Após a realização de cada uma das actividades e nova aplicação

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Revista de Educação, Vol. XVIII, nº 1, 2011 |
113 - 155
A ABORDAGEM DA BIODIVERSIDADE NO ENSINO
SECUNDÁRIO: UMA PROPOSTA DE INTERLIGAÇÃO ENTRE
TRABALHO DE CAMPO E LABORATORIAL ATRAVÉS DO
ESTUDO DOS ARTRÓPODES
Ana Isabel Rebelo
Escola Secundária com 3.º Ciclo de Miraflores
Eugénia Ribeiro
Departamento de Biologia Animal/Centro de Biologia Ambiental
Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa
INTRODUÇÃO
No âmbito do Mestrado em Ciências da Terra e da Vida para o Ensino, foi estudada a
comunidade de artrópodes de diferentes espaços verdes de Lisboa, com o objectivo de
conhecer a influência de alguns factores ambientais sobre a diversidade destes seres vivos nos
ecossistemas urbanos (Rebelo, 2006).
Verificou-se que o estudo deste grupo poderá ser dinamizado com alunos do Ensino
Secundário, desenvolvendo-se, assim, um conjunto de actividades a ser realizado neste nível de
ensino. Pretende-se que estas actividades sejam uma introdução à metodologia de trabalho em
Ecologia, levando os alunos a compreender que os estudos ecológicos implicam,
frequentemente, a recolha de dados do meio e posterior análise, o que engloba técnicas
laboratoriais e/ou métodos quantitativos. Assim, procura-se conjugar de forma integrada o
trabalho de campo e de laboratório.
QUADRO DE REFERÊNCIA TEÓRICO
O ensino da Ciência deve implicar as próprias metodologias de construção do
conhecimento científico, levando o aluno a envolver-se activamente na construção do seu
conhecimento, com recurso aos próprios processos de trabalho científico (Almeida, 2001). A
utilização dos procedimentos científicos para a investigação de um fenómeno permite,
113
simultaneamente, apreender conceitos científicos e compreender a natureza da Ciência
(Hodson, 2000).
O conceito de trabalho prático tem vindo a ser encarado de diferentes formas. Mesmo
entre Biólogos não existe uma opinião unânime (Veríssimo & Ribeiro, 2000). Segundo Hodson
(1994), um trabalho prático é qualquer actividade em que os alunos estejam implicados de uma
forma activa, realizando a sua aprendizagem por experiência directa. As aulas práticas de
Biologia são, muitas vezes, associadas à realização de trabalhos laboratoriais, que se
caracterizam pela utilização de materiais de laboratório (Veríssimo & Ribeiro, 2000). Estas
actividades permitem alcançar objectivos dos domínios dos procedimentos, das metodologias,
dos conceitos e das atitudes, mas tudo depende do modo como são implementadas (Dourado,
2006). Frequentemente, têm um carácter meramente ilustrativo, demonstrando conteúdos
trabalhados teoricamente, e apresentam uma reduzida ligação com as vivências dos alunos
(Dourado, 2000; Marques, 2005). A menor concretização de trabalhos de natureza investigativa
prende-se, nomeadamente, com o aumento do grau de incerteza em relação aos resultados
obtidos, maiores exigências em termos de tempo e preparação, bem como maiores dificuldades
ao nível do controlo dos alunos, devido à sua maior autonomia (Marques, 2005).
As saídas de campo, consideradas neste trabalho como deslocações dos alunos ao exterior
para a realização de actividades de observação e de colheita de dados (Lock, 1998), são
efectuadas, em geral, com pouca frequência. Isto pode dever-se, quer a questões relacionadas
com a organização das escolas ou dos programas curriculares, quer a motivos associados aos
próprios professores e/ou alunos (Almeida, 1996; Dourado, 2006). Contudo, os trabalhos de
campo possibilitam o desenvolvimento de competências de diferentes níveis, algumas das
quais semelhantes aos trabalhos de laboratório, permitindo uma maior aproximação da Escola à
“realidade” (Lock, 1998; Ribeiro & Veríssimo, 2000; Dourado, 2006). Além disso, o “campo”
pode ser o próprio recinto escolar, cujas potencialidades são frequentemente esquecidas (Lock,
1998; Dourado, 2001, 2006). Assim, é igualmente importante a organização destas actividades,
que não devem ser encaradas como meras estratégias pontuais ou lúdicas, mas que devem
prolongar-se antes e depois da sua realização.
Apesar de os trabalhos de campo serem muitas vezes considerados actividades isoladas,
devem ser integrados com trabalhos laboratoriais. O trabalho laboratorial permite a análise dos
elementos recolhidos no campo e, simultaneamente, influencia as actividades a realizar
posteriormente nesse meio. Deste modo, alguns autores defendem que estes dois trabalhos
devem ser centrados num problema global, estudado ao longo de diferentes actividades
interdependentes, possibilitando uma visão globalizante das Ciências (Dourado, 2001, 2006).
Além disso, os fenómenos estudados pelas Ciências da Terra e da Vida têm a particularidade
de, com frequência, não poderem ser reproduzíveis em laboratório, sendo sempre necessário o
contacto com o meio (Orange, citado em Dourado, 2006). Em particular, ao nível da Ecologia,
é através da realização de trabalhos de campo que se torna possível levar os alunos a
compreender a complexidade das interacções existentes entre os seres vivos e o meio (Lock,
1998), podendo estes trabalhos ser integrados com análises laboratoriais, para uma
interpretação rigorosa dos elementos recolhidos.
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Acerca do conceito de problema, adopta-se a perspectiva de Almeida (2001), segundo a
qual um problema é uma questão que pode ter várias soluções possíveis e cuja resposta terá de
ser construída pelo próprio sujeito. Para tal, é necessário definir e implantar um método de
trabalho adequado.
Em termos de concretização, a integração entre trabalho de campo e trabalho laboratorial
desenvolve-se segundo três fases: (a) preparação das actividades; (b) realização do trabalho de
campo e de laboratório; (c) tratamento e interpretação dos resultados obtidos. No entanto, a
maioria das experiências práticas descritas no âmbito deste quadro conceptual emerge da
Geologia. Os próprios professores reconhecem a importância da integração, mas confrontam-se
com dificuldades na sua concretização, uma vez que não se limita apenas à recolha de
elementos para uma análise ilustrativa em laboratório, devendo igualmente ter um carácter
investigativo e reflexivo (Dourado, 2006; Nunes & Dourado, 2009).
Na disciplina de Biologia e Geologia, que abrange o 10.º e 11.º anos, do Curso de Ciências
e Tecnologia, a importância do trabalho prático, tal como definido por Hodson (1994),
encontra-se bem patente no programa, pretendendo-se uma interligação efectiva entre as
dimensões teórica e prática (Marques, 2005). A componente de Biologia desta disciplina
assenta na compreensão da dualidade – diversidade versus unidade da vida. Ao nível do 10.º
ano de escolaridade, a biodiversidade está explicitamente presente no módulo inicial
("Diversidade na Biosfera") e, no 11.º ano, de forma implícita, na unidade 8 ("Sistemática dos
Seres Vivos"). Como conteúdo procedimental, sugere-se que, em ambos os casos, sejam
realizadas actividades de identificação de seres vivos, com recurso, nomeadamente, a chaves
dicotómicas simples (Mendes, Rebelo & Pinheiro, 2001; Mendes, Rebelo & Pinheiro, 2003).
Analisando-se o modo como estas orientações foram incorporadas nos manuais escolares,
verifica-se que as sugestões fornecidas são, geralmente, vagas e, por vezes, sem qualquer
referência a saídas de campo, sendo da responsabilidade do professor a selecção da estratégia a
utilizar.
Nestes níveis de escolaridade, um trabalho a realizar para a abordagem da biodiversidade e
dos factores que a influenciam poderá ser o estudo da comunidade de artrópodes de espaços
verdes da própria escola ou das suas imediações. Saliente-se que a ligação entre o objecto de
estudo e o quotidiano dos alunos é fundamental para a promoção de aprendizagens
significativas (Pedrosa, 2001). Assim sendo, o facto de contactarem no seu dia-a-dia com os
artrópodes, poderá constituir um factor importante para promover o envolvimento emocional
dos alunos nas actividades, estimulando a sua curiosidade. Para além do mais, os artrópodes
podem estar presentes nos ecossistemas urbanos com uma elevada abundância e diversidade
(McIntyre, 2000).
Relativamente ao estudo dos artrópodes, os manuais escolares apresentam como sugestão,
normalmente, a análise de amostras de solo, com observação microscópica dos seres vivos
presentes. Este objecto de estudo tem sido igualmente defendido por diferentes autores
(Johnson & Catley, 2009). No entanto, a fauna edáfica é, geralmente, de dimensões muito
reduzidas, o que dificulta a sua classificação, e o facto de nem sempre ser possível observar
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uma diversidade significativa de seres vivos pode representar um elemento de desmotivação de
alunos e professores.
