado com suas proteínas características (histônicas e não-histônicas).
• Presença de organelas membranosas, estruturas subcelulares que executam funções especializadas da célula, como o retículo endoplasmático, o complexo golgiense, a mitocôndria, vacúolos e vesículas, entre outras específicas de cada grupo.
• Presença de citoesqueleto, conjunto de proteínas que possui funções relacionadas à manutenção de forma da célula e que conferem a ela suporte mecânico, entre outras funções mais específicas de cada elemento do citoesqueleto.

b)

Conforme observado no cladograma, temos:

• Bactérias. O grupo “Bactérias 2” possui um ancestral comum mais recente com Eukarya do que com “Bactérias 1”, compartilhando com os primeiros a sinapomorfia C, não compartilhada com os últimos. Portanto, as “Bactérias” formam um grupo parafilético, no qual parte dos descendentes de um mesmo ancestral comum (no caso, os eucariontes), não estão incluídos no grupo.
• Protistas. O grupo “Protistas 2” possui um ancestral comum mais recente com os demais integrantes de Eukarya do que com “Protistas 1”, compartilhando com os primeiros a sinapomorfia F, não compartilhada com os últimos. Além disso, os grupos “Protistas 3” e “Protistas 4” são filogeneticamente mais próximos de fungos e animais do que dos demais protistas, bem como os grupos “Protistas 5” e “Protistas 6”, que são filogeneticamente mais próximos das plantas do que dos demais protistas. Portanto, os “Protistas” formam um grupo parafilético.
• Animais. Os grupos “Animais 1” e “Animais 2” constituem um grupo monofilético (“Animais”), uma vez todos os descendentes do mesmo ancestral comum estão contidos dentro do grupo, sendo definidos pela sinapomorfia K.
• Fungos. Os grupos “Fungos 1” e “Fungos 2” constituem um grupo monofilético (“Fungos”), uma vez todos os descendentes do mesmo ancestral comum estão contidos dentro do grupo, sendo definidos pela sinapomorfia L.
• Plantas. Os grupos “Plantas 1” e “Plantas 2” constituem um grupo monofilético (“Plantas”), uma vez todos os descendentes do mesmo ancestral comum estão contidos dentro do grupo, sendo definidos pela sinapomorfia P.

c) Os pontos da hipótese filogenética representada pelo cladograma que poderiam ser associados com o aparecimento da condição multicelular são: K, L e P. Esses pontos representam o aparecimento dos três grandes grupos de organismos multicelulares existentes na Terra: animais (Metazoa), fungos (Fungi) e plantas (Embryophyta), embora nem todos os fungos sejam multicelulares.  A multicelularidade também evoluiu, de forma independente, em várias linhagens de protistas, como, por exemplo, na linhagem das algas marrons (Phaeophyta), na linhagem das algas vermelhas (Rhodophyta) e na linhagem das algas verdes (Chlorophyta). Porém, não há como precisar quais das linhagens de protistas mostradas no cladograma correspondem a grupos que contêm organismos multicelulares. Se o grupo Protista 6 forem algas verdes ou carófitas o ponto O também poderia ser considerado o aparecimento da condição multicelular, porém, também com a ressalva de que nem todas as algas verdes possuem essa condição. 

A multicelularidade representa um fenômeno muito difundido entre os seres vivos, no qual existe uma associação de células em que há divisão de funções (diferenciação) e uma grande interdependência (integração e coordenação), de modo que elas se tornam incapazes de viver isoladamente. A grande vantagem da multicelularidade está relacionada ao aumento de tamanho e de complexidade, garantindo aos seres vivos multicelulares a defesa contra predadores e a ocupação de novos nichos ecológicos.

Dentre as muitas características de animais, fungos e plantas que surgiram somente após o advento da multicelularidade podem-se citar:

• Animais – alimentação por ingestão; tecidos verdadeiros (epitelial, conjuntivo, muscular e nervoso); coordenação nervosa; estruturas sensoriais (mecanorreceptores, fotorreceptores, quimiorreceptores etc.).
• Fungos – hifas (filamentos de células); micélio (conjunto de hifas); corpo de frutificação (estrutura responsável pela produção de esporos).
• Plantas – gametângios (estruturas produtoras de gametas); esporângios (estruturas produtoras de esporos); meristemas (tecidos responsáveis pelo crescimento por divisão celular); estômatos (estruturas que regulam as trocas gasosas); raízes (estruturas responsáveis pela absorção de água e sustentação); caule (estrutura responsável pela sustentação das folhas, flores e frutos); folhas (estruturas responsáveis pela fotossíntese).