A utilização de outro tipo de métodos de colheita, como armadilhas de queda e armadilhas
de água, permite a captura de seres vivos de maiores dimensões, facilmente observáveis com
uma lupa binocular e que correspondem igualmente a uma maior diversidade de formas. A
utilização destas armadilhas no ensino das Ciências já foi proposta por outros autores
(Richardson & Hari, 2008), mas, ao nível do Ensino Secundário, considera-se que pode ser
realizado um trabalho mais abrangente, conjugando-se diferentes armadilhas e analisando-se a
abundância e a diversidade das comunidades de artrópodes de locais com características
distintas. Deste modo, procedeu-se à planificação da estratégia a desenvolver, de carácter
investigativo, e à preparação dos materiais necessários, tanto para o aluno, como para o
professor. Com o objectivo de verificar a receptividade dos alunos a este objecto de estudo e a
esta metodologia de trabalho, procedeu-se, posteriormente, à realização das actividades em três
turmas do ensino secundário, recorrendo-se a um questionário pós-actividade para aferição dos
conhecimentos adquiridos.
METODOLOGIA DE INVESTIGAÇÃO
O trabalho científico do mestrado foi realizado em cinco espaços verdes de Lisboa,
recorrendo-se a diferentes métodos de captura (armadilhas de água amarelas, armadilhas de
água azuis, armadilhas de queda, rede de batimento e análises de solo), aplicados durante cerca
de sete meses. Verificou-se que as capturas efectuadas variaram ao longo do tempo de estudo e
em função do jardim considerado e do método de captura aplicado. Para além do mais,
observou-se que o microclima e as características do solo e da vegetação terão uma maior
influência sobre a diversidade e abundância de artrópodes do que as dimensões do espaço
verde ou a distância ao centro urbano (Rebelo, 2006).
Assim sendo, propõe-se o estudo comparativo entre locais com características diferentes,
em termos de vegetação, presença humana, solo ou disponibilidade de água. O problema global
consiste em conhecer a influência de um determinado factor ambiental (ou outro) na
comunidade de artrópodes existente. A estratégia desenvolve-se ao longo de cinco etapas: (a)
realização de uma actividade de introdução aos artrópodes e definição do problema em estudo;
(b) selecção dos locais de estudo e recolha de dados sobre os mesmos; (c) montagem e
monitorização das armadilhas; (d) classificação dos exemplares capturados; e (e) tratamento e
interpretação dos dados obtidos. No planeamento desta estratégia, teve-se em conta a
importância de envolver os alunos em todas as etapas e de promover o trabalho cooperativo
(Almeida, 2001; Pedrosa, 2001). Considerou-se também importante desenvolver uma
actividade inicial sobre este grupo de seres vivos, pois a compreensão dos trabalhos práticos e a
interpretação adequada dos resultados exigem o domínio de uma base teórica (Marques, 2005).
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A) ORGANIZAÇÃO DA ESTRATÉGIA DIDÁCTICA
Como conhecimentos prévios, requer-se que os alunos conheçam o sistema de
classificação hierárquica de Lineu, distinguindo as diferentes categorias taxonómicas e
compreendendo as regras gerais de nomenclatura. Uma vez que este assunto só é objecto de
estudo ao nível do 11.º ano, o professor deve abordar estes conteúdos em termos gerais, no
caso do 10.º ano, antes da realização do trabalho.
É apresentada, seguidamente, uma descrição geral das diferentes actividades,
encontrando-se em anexo os materiais que devem ser fornecidos aos alunos, bem como
sugestões para o professor. Essas informações pretendem ser uma possível orientação para o
trabalho a ser desenvolvido nas aulas. Sugere-se a constituição de seis grupos de trabalho,
tendo em conta o número proposto de locais de estudo e de métodos de captura a aplicar, que
devem manter-se ao longo das diferentes etapas. Tal como defendido pelo construtivismo
social de Vygostsky (Pires, 2001), esses grupos devem ser heterogéneos.
A actividade inicial é de carácter introdutório, tendo como objectivos identificar as ideias
prévias dos alunos sobre os artrópodes e dar-lhes a conhecer as suas características gerais, os
ciclos de vida, a abundância e os métodos de captura. Para tal, sugere-se que, nos pequenos
grupos, se aplique a ficha de trabalho presente no Anexo I (Ficha 1 – Quem são os
artrópodes?), intercalada de discussões gerais. Esta ficha engloba um conjunto de exercícios
que implica a interpretação de figuras e gráficos, e está elaborada de forma a permitir que os
alunos construam as suas respostas com base na análise dos dados fornecidos. No final, é
introduzido o problema em estudo e é igualmente planificada com os alunos a metodologia de
trabalho de campo a adoptar.
A etapa seguinte implica a escolha dos locais onde irá ser efectuada a colheita. Sugere-se o
estudo comparativo de duas zonas com características diferentes, por exemplo, em termos de
cobertura vegetal, área total ou grau de perturbação causada pelo Homem. É de salientar que
esses dois locais não deverão ser excessivamente próximos. Após a selecção, em conjunto com
os alunos, das zonas a estudar, deve-se proceder à recolha de dados referentes a alguns
parâmetros ambientais, sugerindo-se o preenchimento de uma grelha semelhante à do Anexo II
(Ficha 2 – Analisando as condições ambientais), de modo a que os alunos identifiquem as
variáveis envolvidas e elaborem uma hipótese fundamentada sobre o local onde poderá existir
uma maior diversidade e abundância.
Existe uma elevada variedade de métodos de captura de artrópodes, tendo-se seleccionado
as armadilhas de queda e as armadilhas de água pela sua eficácia, facilidade de montagem e
reduzido custo. O procedimento deve ser definido pelos alunos, com a orientação do professor,
propondo-se uma análise prévia mais pormenorizada do modo de funcionamento das
armadilhas. Posteriormente, recomenda-se a montagem, em cada um dos locais, de três tipos de
armadilhas: armadilhas de água amarelas (Grupos A), armadilhas de água azuis (Grupos B) e
armadilhas de queda (Grupos C). Cada grupo deve ficar responsável por um determinado tipo
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de armadilhas de um dos locais. No Anexo III, encontra-se a descrição de um possível
procedimento (Ficha 3 – Vamos à montagem!).
Durante o intervalo de tempo em que as armadilhas se encontram activas, os alunos devem
monitorizá-las e registar as alterações verificadas no local, procedendo-se, posteriormente, à
colheita dos animais capturados. A classificação dos espécimens deve ser efectuada com
recurso a chaves dicotómicas, tendo sido elaborada para os alunos uma ficha de orientação que
se encontra no Anexo IV (Ficha 4 – Estás a vê-los?).
A fase seguinte corresponde ao tratamento dos dados recolhidos sobre a abundância dos
diferentes grupos de artrópodes, o que implica a determinação de um índice de diversidade
(índice de Shannon-Wiener) para comparação dos diferentes locais. Apesar de este índice ter
sido estabelecido para dados relativos a espécies, também é por vezes utilizado para outros
grupos taxonómicos. Para além da organização dos dados, os alunos devem, igualmente,
proceder à sua interpretação, elaborando hipóteses explicativas sobre as semelhanças ou
diferenças verificadas, quer entre os três tipos de armadilhas, quer entre os dois locais. Quanto
a este último ponto, deve ser analisada a hipótese colocada inicialmente em relação ao local
com uma maior diversidade e/ou abundância. No Anexo V, encontra-se uma possível ficha de
tratamento dos resultados (Ficha 4 – Números e mais números...).
Tendo em conta os resultados obtidos, poderá ser importante uma nova deslocação aos
locais, para uma reanálise das características ambientais. Deve ser, igualmente, revista a
questão global, referente à influência dos factores do meio nas comunidades de artrópodes.
B) CONCRETIZAÇÃO DA ESTRATÉGIA
No ano lectivo de 2004/05, foram concretizadas as etapas a), b), c) e d), utilizando-se os
materiais dos Anexos I e IV, em três turmas do ensino secundário. Foi abrangido um total de
67 alunos, sendo duas turmas do 10.º ano de escolaridade e uma do 12.º ano.
Assim, realizou-se a actividade inicial sobre as características gerais dos artrópodes,
seguindo-se a colheita de espécimens em armadilhas de água e de queda e, finalmente, a sua
classificação de acordo com as chaves dicotómicas. Foi, igualmente, construído um
questionário para aferição das aprendizagens efectuadas, o qual foi aplicado cerca de duas
semanas após a realização das actividades (Anexo VI - Questionário). O questionário, que
incluía perguntas sobre os artrópodes e métodos de captura, era constituído por seis questões de
resposta fechada, três das quais a justificar. No final, encontrava-se uma questão de resposta
aberta para que os alunos expressassem livremente a sua opinião sobre as actividades
realizadas.