A giardíase é uma protozoose, ou seja, uma doença causada pelo protozoário da espécie Giardia lamblia (ou Giardia intestinalis). Protozoários são seres vivos unicelulares eucariontes pertencentes ao Reino Protoctista (Protista), e embora possam existir em relação harmônica com muitos seres vivos, são geralmente conhecidos pelas doenças que causam. Outros exemplos de doenças causados por protozoários são a malária, a doença de Chagas, a leishmaniose, a toxoplasmose e a amebíase.
No humano, a giárdia, na forma de trofozoíto, parasita o intestino delgado, local onde se aloja, se alimenta e se reproduz. Quando o indivíduo contaminado defeca, cistos de giárdia são eliminados junto com as fezes, permitindo a contaminação de outras pessoas e continuidade do ciclo. Embora muitas vezes a giardíase seja assintomática, o humano portador da giárdia pode manifestar sintomas que incluem desconforto abdominal, diarreia, flatulência, perda de peso e anemia. É uma doença identificada através de exame de fezes, e pode ser tratada através do uso de medicamentos específicos conforme orientação médica.

a) A giardíase é uma enfermidade de ocorrência em grande parte do planeta e está principalmente concentrada em regiões tropicais e subtropicais nos quais há precariedade quanto ao tratamento de esgoto e água, além de fornecimento de água potável. Assim, a contaminação de novos indivíduos pode ocorrer através da ingestão de cistos presentes na água e alimentos crus (como verduras) contaminados, ou também é possível a auto contaminação na qual uma pessoa contaminada leva à boca a mão suja contendo cistos que haviam sido eliminados pelo próprio ânus. Além disso, conforme a ilustração sugere, animais de criação também podem ser acometidos pelo parasita e contribuir com o espalhamento da doença para humanos. Diante de todas as informações expostas e sabendo que se trata de um ciclo de transmissão oro-fecal, são medidas para evitar a giardíase: tratamento de esgoto, tratamento de água, tratamento de doentes, higiene pessoal e vacinação dos animais de estimação. 

b) A relação ecológica entre a giárdia e o mamífero é o parasitismo, um tipo de relação interespecífica desarmônica na qual o parasita (a giárdia) se beneficia do hospedeiro (o mamífero). A giárdia utiliza o organismo do mamífero como fonte de alimento e água, como abrigo, como local de reprodução e como maneira de dispersão da espécie, já que através das fezes novos cistos são eliminados e podem encontrar novos hospedeiros. Diferente da giárdia que se beneficia da relação, o mamífero hospedeiro sofre uma série de prejuízos que incluem perda de nutrientes, perda de água, lesões celulares intestinais e má absorção de nutrientes.

c) As microvilosidades são projeções da membrana apical responsáveis por aumentar a superfície de contato com o alimento digerido, aumentando a capacidade de absorção de nutrientes.

Micrografia e esquema de microvilosidades.
Fonte: https://pt.khanacademy.org/science/biology/structure-of-a-cell/prokaryotic-and-eukaryotic-cells/a/plasma-membrane-and-cytoplasm Acesso em 17/01/2022

A destruição das microvilosidades irá reduzir a superfície de contato do epitélio intestinal com a luz intestinal, local onde estão os nutrientes digeridos e moléculas menores como água, sais minerais e vitaminas. Consequentemente, a capacidade de absorção dos nutrientes também irá diminuir, resultando em perda de nutrientes pelas fezes e desnutrição do indivíduo portador da giárdia.

O intestino delgado é o órgão onde a digestão é finalizada e onde são absorvidas as subunidades menores de moléculas como carboidratos, proteínas e lipídios, portanto, é o local de absorção de monossacarídeos, aminoácidos, ácidos graxos, glicerol e outras moléculas. Embora não possa microvilosidades, o intestino grosso também possui capacidade de absorção, promovendo a absorção de água, sais minerais e vitaminas.