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À excepção da última questão, as respostas obtidas foram classificadas como: (a)
correctas, se a resposta e respectiva justificação (caso existisse) estivessem completamente
certas; (b) incompletas, se os alunos não justificassem a sua resposta, ou se justificassem de
forma incompleta/errada; e (c) incorrectas, se a resposta dos alunos estivesse errada. A resposta
final foi apenas analisada de um ponto de vista qualitativo.
RESULTADOS
Os alunos participaram com interesse e curiosidade nas actividades desenvolvidas, tendo
colocado diversas questões sobre os seres vivos em estudo, de acordo com os seus
conhecimentos prévios e as experiências que tiveram com este grupo de animais. A montagem
das armadilhas e a recolha dos espécimens decorreram com entusiasmo, ficando os alunos
particularmente surpreendidos pela eficácia de armadilhas tão simples.
A maior dificuldade prendeu-se com a classificação dos artrópodes, surgindo inicialmente
muitas dúvidas sobre as características morfológicas que estavam a observar. Contudo, após as
hesitações iniciais, a identificação das diferentes ordens foi conseguida com maior rapidez.
No final das tarefas, efectuou-se uma discussão geral, onde os alunos aferiram acerca do
local com maior quantidade e diversidade de artrópodes. Duas semanas após as actividades,
aplicou-se o questionário cujos resultados se encontram no Quadro I.
Quadro I - Resultados obtidos, em percentagem, para cada uma das questões do questionário.
Questões
Correcta
Incompleta
Incorrecta
1.1
Quais as características dos artrópodes?
68,7%
14,9%
16,4%
1.2
Quais as características dos insectos?
11,9%
11,9%
76,1%
2
Que ciclos de vida podem apresentar os
artrópodes?
37,3%
58,2%
4,5%
3
Qual a diversidade de artrópodes existente no
planeta?
70,1%
-
29,9%
74,6%
-
25,4%
95,5%
-
4,5%
4
Como se podem capturar artrópodes?
5
119
Observou-se que a questão onde os alunos apresentaram maiores dificuldades foi a
referente às características dos insectos, em que apenas 11,9% dos alunos respondeu de forma
correcta. Isso dever-se-á aos conceitos prévios sobre este grupo de animais, pois, erradamente,
as aranhas e outros seres vivos são, com frequência, caracterizados como “insectos”. Assim
sendo, a actividade realizada não terá sido suficiente para originar uma mudança conceptual
sobre as características fundamentais que caracterizam este grupo. A questão relacionada com
os ciclos de vida originou também maiores dificuldades, pois apenas 37,3% dos alunos
respondeu correctamente. Contudo, 58,2% respondeu de forma incompleta, o que significa que
a maior parte dos alunos soube identificar o ciclo de vida, mas não o conseguiu explicar
adequadamente.
Quanto à questão de resposta livre, os alunos demonstraram ter gostado da actividade,
apresentando diferentes justificações:
a) conhecer melhor este grupo de seres vivos (“Foi bom descobrir um pouco
do mundo dos insectos e artrópodes, pois são animais aos quais não
damos muita importância, apesar de não podermos viver sem eles.”;
“Achei interessante porque não fazia ideia que os artrópodes eram tão
diversificados e com tanto para estudar e descobrir.”; “foi uma forma de
aprendermos mais sobre os animais que nos rodeiam e aprender sobre a
forma como se comportam”);
b) compreender alguns métodos de estudo destes animais (“Eu acho que
[foi] bastante boa, porque não só aprendemos como é que os insectos são
observados em laboratório, como aprendemos sobre as técnicas para os
capturar.”);
c) estar envolvidos num trabalho prático (“Foi divertido porque pudemos
nós mesmos fazer a recolha de alguns artrópodes e depois fizemos a sua
observação”);
d) ter sido um trabalho com uma componente exterior à sala de aula (“[Foi]
uma actividade exterior em vez do usual trabalho de aula”).
CONSIDERAÇÕES FINAIS
A estratégia apresentada permite uma visão holística dos ecossistemas, sendo estudada a
interacção entre as comunidades de seres vivos e as características do meio (Carmen, citado em
Dourado, 2000). Trata-se de uma proposta de integração entre trabalho de campo e trabalho
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laboratorial, promovendo-se o desenvolvimento de competências de diferentes domínios e a
compreensão da natureza da Ciência, nomeadamente, o seu carácter reflexivo e a sua dimensão
colectiva (Miguéns & Garrett, 1991; Almeida, 2001).
O facto de o objecto e locais de estudo, respectivamente, os artrópodes e o meio escolar
(ou as suas imediações), serem familiares aos alunos revelou-se fundamental para o seu
empenho e interesse nas actividades desenvolvidas. Os conhecimentos anteriores dos alunos
sobre este grupo de seres vivos promoveram o surgimento de diversas questões ao longo das
actividades, contribuindo positivamente para o seu envolvimento activo no trabalho a
desenvolver.
Os materiais estão apresentados de forma muito estruturada, mas as sugestões fornecidas
são apenas orientações para a prática pedagógica. O grau de abertura de cada actividade vai
depender de vários factores, como as características da turma ou outras estratégias realizadas
anteriormente com os alunos. Apesar da biodiversidade e dos ecossistemas serem também
objecto de estudo, respectivamente, no 7.º e 8.º anos de escolaridade (Galvão et al., 2001), a
realização desta estratégia com esses níveis de ensino não será adequada, considerando os
conhecimentos prévios requeridos.
É também importante referir que é necessário um conjunto de aulas para a realização
destas actividades, podendo ser difícil a sua conjugação com o extenso programa desta
disciplina. Contudo, pretende-se que tenha um carácter interdisciplinar, pois o tratamento dos
resultados pode ser realizado ao nível da disciplina de Matemática, e a disciplina de Educação
Física pode ser envolvida no levantamento dos dados ambientais e na montagem das
armadilhas.
Uma vez que muitos professores se revelam pouco confiantes na sua preparação científica
para actividades fora da sala de aula, nomeadamente no que diz respeito à identificação de
seres vivos (Openshaw & Whittle, 1993), é fundamental que exista uma preparação prévia da
sua parte para o desenvolvimento desta estratégia. Esta preparação implica, em especial, a
familiarização com os diferentes grupos de artrópodes, particularmente, tendo em conta que se
verificou que é na utilização das chaves dicotómicas que os alunos apresentam maiores
dificuldades.
Saliente-se que estas actividades implicam a morte de seres vivos, que devem ser
respeitados em todas as etapas. A maior parte da legislação sobre a utilização de animais para
fins científicos, como é o caso da Convenção Europeia sobre a Protecção dos Animais
Vertebrados Utilizados para Fins Experimentais e Outros Fins Científicos, de 24 de Agosto de
1999, centra-se apenas nos vertebrados. No entanto, em relação aos invertebrados, a sua
utilização deverá ser, igualmente, no sentido de se reduzir ao mínimo o número de animais a
que se recorre e de se evitar o seu sofrimento. O professor deve aproveitar esta oportunidade
para promover a reflexão sobre a utilização experimental de animais, levantando importantes
121
questões do domínio da bioética. A conservação dos animais em álcool permite que possam
voltar a ser utilizados, posteriormente, por outros alunos e para outros estudos.
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124 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
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125
ANEXO I
PARA OS ALUNOS:
Investigando a Diversidade de Artrópodes
Ficha 1 – Quem são os artrópodes?
Aranhas, insectos, centopeias, marias-café e crustáceos, fazem parte de um grupo de seres
vivos bastante abundante no planeta: os artrópodes. Estes animais são encontrados no registo
fóssil desde o final do Pré-Câmbrico, há 570 milhões de anos atrás, e estão presentes em todos
os ambientes: desde as profundidades oceânicas, até às elevadas altitudes. Mas que
características distinguem os animais do Filo Arthropoda? Qual a sua abundância? Que ciclo
de vida apresentam? Como podem ser encontrados?
1. Observa com atenção as imagens da Figura 1, onde estão representados diferentes artrópodes
(nota que não se encontram à mesma escala). Conheces estes seres vivos?
B
A
C
D
E
F
G
H
Figura 1 – Esquemas adaptados de: A - Dierl e Ring (1992); B - Cunha, Gama e Diniz (1964); C - Ruppert e Barnes (1994); D - Cunha e
colaboradores (1964); E - Ruppert e Barnes (1994); F - Ruppert e Barnes (1994); G - Borror e DeLong (1988); H - Borror e DeLong (1988).