O ipê-amarelo é uma planta pertencente ao grupo das Angiospermas, divisão que compreende a maioria dos vegetais conhecidos e que habitam o planeta Terra. Plantas deste grupo são dotadas de flores, órgãos reprodutivos responsáveis pela ocorrência de reprodução sexuada que originará sementes embrionadas envoltas por um fruto. Outra característica que diferencia as angiospermas dos demais grupos vegetais, é a ocorrência da dupla fecundação, fenômeno que origina, no interior da semente, um embrião diploide (2n) e um tecido nutritivo triploide (3n) denominado endosperma secundário. Após a fecundação, a semente contida no interior de fruto deverá se desprender da planta-mãe e ser dispersa para um novo ambiente no qual ocorrerá a germinação da semente e desenvolvimento da nova planta. A dispersão das sementes pode ocorrer pelo vento (no caso de frutos secos mais leves, menos densos e de formato aerodinâmico), pela água (no caso de frutos com capacidade de flutuabilidade) ou por animais (no caso de frutos carnosos e suculentos que oferecem água e açúcares aos animais, ou no caso de frutos secos capazes de aderir na pelagem animal).

a) A dispersão de sementes do ipê-amarelo ocorre através do vento, fenômeno denominado anemocoria. Conforme apresentado na imagem, o ipê produz um fruto seco deiscente alongado denominado cápsula capaz de abrir-se e liberar as sementes aladas que são facilmente transportadas pelo vento. As sementes aladas são dotadas de finas projeções similares a asas de formato aerodinâmico que são facilmente carregadas pela corrente de ar.

b) O ciclo de vida de todas as plantas, incluindo as angiospermas, é denominado alternância de gerações e caracteriza-se por apresentar tecidos haploides (n) que alternam com os tecidos diploides (2n). Um esquema simplificado deste ciclo de vida nas angiospermas é exibido abaixo:

Sabendo dessas informações, o candidato poderia responder que:

- uma etapa do ciclo representado que possua células com número haploide de cromossomos é a etapa da polinização no qual há células gaméticas haploides (n) no interior do pólen.

- uma etapa que possua células com número diploide pode ser as etapas da frutificação, das sementes, da planta adulta ou da floração (desde que não se considere os gametas haploides produzidos pela flor).

c) As samambaias são plantas do grupo das pteridófitas, vegetais que não apresentam estruturas reprodutivas como grão-de-pólen, flores e frutos. Assim, diferente do ipê-amarelo que produz pólen disperso por insetos (conforme exibido pela foto) e frutos dispersos pelo vento, as samambaias dependem de água para fecundação, fator que limita a distribuição das samambaias a ambientes úmidos com disponibilidade hídrica que permita a continuidade do ciclo reprodutivo. Sabendo dessas informações, o candidato poderia citar que as etapas de floração, polinização, frutificação e formação de sementes não ocorrem nas samambaias. O significado evolutivo de não ter essas etapas é que as samambaias estão restritas à ambientes com amplo fornecimento de água e a dispersão está limitada a essas regiões. Além disso, por não produzir sementes e frutos, os embriões das samambaias ficam restritos à planta-mãe onde ocorreu a fecundação.

a) Os poluentes resultantes da lavagem de louças nas residências são os detergentes não-biodegradáveis. Eles são constituídos por alquil-benzeno-sulfonatos de sódio de cadeia ramificada, de modo que não são degradados por bactérias e fungos decompositores presentes nos ecossistemas aquáticos. Devido à sua acumulação no ambiente, eles tendem a formar espumas brancas e densas na superfície da água (Figura 1), que impedem a entrada de oxigênio (O₂), contribuindo para a condição de hipóxia do ambiente aquático e levando as formas de vida aeróbicas à morte.

Figura 1: Espuma branca flutuando na superfície de um rio, resultante do acúmulo de detergentes não-biodegradáveis.

b) Nos grandes centros urbanos, onde há enorme ocupação humana, verifica-se a presença de inúmeras indústrias de atividades variadas acompanhada de grande número de automóveis dependente de combustíveis fósseis, os quais são responsáveis por eliminar a maior parte de gases poluentes na atmosfera. Como exemplos de poluentes é possível citar o monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC), óxidos de nitrogênio (NO e NO₂), enxofre (SO_x) e uma variedade materiais particulados (MP). A inalação dessas substâncias pode afetar o organismo de diversas maneiras, sendo capazes de gerar sintomas restritos ao sistema respiratório ou até mesmo efeitos sistêmicos, já que o sistema circulatório pode contribuir com a distribuição dos poluentes para os diversos tipos teciduais. Exemplos de impactos diretos à saúde humana são problemas respiratórios, prejuízo da função pulmonar, alergias, rinites, asma, redução do batimento mucociliar, bronquites, tosse constante, fadiga e dificuldade em realizar atividade físicas. Isso ocorre porque os gases podem:

- interagir com hemácias, restringindo o transporte de O₂ gasoso para as células;

- provocar inflamação e irritação da mucosa respiratória;

- sensibilizar o sistema imune e desencadear alergias;

- alterar a produção ou varrição do muco, facilitando instalação de bactérias patogênicas;

- destruir os cílios do epitélio respiratório, diminuindo a limpeza das vias aeríferas;

- reduzir a permeabilidade alveolar, diminuindo a taxa de hematose.