126 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
1.1. Compara estes animais entre si. Que características têm em comum?
1.2. Tendo em conta as diferenças e semelhanças que observas, organiza os seres vivos de
maneira a formares diferentes grupos.
1.3. O Filo Arthropoda apresenta diferentes classes. Através da seguinte chave dicotómica,
estabelece a correspondência entre cada um dos grupos de seres vivos que criaste na
questão anterior e uma classe de artrópodes (utiliza o glossário para compreenderes o
significado de alguns dos termos presentes na chave).
Grupo
(s)
Abdómen
1.
Corpo dividido em cefalotórax e
abdómen.
Classe
Arachnida
Cefalotórax
Corpo diferente dos anteriores.
2
Corpo com apenas duas regiões: cabeça e
tronco.
3
-
-
Cabeça Tronco
2.
Tórax
Corpo dividido em três regiões: cabeça,
tórax e abdómen.
Classe
Insecta
Cabeça
Abdómen
Cada segmento do tronco apresenta um
par de patas.
Classe
Chilopoda
Cada segmento do tronco apresenta, em
geral, dois pares de patas.
Classe
Diplopoda
3.
Esquemas adaptados de: Ross, Ross e Ross (1982); Borror e DeLong (1988); e Ruppert e Barnes (1994).
127
GLOSSÁRIO:
 Abdómen – Região posterior do corpo dos insectos e aracnídeos.
 Cabeça – Região anterior do corpo, que apresenta as peças bucais e
estruturas sensoriais, como olhos e antenas.
 Cefalotórax – Região do corpo resultante da fusão da cabeça com o tórax.
 Segmento – Unidade constituinte do corpo.
 Tórax – Região do corpo a seguir à cabeça, que apresenta as patas e as
asas.
2. Observa o seguinte gráfico, que representa aproximadamente o número de espécies
conhecidas de diferentes grupos de seres vivos.
98998
28871
7643
Artrópodes
310129
Restantes Invertebrados
Vertebrados
Plantas
64788
Fungos
96940
1166660
Protistas
Bactérias
Figura 2 - Adaptado de Chapman (2009).
128 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
2.1. Qual o grupo de seres vivos com o maior número de espécies?
2.2. Em que grupos existe uma menor diversidade de espécies?
2.3 Corresponderão os valores apresentados ao número de espécies realmente existente?
Justifica.
3. Observa a Figura 3, que representa algumas etapas do ciclo de vida de três artrópodes: um
peixinho-de-prata (A), uma borboleta (B) e um gafanhoto (C). Que diferenças existem entre
estes três ciclos de vida?
O
vo
A
B
Peixinho-de-prata
adulto
C
Figura 3 – Esquemas adaptados de: A – Gillot (2005); Hickman, Roberts e Larson (1997); C – Carpaneto (2000).
129
4. A captura de artrópodes pode ser efectuada através de diferentes métodos. Observa com
atenção a Figura 4, que ilustra algumas das técnicas utilizadas. Em que consiste cada
processo?
A
B
C
D
Recipiente colorido
com água e
detergente
Recipiente com água e
detergente
Figura 4 – Esquemas adaptados de: A – Chinery (1993); B – Chinery (1993); C – Triplehorn e Johnson (2005); e D – Ausden (1998).
5. Que factores poderão influenciar a diversidade e abundância de artrópodes de um
determinado local?
6. Como poderias estudar a influência de um determinado factor numa comunidade de
artrópodes?
130 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
PARA O PROFESSOR:
Ficha 1 – Quem são os artrópodes?
Os alunos devem ir respondendo às diferentes questões nos seus grupos de trabalho,
devendo intercalar-se a sua resolução com a discussão geral das respostas que forem sendo
elaboradas. Encontram-se seguidamente algumas orientações para as perguntas colocadas.
1. As imagens apresentadas correspondem a esquemas de alguns artrópodes comuns. Os
alunos devem reconhecer esses seres vivos, concluindo que está representada uma mosca (A),
uma formiga (B), uma aranha (C), uma abelha (D), uma maria-café (E), uma centopeia (F), um
escorpião (G) e uma bicha-cadela (H).
1.1. Comparando os diferentes esquemas, os alunos devem concluir que todos estes
animais apresentam um corpo constituído por diferentes partes ligadas entre si. O professor
deve então explicar que o corpo dos artrópodes é constituído por um número variável de
segmentos, ocorrendo, em alguns casos, a sua fusão. O caso representado em que a fusão de
segmentos é mais evidente é na aranha (C). Em relação às patas, o professor deve levar os
alunos a concluir que estas existem em número variável e são constituídas por diferentes
artículos. O professor deve ainda acrescentar que outra característica comum a todos os
artrópodes é a existência de um exosqueleto, ou seja, um esqueleto externo.
1.2. O professor deve orientar os alunos no sentido de estes agruparem os seres vivos
tendo em conta a estrutura do corpo e o número de patas presentes. Pretende-se que os alunos
cheguem à conclusão que devem ser elaborados quatro grupos distintos. Tanto a centopeia
como a maria-café apresentam um corpo constituído pela cabeça e por um tronco com vários
segmentos. No entanto, no caso da centopeia, cada segmento do tronco apresenta apenas um
par de patas, enquanto na maria-café os segmentos do tronco apresentam, em geral, dois pares
de patas. Desta forma, estes dois animais devem ficar em dois grupos separados. Comparando
a aranha e o escorpião entre si, os alunos devem verificar que ambos apresentam quatro pares
de patas, pelo que devem formar outro grupo. Os restantes quatro animais (abelha, formiga,
mosca e bicha-cadela), apresentam um corpo dividido em três regiões e têm apenas três pares
de patas, pois na bicha-cadela as estruturas terminais do abdómen não correspondem a
apêndices locomotores. O professor deve explicar que no caso deste grupo o corpo é
constituído pela cabeça, tórax e abdómen, enquanto na aranha e no escorpião, o corpo é
constituído pelo cefalotórax (resultante da fusão da cabeça e do tórax) e pelo abdómen.
131
Em relação ao escorpião e à aranha, o professor pode explicar que estes não apresentam
antenas, tendo no cefalotórax dois pares de apêndices que estão relacionados essencialmente
com a alimentação e defesa: os pedipalpos e as quelíceras.
Grupo 1
Grupo 2
Grupo 3
Centopeia (F)
Maria-café (E)
Aranha (C)
Escorpião (G)
Grupo 4
Mosca (A)
Formiga (B)
Abelha (D)
Bicha-cadela (H)
1.3. Os alunos devem seguir a chave dicotómica para cada um dos grupos formados, de
modo a concluir que cada um deles corresponde a uma classe de artrópodes: Grupo 1 –
Chilopoda, Grupo 2 – Diplopoda, Grupo 3 – Arachnida e Grupo 4 – Insecta. O professor deve
acrescentar ainda que existem outros grupos de artrópodes, por exemplo, os crustáceos, com os
quais os alunos estão igualmente familiarizados.
O professor pode também salientar nesta etapa que nos animais pertencentes à classe dos
insectos as asas podem estar ausentes (como na formiga) ou presentes, podendo existir um par
de asas (como na mosca) ou dois pares de asas (como na abelha). No caso das bichas-cadelas,
estas podem apresentar asas (um ou dois pares) ou não, dependendo das espécies.
2.1. Os alunos devem interpretar o gráfico, verificando que é o grupo dos artrópodes que
apresenta a maior diversidade de espécies.
2.2. Os alunos devem concluir que é ao nível das bactérias que se conhece actualmente
uma menor diversidade.
2.3. Os alunos devem referir que ainda podem existir muitas espécies que ainda não foram
descobertas até ao momento, uma vez que se encontram, por exemplo, em zonas pouco
estudadas, por serem, por exemplo, de difícil acesso. O professor pode acrescentar que mesmo
nos grupos de organismos relativamente bem conhecidos, como mamíferos e aves, vão sendo
descobertas de ano para ano novas espécies. No caso dos artrópodes, em que muitos animais
são de dimensões reduzidas, o número de espécies descobertas anualmente é ainda maior. As
florestas tropicais são os locais que apresentam a maior diversidade de artrópodes por
descobrir.
3. Em relação ao ciclo de vida do peixinho-de-prata, o professor deve orientar a discussão
no sentido de os alunos verificarem que neste animal as formas juvenis são morfologicamente
iguais aos indivíduos adultos, sendo apenas de menores dimensões. Ao longo do ciclo de vida
vai ocorrendo o aumento do tamanho do peixinho-de-prata, sem existirem modificações na sua
forma. O professor deve então explicar que este animal apresenta um desenvolvimento directo.
No caso da borboleta, emerge do ovo uma larva, que corresponde a uma lagarta, muito
132 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
diferente do indivíduo adulto. A determinada altura, a larva forma um casulo (crisálida ou
pupa), no interior do qual sofre um conjunto de alterações morfológicas. Da crisálida emerge o
indivíduo adulto, que é a borboleta. O professor deve explicar que esta alteração de forma
designa-se por metamorfose. As moscas e os escaravelhos também apresentam um ciclo de
vida idêntico. No caso do gafanhoto, os alunos devem concluir que as fases juvenis são
semelhantes aos indivíduos adultos, mas são de menores dimensões e não têm as asas
totalmente desenvolvidas, aumentando de tamanho ao longo do ciclo de vida. O professor deve
então explicar que no caso da borboleta ocorre uma metamorfose completa, enquanto no
gafanhoto a metamorfose é incompleta.
4. O professor deve orientar os alunos no sentido de compreenderem que os artrópodes
podem ser capturados recorrendo-se a diferentes técnicas, sendo apenas apresentados quatro
exemplos. No método A são recolhidos do solo ou da vegetação, utilizando-se um instrumento
simples que funciona como aspirador (aspirador entomológico). No entanto, os artrópodes
presentes nos arbustos podem ser igualmente recolhidos com recurso a uma rede (rede
entomológica), tal como representado no método B. Na técnica C os artrópodes que se
deslocam sobre o solo são capturados enterrando-se um recipiente, para o interior do qual
acabam por cair (armadilhas de queda ou “pitfalls”), ficando retidos na solução de água e
detergente. Na situação D os artrópodes voadores são capturados através da utilização de
recipientes coloridos. Os animais são atraídos pela cor e ficam aprisionados no líquido
existente (armadilhas de água ou “water traps”), tal como acontecia na técnica C.
5. Para essa análise, o professor deve orientar os alunos de modo a reflectirem sobre o
modo como diversos factores do meio podem interferir na diversidade e abundância destes
seres vivos. Por exemplo:
- a presença de uma fonte de água permanente permitirá a existência de uma maior
diversidade e abundância, uma vez que a água é fundamental para a sobrevivência;
- a presença de uma elevada diversidade de vegetação influenciará positivamente a
diversidade de artrópodes (Siemann, Tilman, Haarstad & Ritchie, citados em Richardson &
Hari, 2008);
- uma maior área verde total terá uma influência positiva sobre a biodiversidade e
abundância (Kishbaugh & Yocom, 2000);
- uma maior presença humana no local (pisoteio, corte da vegetação…) terá uma influência
negativa sobre a comunidade.
6. Os alunos devem ser orientados no sentido de compreender que podem ser escolhidos
dois locais com características diferentes, entre os quais varie, de preferência, apenas um
factor. Posteriormente, devem ser montadas armadilhas para a colheita de artrópodes e a sua
análise quantitativa em laboratório. Neste ponto, os alunos devem relembrar os métodos de
captura de artrópodes e analisar qual ou quais as técnicas que seriam mais adequadas. Assim,
133
devem reflectir sobre possíveis vantagens e desvantagens de cada um desses métodos. O
professor deve orientar a discussão de modo a levar os alunos a compreender que as armadilhas
de queda e as armadilhas de água, com algumas adaptações, seriam as mais económicas e
práticas de aplicar. As armadilhas de queda não precisam da cobertura representada na Figura 4
e as armadilhas de água podem colocar-se directamente sobre o solo.
134 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
ANEXO II
PARA OS ALUNOS:
Ficha 2 – Analisando as condições ambientais
Agora que já foi decidido quais os locais que vão ser estudados, é altura de recolheres
algumas informações ambientais, de modo a caracterizares esses espaços.
1. Observa os dois locais que foram escolhidos e recolhe as informações necessárias de
modo a completares a seguinte tabela:
Local A
Abundância de
vegetação (abundante,
pouco abundante,
ausente) e diversidade
(homogéneo,
heterogéneo)
Local B
Estrato arbóreo
Estrato arbustivo
Estrato herbáceo
Existência de uma fonte permanente de água
(lago, fonte ou outras) nas proximidades
Existência de rega (frequente, irregular,
ausente)
Ocorrência de pisoteio (frequente, esporádico,
ausente)
Presença de lixo (abundante, pouco abundante,
ausente)
Área total
Outras Informações Relevantes
135
2. Em que local existirá uma maior diversidade e abundância de artrópodes? Justifica.
PARA O PROFESSOR:
Ficha 2 – Analisando as condições ambientais
1. Os alunos devem deslocar-se aos locais escolhidos para a realização do estudo e
preencher a tabela apresentada, que inclui alguns parâmetros ambientais e relacionados com a
presença humana. À excepção da área total, esse preenchimento deve ser feito em termos
comparativos, utilizando-se expressões de carácter qualitativo.
2. Tendo em conta os dados recolhidos (vegetação existente, presença de água, grau de
perturbação pelo Homem, área total), os alunos devem elaborar uma hipótese devidamente
fundamentada sobre o local que apresentará uma maior diversidade e abundância de
artrópodes.
136 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
ANEXO III
PARA OS ALUNOS:
Ficha 3 - Vamos à montagem!
O teu grupo de trabalho vai ser responsável por um conjunto de armadilhas, que devem ser
montadas num dos locais previamente definidos. Posteriormente, as armadilhas devem ser
monitorizadas durante os dias em que se mantiverem activas.
Grupos A e B
Método de Captura: Armadilhas de Água
Material:
- 3 Pratos de plástico (amarelos ou azuis)
- Recipiente com água
- Detergente da loiça
Procedimento:
1. Distribui os pratos pelo solo (grupos A – amarelos e grupos B – azuis),
tendo o cuidado de os separar entre si, pelo menos, um metro.
2. Coloca água em cada um dos pratos, enchendo-os quase na sua
totalidade.
3. Adiciona três gotas de detergente e agita a água.
4. Verifica se os pratos ficam bem assentes no solo, de modo a não
entornarem.
5. Enquanto decorrer o estudo, verifica todos os dias se as armadilhas se
encontram posicionadas adequadamente.
137
Grupos C
Método de Captura: Armadilhas de Queda
Material:
- Pá
- 3 Copos de plástico
- Recipiente com água
- Detergente da loiça
Procedimento:
1. Selecciona o local onde vão ser enterrados os copos, deixando entre eles
uma distância de cerca de um metro.
2. Escava o solo, enterrando os copos até que a sua abertura fique ao nível
da superfície.
3. Coloca água em cada um dos copos, enchendo-os até cerca de 2/3 da sua
altura.
4. Adiciona três gotas de detergente e agita a água.
5. Enquanto decorrer o estudo, verifica todos os dias se os copos se
encontram posicionados adequadamente.
PARA O PROFESSOR:
Ficha 3 - Vamos à montagem!
As armadilhas utilizadas neste estudo são pouco dispendiosas, sendo fáceis de montar
e manter. Além disso, permitem que os animais sejam capturados em boas condições, o que
facilita a sua identificação (Southwood, 1996; New, 1998). Para estas armadilhas é apenas
necessário: recipientes em plástico, podendo recorrer-se a copos e pratos em plástico
descartável, água e detergente. A utilização de algumas gotas de detergente está relacionada
com a redução da tensão superficial (Ausden, 1998), de modo a facilitar a captura dos seres
vivos. Na escolha do detergente deve ter-se em conta que não pode ter um cheiro intenso, de
modo a não induzir uma atracção diferencial das espécies (Luff, 1975; Southwood, 1996; New,
1998).
138 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
A disposição das armadilhas depende do espaço existente, devendo estar afastadas entre si,
pelo menos, um metro. Durante os dias em que as armadilhas estiverem activas os alunos
devem monitorizá-las, verificando se a quantidade de água existente é suficiente e se a sua
posição não foi alterada. Salienta-se que as armadilhas não devem estar activas sem se
proceder a colheitas durante mais do que três ou quatro dias, dado que os animais começam a
entrar em decomposição.
ARMADILHAS DE ÁGUA:
As armadilhas de água são utilizadas principalmente para a captura de fauna aérea.
Recipientes coloridos, contendo água ou um líquido conservante, são colocados sobre o solo ou
a uma determinada altura da superfície, dependendo das características da vegetação. Os
artrópodes, atraídos pelo recipiente, voam para a armadilha, ficando aprisionados no líquido
(Southwood, 1996; New, 1998).