Dependendo do tipo do poluente, quanto maior o tempo de exposição às substâncias tóxicas, maior será acúmulo delas no organismo, levando à ocorrência impactos à longo prazo. Um exemplo é o câncer de pulmão decorrente da exposição massiva e prolongada das células pulmonares à poluentes capazes de interagir com o DNA e danificá-lo. Estes danos podem escapar do sistema de reparo celular, consolidando em mutações capazes de desregular o ciclo celular e a taxa de proliferação tecidual. Como consequência, a célula divide-se de maneira desordenada, gerando uma massa tecidual tumoral no pulmão, ou até mesmo em outros órgãos, já que o poluente pode ser carregado através da corrente sanguínea para outros locais.

c) Nas áreas centrais das grandes cidades, a maior parte da emissão de CO₂ (gás carbônico) decorre da queima de combustíveis fósseis em veículos automotivos. Assim, uma medida que pode ter grande impacto na redução das emissões de CO₂ é o investimento em transporte público de qualidade (ônibus, metrô, trens urbanos, etc.) e que sejam, preferencialmente, movidos à energia elétrica, por exemplo. A construção de ciclovias e a adoção de políticas de incentivo ao uso de meios de transporte alternativos também contribuem para redução do uso de automóveis e, consequentemente, para a redução da emissão de gases de efeito estufa nas grandes cidades.

Uma outra medida de controle da poluição nas grandes cidades é a construção de edifícios que utilizem energia de forma mais eficiente. Por exemplo, as janelas e outras estruturas de vedação podem possuir grande capacidade de isolamento térmico, reduzindo a utilização de aparelhos de ar condicionado, os quais tendem a elevar a pegada de carbono das cidades.

a) No sistema circulatório fechado o sangue circulante permanece sempre dentro de vasos sanguíneos e jamais entra em contato direto com os tecidos; assim, o intercâmbio de substâncias exige que os componentes teciduais e sanguíneos atravessem a delgada camada formada pelas células endoteliais que compõem os capilares. Além dos peixes, todos os outros grupos de vertebrados também possuem um sistema circulatório fechado, dessa forma poderiam ser citados os anfíbios, os répteis, as aves ou os mamíferos.  O candidato também poderia citar os anelídeos ou moluscos cefalópodes, caso optasse por exemplificar citando um grupo invertebrado.

b) A tabela fornecida poderia ser preenchida da seguinte forma:

c) No sistema circulatório aberto, a hemolinfa é direcionada pelos vasos do sistema para locais específicos conhecidos como lacunas ou hemoceles, espaços onde a hemolinfa entra em contato direto com o tecido e as trocas de componentes acontece diretamente entre as células irrigadas e a hemolinfa circulante. Nos moluscos, o gás oxigênio obtido nas trocas gasosas do animal é captado pelos pigmentos respiratórios contidos na hemolinfa e levado, via sistema circulatório, até as células. Portanto, nos moluscos os sistemas circulatório e respiratório estão associados de forma complementar, ou seja, enquanto o primeiro faz a captação do gás oxigênio, o segundo faz a distribuição deste gás até as células. Embora os insetos também tenham um sistema circulatório aberto dotado de hemolinfa e um processo de irrigação lacunar muito semelhante ao observado nos moluscos, a chegada do O₂ às células não ocorre da mesma maneira. Nos insetos, o sistema respiratório é dissociado e independente do circulatório e o O₂ chega até os tecidos por um rico sistema de tubos ramificados conhecidos como traqueias. As traqueias permitem a rápida chegada do gás oxigênio até as células, bem como a rápida remoção do gás carbônico, tornando a respiração e a produção de ATP mais eficiente, fato que sustenta uma taxa metabólica mais elevada e, como consequência, a capacidade notável de fornecer respostas mais rápidas aos estímulos captados do ambiente.