A cor é um factor fundamental nas armadilhas de água. Alguns estudos com este método
apontam para uma maior preferência dos artrópodes pela cor amarela, seguindo-se a azul e a
branca (Bunescu, Ghizdavu, Mihai, Oltean, Porca & Bodis, 2002). Não deve ser esquecido o
papel atractivo da água: enquanto determinados artrópodes são atraídos pela humidade,
principalmente durante o tempo quente e seco, outros são atraídos pelos espelhos de água,
devido ao modo como a luz é reflectida por essas superfícies (Roth & Couturier, 1966).
ARMADILHAS DE QUEDA:
As armadilhas de queda são utilizadas para a captura de artrópodes que se deslocam sobre
o solo, sendo particularmente úteis em habitats abertos. Este tipo de armadilhas é constituído
por recipientes enterrados no solo, ficando aprisionados os animais que se desloquem à
superfície. (Southwood, 1996; New, 1998). No entanto, as armadilhas de queda podem atrair
igualmente artrópodes voadores, dependendo da sua cor, dimensão e grau de visibilidade.
139
ANEXO IV
PARA OS ALUNOS:
Ficha 4 - Estás a vê-los?
Após a montagem das armadilhas e a sua manutenção no campo por alguns dias, chega o
momento de procederes à colheita, observação e classificação dos animais capturados.
No campo...
Material por grupo:
- Rede de café em nylon
- Pincéis
- Esguicho com água
- Recipiente de transporte
- Pinças metálicas
Procedimento:
1. Utiliza uma rede de café para separares os animais capturados do líquido de
captura (Figura 1).
2. Recorrendo a um esguicho com água, coloca os animais num recipiente de
transporte devidamente identificado (Figura 2).
Figura 1 – Filtração do conteúdo das armadilhas
Figura 2 – Recolha dos animais capturados para um recipiente de
transporte
140 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
No laboratório…
Material por grupo:
- Caixas de Petri
- Esguicho com álcool a 70%
- Pincéis
- Rede de café em nylon
- Lupas binoculares
- Recipiente para colocação dos animais
- Pinças metálicas
Procedimento:
1. Recorre novamente a uma rede de café, de modo a separares os animais
da água em que os colocaste no campo (Figura 3).
2. Utilizando um esguicho com álcool a 70%, transfere os animais para um
novo recipiente devidamente identificado (Figura 4).
Figura 3 – Nova filtração do conteúdo das armadilhas
Figura 4 – Recolha dos animais para um novo recipiente
1. Coloca alguns animais capturados numa caixa de Petri e observa-os à
lupa binocular.
2. Com o auxílio da chave dicotómica presente na Ficha 1, e da chave
dicotómica presente após as tabelas, classifica os animais capturados.
Começa por identificar a classe a que pertencem e, caso sejam insectos,
procura identificar a sua ordem. Regista os resultados nas tabelas que se
encontram seguidamente.
141
Designação da
Classe
Arachnida
Chilopoda
Diplopoda
Insecta
Outra(s)
Número de
indivíduos
Total
Classe Insecta:
Designação da
Ordem
Coleoptera
Collembola
Diptera
Hemiptera
Hymenoptera
Lepidoptera
Orthoptera
Outra(s)
Número de
indivíduos
Total
Chave Dicotómica para a identificação de algumas Ordens da Classe Insecta (consulta
o glossário da página seguinte para compreenderes o significado das palavras assinaladas com
um asterisco - *)
1.
2.
3.
Com asas bem desenvolvidas.
2
Sem asas ou com asas vestigiais.
8
Com um par de asas e um par de
halteres*.
Haltere
Com dois pares de asas (um par de asas anteriores e um par de asas
posteriores).
Asas total ou parcialmente pergamináceas*, coriáceas*
ou córneas*.
Asas totalmente membranosas.
142 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
Diptera
(moscas e
mosquitos)
3
4
6
Asas anteriores coriáceas na base e
membranosas na extremidade.
4.
Extremidade
membranosa
Base
coriáce
a
Hemiptera
Subordem
Heteroptera
(percevejos)
5
Asas anteriores de textura uniforme.
Élitro
Asa
membranosa
Asas anteriores rígidas (élitros*) e
sem nervuras, encontrando-se na
linha mediana do corpo.
Coleoptera
((escaravelh
os)
5.
6.
Asas anteriores com muitas nervuras
e ligeiramente espessadas,
sobrepondo-se pelo menos
ligeiramente e posicionadas em
forma de tecto sobre o corpo.
Orthoptera
(gafanhotos e
grilos)
Asas horizontais quando em
repouso, sobrepondo-se
ligeiramente, e armadura bucal
picadora-sugadora, com um rostro*.
Hemiptera
Subordem
Auchenorryncha
(cigarras e
cigarrinhas)
7
Insectos não como os anteriores.
Asas cobertas por escamas
minúsculas, existindo geralmente
uma probóscis* enrolada.
Probóscis
Escamas
Lepidoptera
(borboletas e
traças)
7.
Asas sem escamas, com poucas
nervuras, e abdómen geralmente
com uma constrição na base.
Hymenoptera
(abelhas e vespas)
143
8.
Insectos de pequenas dimensões,
com uma fúrcula* terminal.
Collembola
(colêmbolos)
Fúrcula
9
Insectos não como os anteriores.
Abdómen com uma cintura
pronunciada e antenas geralmente
em cotovelo*.
Antenas em
cotovelo
Hymenoptera
(formigas)
9.
Abdómen geralmente com um par
de cornículos* na extremidade.
Hemiptera
Subordem
Sternorrhyncha
(pulgões)
Esquemas adaptados de: Cunha e colaboradores (1964); Borror e DeLong (1988); Richards e Davies (1988); Dierl e Ring (1992); e McCormick,
Phillips e Reed (1998).
GLOSSÁRIO:
Abdómen
Antenas
Antenas em cotovelo
Cabeça
Cefalotórax
Coriáceo
Córneo
Cornículo
Élitro
Fúrcula
Haltere
Pergamináceas
Probóscis
Rostro
Segmento
Tórax
144 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
Região posterior do corpo dos insectos e aracnídeos.
Apêndices segmentados localizados na cabeça, com uma função
sensitiva.
Antenas com o primeiro segmento alongado e os segmentos
restantes a formar um ângulo com o primeiro.
Região anterior do corpo que apresenta as peças bucais e estruturas
sensoriais, como olhos e antenas.
Região do corpo resultante da fusão da cabeça e do tórax.
Espesso como o couro (pele de alguns animais).
Rígido.
Um ou um par de estruturas tubulares localizadas na parte posterior
do abdómen.
Asa anterior coriácea ou córnea.
Estrutura saltadora bifurcada.
Pequena estrutura dilatada na extremidade, que desempenha uma
função de equilíbrio durante o voo.
Semelhantes a pergaminho (pele de alguns animais preparada para a
escrita).
Peças bucais que formam um tubo.
Estrutura externa das peças bucais de um insecto picador-sugador.
Unidade constituinte do corpo.
Região do corpo a seguir à cabeça, que apresenta as patas e as asas.
PARA O PROFESSOR:
Ficha 4 – Estás a vê-los?
Os alunos devem proceder à colheita dos espécimens capturados, recorrendo a redes de
café em nylon, facilmente adquiridas num hipermercado. Os animais devem ser armazenados
em recipientes de transporte, devidamente etiquetados e fechados. Uma vez que os exemplares
ficam inicialmente em água, devem ser transferidos no laboratório para álcool a 70%, o qual
permite a sua conservação, mantendo-se alguma flexibilidade nos apêndices articulados de
muitos artrópodes. Assim, utilizando-se novamente a rede, os animais devem ser colocados
num novo recipiente, ficando apenas em álcool. Posteriormente, procede-se à sua observação
na lupa binocular, sendo conveniente a utilização, se possível, de pinças entomológicas para a
manipulação dos espécimens. As chaves dicotómicas foram elaboradas a partir das presentes
em: Cunha e colaboradores (1964), Ross e colaboradores (1982), Dierl e Ring (1992), Chinery
(1993), Quartau e Carvalho (1998), Borror e DeLong (1988), Gillot (2005) e Triplehorn e
Johnson (2005). Note-se que foram apenas seleccionadas sete ordens da classe Insecta,
correspondendo a alguns dos grupos que mais frequentemente são encontrados neste tipo de
armadilhas. No entanto, segundo Triplehorn e Johnson (2005), considera-se actualmente a
existência de trinta e uma ordens, pelo que o professor deve acompanhar as observações dos
alunos e, caso sejam encontrados exemplares de outros grupos, deve proceder-se à utilização
de chaves mais completas para a sua classificação. Aconselha-se para isso a utilização dos
guias de Dierl e Ring (1992) e de Chinery (1993), que podem ser encontrados com alguma
facilidade ou, em português, do documento de Cunha e colaboradores (1964). O facto de
existirem mais ordens do que as presentes na ficha implica que o professor faça um estudo
prévio do local, de modo a verificar quais as ordens com que os alunos se poderão deparar.
145
ANEXO V
PARA OS ALUNOS:
Ficha 5 - Números e mais números...
Após a observação e classificação dos animais capturados, é chegado o momento de
iniciares a sua análise. Para isso, vais precisar dos dados que recolheste na actividade anterior
sobre a abundância dos diferentes grupos de artrópodes, bem como de uma máquina de
calcular. Esses resultados serão utilizados para determinares um índice de diversidade, que te
permitirá comparar os dois locais que foram estudados.
Começa por ler o seguinte texto:
COMPREENDENDO O ÍNDICE DE SHANNON-WIENER...
Para a avaliação da biodiversidade de um determinado local, recorrem-se geralmente a índices de
diversidade, que procuram resumir num único valor todas as informações sobre uma determinada
comunidade. Ao longo do tempo têm sido sugeridos diferentes índices, que são calculados de forma
distinta e que partem de pressupostos diferentes sobre a comunidade em estudo. Neste trabalho vais
utilizar o índice de Shannon-Wiener (H’), proposto em 1949 por dois investigadores. Para a determinação
deste índice são apenas necessárias as abundâncias relativas (pi) dos diferentes grupos de seres vivos. A
abundância relativa determina-se dividindo o número de indivíduos de cada grupo (n, abundância
absoluta), pelo número de indivíduos total (N). Apesar de este índice ser aplicado a dados relativos a
espécies, também pode ser utilizado para outros grupos taxonómicos. Neste caso, vais aplicá-lo
separadamente às informações recolhidas sobre as diferentes classes de artrópodes e sobre as diferentes
ordens de insectos. A fórmula que expressa este índice é a seguinte:
S
H '   ( pi  ln pi )
i 1
Assim, pi corresponde à abundância relativa de cada classe ou ordem, e S é a totalidade de classes ou
ordens que foram identificadas. A abreviatura ln representa o logaritmo neperiano (loge), facilmente
determinado através de uma máquina de calcular científica (aprende mais sobre os logaritmos na nota
matemática que se encontra no final da ficha).
Contudo, este índice não é adequado para a comparação de diferentes locais, dado que pode atingir
teoricamente qualquer valor e cada local pode apresentar um número total de ordens distinto (S). Assim,
determina-se normalmente a equitabilidade (E’):
E' H ' / ln S
A equitabilidade varia apenas entre 0 e 1, obtendo-se a diversidade máxima quando todas os grupos
estiverem igualmente representados (Pielou, 1975).
146 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
Para a determinação do valor deste índice, vais começar por trabalhar com o teu grupo e
posteriormente irás juntar-te aos outros grupos que estiveram a estudar o mesmo local.
COM O TEU GRUPO DE TRABALHO...
1. Começa por determinar a abundância relativa (p), de cada um dos grupos identificados,
preenchendo as seguintes tabelas:
Designação
da Classe (i)
Arachnida
Chilopoda
Diplopoda
Insecta
Outra(s)
Total
Abundância
absoluta (ni)
Abundância
relativa
(pi=ni/N)
Classe Insecta:
Designação da
Ordem (i)
Coleoptera
Collembola
Diptera
Abundância
absoluta (ni)
Abundância
relativa
(pi=ni/N)
Hemiptera
Hymenoptera
Lepidoptera
Orthoptera
Outra(s)
Total
2. Tendo em conta estes resultados, quais as primeiras conclusões que podes retirar?
COM OS OUTROS GRUPOS QUE ESTUDARAM O MESMO LOCAL...
3. Compara os resultados obtidos pelos outros grupos com os vossos. Que diferenças existem?
A que se deverão?
4. Conjuga os dados dos diferentes grupos, voltando a preencher as mesmas tabelas que
anteriormente, mas agora com a abundância absoluta obtida pela totalidade dos métodos
utilizados.
147
Designação
da Classe (i)
Abundância
absoluta (ni)
Abundância
relativa
(pi=ni/N)
Arachnida
Chilopoda
Diplopoda
Insecta
Outra(s)
Total
Classe Insecta:
Designação da
Ordem (i)
Coleoptera
Collembola
Diptera
Hemiptera
Hymenoptera
Lepidoptera
Orthoptera
Outra(s)
Abundância
absoluta (ni)
Abundância
relativa
(pi=ni/N)
Total
5. O que podes concluir sobre a comunidade de artrópodes existente no local que
estudaste?
6. Qual a importância de terem sido utilizados diferentes métodos de captura?
7. Determina agora o valor de pi x ln pi para cada classe e para cada ordem, arredondando
os resultados obtidos até à terceira casa decimal. O valor simétrico do somatório desses
resultados corresponde ao índice de Shannon-Wiener.
Designação da Classe (i)
Arachnida
Chilopoda
Diplopoda
Insecta
Outra(s)
Somatório de pi x ln pi
Índice de Shannon-Wiener (H’)
pi x ln pi
Classe Insecta:
Designação da Ordem (i)
Coleoptera
Collembola
Diptera
Hemiptera
Hymenoptera
Lepidoptera
Orthoptera
Outra(s)
pi x ln pi
Somatório de pi x ln pi
Índice de Shannon-Wiener (H’)
8. Determina agora o valor da equitabilidade para o teu local, tanto em relação às classes
de artrópodes, como em relação às ordens de insectos.
148 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
9. O que podes concluir tendo em conta os resultados obtidos?
10. Reune agora todas as informações sobre este local e prepara uma pequena
apresentação destes resultados para os restantes colegas da turma. Não te esqueças de decidir
quem desempenhará as funções de porta-voz(es).
APÓS AS APRESENTAÇÕES...
11. O que podes concluir em relação à hipótese que colocaste inicialmente sobre o local
que apresenta uma maior abundância e diversidade de artrópodes? Justifica.
12. O que podes concluir sobre a influência dos factores ambientais nas comunidades de
artrópodes?
Nota matemática sobre... os logaritmos!
A palavra logaritmo foi criada por John Napier, também conhecido por Neper (1550-1617).
Mas o que é o logaritmo de um número?
O logaritmo de um número x na base a, logax, é o número y a que é necessário elevar a para
se obter x, ou seja:
logax = y <=> ay = x
A invenção dos logaritmos no século XVI foi um grande salto na realização das operações
aritméticas e representou um grande avanço para a astronomia e para a navegação. Porquê?
A ideia é simples: se for possível escrever dois números positivos na forma de potências com a
mesma base, então multiplicar esses números equivale a somar os respectivos expoentes.
Assim, o uso dos logaritmos conseguiu diminuir bastante o tempo que os astrónomos, por
exemplo, gastavam nos seus cálculos.
149
PARA O PROFESSOR:
Ficha 5 - Números e mais números...
Para a realização desta actividade é fundamental que o professor comece por explicar que
para se poder comparar a biodiversidade dos dois locais é necessário determinar-se um índice
de diversidade, neste caso, o índice de Shannon-Wiener. No início da Ficha 5 encontra-se uma
apresentação deste índice, bem como da equitabilidade, que o professor deve discutir com os
alunos.
A biodiversidade é um conceito vasto, pelo que não existe uma única unidade de medida.
Ao longo do tempo têm sido sugeridos diferentes métodos, sendo o número de espécies
existente, isto é, a riqueza específica (S), o mais antigo parâmetro utilizado. No entanto, este
dado não é por si só uma medida adequada da diversidade, uma vez que nem sempre é possível
conhecer a totalidade de espécies existentes e, além disso, tudo depende igualmente da
abundância de cada uma. Em muitas comunidades verifica-se que existem apenas algumas
espécies muito abundantes e um conjunto de espécies representadas por um número bastante
mais reduzido de indivíduos. Assim, é necessário ter também em conta a abundância relativa
de cada espécie (pi). Existem alguns índices de diversidade que conjugam o número de
espécies com a sua respectiva abundância. Estes índices têm sido utilizados para descrever
comunidades, nomeadamente com o objectivo de se compreender a relação entre a diversidade
e as condições ambientais a que as comunidades estão sujeitas. Neste trabalho optou-se pelo
índice de Shannon-Wiener (ou Shannon-Weaver), representado por H’. Para o seu cálculo pode
ser utilizada qualquer base logarítmica, sendo as bases 10, e e 2 as mais frequentes. H’ aumenta
com o número de espécies, podendo teoricamente corresponder a valores muito elevados.
Contudo, tem-se verificado na prática que não é superior a 5,0. Quanto à diversidade máxima
(H’máx) de uma comunidade, esta ocorre quando todas as espécies apresentam a mesma
abundância (Pielou, 1975; Krebs, 1989; Pité & Avelar, 1996; Zar, 1999; Moreno, 2001). Como
os logaritmos são apenas objecto de estudo em Matemática no 12.º ano, sugere-se que ao nível
dessa disciplina seja feita uma abordagem introdutória, para que os alunos não se limitem a
utilizar a máquina de calcular sem compreenderem o que estão realmente a fazer.
Quando se procede à comparação de comunidades, verifica-se que comunidades diferentes
podem apresentar o mesmo valor de diversidade, uma vez que este depende simultaneamente
da distribuição das abundâncias e do número de espécies existente. Assim, deve calcular-se
também a equitabilidade (E’), que se determina através da proporção entre a diversidade
observada e o valor máximo de diversidade teoricamente possível para aquele local, tendo em
conta o número de espécies existente. Este valor corresponde a uma medida da homogeneidade
de uma comunidade e varia entre zero (quando os indivíduos pertencem a uma só espécie) e
150 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
um (quando todas as espécies são igualmente abundantes) (Pielou, 1975; Krebs, 1989; Pité &
Avelar, 1996; Zar, 1999; Moreno, 2001).
Este índice é utilizado para a análise de dados relativos a espécies, mas é por vezes
aplicado a outros grupos taxonómicos, como classes e ordens.
Os alunos devem começar por trabalhar nos seus próprios grupos e só depois reunirem
com os restantes grupos que estudaram o mesmo local.
1. Sugere-se que cada grupo comece por proceder ao cálculo da abundância relativa de
cada classe de artrópodes e de cada ordem da classe Insecta, o que possibilita uma análise dos
seus próprios resultados.
2. Com base nesses dados, os alunos devem identificar qual(ais) a(s) classe(s) de
artrópodes mais abundante(s) e qual(ais) a(s) menos frequente(s). O mesmo deve ser analisado
em relação às ordens de insectos.
3. Os grupos que estiveram a estudar o mesmo local devem então reunir-se para a
comparação dos resultados obtidos. Os alunos devem analisar se as classes de artrópodes e as
ordens de insectos apresentaram a mesma abundância relativa em todos os métodos. Caso isso
não aconteça, devem ser elaboradas hipóteses explicativas. O professor deve orientar os alunos
de modo a compreenderem que cada método está dirigido para a captura de artrópodes com
características ou comportamentos distintos, pelo que não se espera que a abundância relativa
dos diferentes grupos seja a mesma. O sítio exacto onde foram montadas as armadilhas dentro
do mesmo local pode igualmente interferir com os dados obtidos, uma vez que pequenas
mudanças ambientais podem ser originar importantes diferenças ao nível da diversidade de
artrópodes capturados.
4. Os grupos devem proceder de seguida à conjugação de todos os dados referentes a esse
local, de modo a determinarem a abundância relativa dos diferentes artrópodes, mas no
conjunto dos métodos utilizados.
5. Com base nestes elementos, os alunos devem verificar então qual(ais) a(s) classe(s) de
artrópodes e ordem de insectos mais abundante(s), e qual(ais) a(s) meno(s) frequente(s) nesse
local.
6. Os alunos devem referir que a utilização de diferentes métodos permitiu a obtenção de
um conjunto de dados mais completo sobre a comunidade de artrópodes presente nesse local.
Isto deve-se ao facto de cada espécie ser preferencialmente capturada através de um
determinado método.
151
7. e 8. Os alunos devem proceder à determinação do índice de Shannon-Wiener e da
equitabilidade, tanto para as classe de artrópodes, como para as ordens de insectos.
9. Os alunos devem analisar se os valores da equitabilidade foram elevados (próximos de
1), o que indica a existência de uma elevada diversidade, ou se foram reduzidos (próximo de
0), existindo uma diversidade relativamente baixa.
10. Os alunos que estudaram cada um dos locais devem organizar uma pequena
apresentação à restante turma sobre os dados que recolheram, quer através de cada método de
captura, quer em relação ao conjunto de resultados.
11. Os dados obtidos em ambos os locais devem ser comparados entre si, de modo a
identificar-se qual o local com uma maior abundância e diversidade. Caso os resultados sejam
contrários à hipótese colocada inicialmente, devem ser sugeridas hipóteses explicativas,
devendo ocorrer uma nova visita aos locais, para reapreciação dos factores do meio. No
entanto, deve ser sempre referido que este trabalho é apenas preliminar, tendo sido realizado
num espaço de tempo muito curto, pelo que seria necessária a realização de outros estudos para
a confirmação dos resultados obtidos.
12. Os alunos devem concluir que as comunidades de artrópodes apresentam uma
composição diferente de local para local, a qual é influenciada por diversos factores
ambientais.
152 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
ANEXO VI
QUESTIONÁRIO SOBRE OS ARTRÓPODES
Lê atentamente as seguintes questões, assinalando com uma cruz a opção correcta e
justificando a resposta, caso seja pedido.
1. Observa a Figura 1, onde estão representados alguns animais (A, B, C, D e E).
1.1. São artrópodes:
a)
b)
c)
d)
e)
os animais A e B.
os animais A, B e C.
os animais A, B e D.
os animais A, B e E.
todos os animais representados.
B
A
C
Justifica a tua resposta.
1.2. São insectos:
a) os animais A e B.
b) os animais A, B e C.
c) os animais A, B e D.
d) os animais A, B e E.
e) todos os animais representados.
D
E
Figura 1
2. Observa a Figura 2, onde está representado o
ciclo de vida de um artrópode.
Este animal apresenta:
a) desenvolvimento directo.
b) metamorfose incompleta.
c) metamorfose completa.
d) nenhuma das opções anteriores.
Figura 2
153
3. Os artrópodes:
a) são um grupo de seres vivos muito diversificado.
b) são o grupo de seres vivos mais diversificado.
c) são um grupo de seres vivos pouco diversificado.
d) são o grupo de seres vivos menos diversificado.
e) nenhuma das opções anteriores.
4. Se um investigador pretender capturar artrópodes pousados nos arbustos, deve utilizar
preferencialmente:
a) um aspirador.
b) uma rede de batimento.
c) recipientes enterrados no solo
e) pratos coloridos.
5. Os artrópodes podem ser capturados utilizando-se pratos coloridos com água e um pouco de
detergente. Nestas armadilhas:
a) os artrópodes são atraídos pelo detergente.
b) os artrópodes são atraídos pela água.
c) os artrópodes são atraídos pela cor dos pratos.
6. Qual a tua opinião sobre as actividades que realizaste?
154 | RE, Vol. XVIII, nº 1, 2011
A ABORDAGEM DA BIODIVERSIDADE NO ENSINO SECUNDÁRIO: UMA
PROPOSTA DE INTERLIGAÇÃO ENTRE TRABALHO DE CAMPO E
LABORATORIAL ATRAVÉS DO ESTUDO DOS ARTRÓPODES
RESUMO
A realização de trabalhos de campo e de laboratório, encarada com frequência de forma
independente, pode ser integrada através do estudo de um problema abrangente, que implique a
realização de diversas actividades interdependentes, de carácter investigativo. Como proposta
de interligação destas duas dimensões, no contexto do Ensino Secundário e no âmbito da
abordagem da biodiversidade, são exploradas as potencialidades do estudo dos factores
ambientais que influenciam a diversidade de artrópodes em espaços verdes. Procedem-se a
capturas através de armadilhas de água e/ou de queda, sendo as amostras sujeitas a posterior
análise laboratorial. A estratégia sugerida desenvolve-se ao longo de cinco etapas, quatro das
quais aplicadas a três turmas do ensino secundário. A familiaridade dos alunos com o objecto e
locais de estudo foi um dos aspectos que mais contribuiu para o empenho e interesse
demonstrados.
Palavras-Chave: Trabalho prático, trabalho laboratorial, trabalho de campo, biodiversidade,
artrópodes.
THE APPROACH OF BIODIVERSITY IN SECONDARY EDUCATION: A PROPOSAL
FOR LINKING FIELD AND LABORATORY WORK THROUGH THE STUDY OF
ARTHROPODS
ABSTRACT
The completion of field and laboratorial work, often viewed independently, can be
integrated through the study of an overarching problem, carrying out various interdependent
activities of investigative nature. This study will assess the interconnection of these two
dimensions, in the context of secondary school and under the approach of biodiversity, by the
investigation of the environmental factors that influence the arthropods’ diversity in green
spaces. The specimens are caught through water traps and/or pitfalls, and the samples subjected
to further laboratory analysis. The suggested strategy is developed over five stages, four of
which were applied to three high school classes. The students' familiarity with the subject and
study sites was one of the aspects that contributed to the commitment and interest shown.
Keywords: Practical work, laboratorial work, fieldwork, biodiversity, arthropods.
155

Após a realização de cada uma das actividades e nova aplicação

Transcrição

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