La lignée verte à travers les temps géologiques Cours du 10/03/2016 Présentation et conception : Hugo FONTES

Notion de plante ou végétal Caractéristiques communes :

Notion de plante ou végétal Caractéristiques communes : Photosynthèse (plastes) Paroi faite de cellulose Vacuole Notion d’individu et de colonie Variabilité génétique « intra-individuelle » du génome des plantes. Réitération (architecture) Pando (individu de Populus tremuloides sur environ 40 ha, Utha). Mobilité Forme Croissance diffuse vs croissance dirigé (met en jeu un nombre limité de systèmes racinaires) …

Notion de plante ou végétal Pas d’origine évolutif commune Notion de « plante » remise en question Ici, on parlera essentiellement de « lignée verte »

Temps géologiques et principaux événements botaniques

Temps géologiques et principaux événements botaniques Hadéen : formation de la terre (4,6 à 4 Ga) Archéen : apparition de la vie, photosynthèse (4 Ga à 2,8 Ga) Protérozoïque : premiers eucaryotes Phanérozoïque : Paléozoïque : conquête terrestre, apparition des premières plantes ligneuses Mésozoïque : premières plantes à fleurs (angiospermes) Cénozoïque : explosion des angiospermes

Temps géologiques et principaux événements botaniques

Apparition de la vie et de la photosynthèse Apparition des cyanobactéries (2,5 milliards d'années) pas les premières à faire de la photosynthèse ! bactéries photosynthétiques... polygéniques. Apparition des stromatolithes (1,8 – 0,6 milliards d'années) - origine cyanobactérienne - plus vieux fossiles terrestres - formation de récifs calcaires fixation de CO2 + libération d’oxygène Elément fondateur de la vie sur terre

Premiers eucaryotes Entre 2,5 et 1,3 Ga. incertitude paléontologique Cellules avec un noyau Hétérotrophie => Mise en place de réseaux trophiques Apparition de la reproduction sexuée Théorie endosymbiotique Chloroplaste = cyanobactérie phagocytée par cellule hôte Nombreux arguments favorables mais des incertitudes

Phanérozoïque

Développement en milieu aquatique : les algues Domine l’ère primaire Appareil végétatif : thalle développement non organisé / structuration d’une zone apicale Complexification progressive du thalle

Développement en milieu aquatique : les algues Cycle de reproduction sexué (alternance sporophytes/gamétophytes)

Sortie de l’eau Eau = milieu porteur, lignification des plantes terrestres Appareil racinaire : ancrage dans le sol + absorption de l’eau et des éléments nutritifs Appareil végétatif : captage CO2 atmosphérique Cuticule + stomates : protection contre déshydratation Vascularisation : répartition des produits de la photosynthèse

Sortie de l’eau : les mousses Terrestres mais fortement liées à l’eau : gamètes mâles flagellés et femelles immobiles Archégone : protection des gamètes femelles Absence de tissus de soutien Rhyzoïdes (ancrage + captation eau par capillarité) Stomates Walter obermayer

Sortie de l’eau : les fougères Le carbonifère Climat chaud et humide Dominance et diversification des « ptéridophytes »

Sortie de l’eau : les fougères Vascularisation : trachéophytes Tige + racine Apparition de la feuille : surface d’échange Apparition de la racine : captage eau + éléments nutritifs et ancrage dans le sol

Sortie de l’eau : les fougères Sortie de l’eau et reproduction Gamètes mâles flagellés, nécessite eau pour rencontre gamètes mâles et femelles Réduction de la phase gamétophytique Meilleure protection du gamète femelle et du zygote dans l’archégone

Apparition de l’ovule « Tentative avortée » de formation de graines chez les ptéridophytes : passage des cryptogames vers les phanérogames (« Fougères à graines » ) Ginkgo biloba : Pollen disséminé par le vent Ovules : chambre pollinique avec liquide => gamètes mâles flagellés Autres exemples : Caytoniales, Cycadales, Cordaitales…

Affranchissement de l’eau : les gymnospermes Début de l’ère secondaire (trias + jurassique) Climat chaud et sec Appauvrissement important des flores puis diversification et expansion des gymnospermes (48 000 sp.)

Affranchissement de l’eau : les gymnospermes Début de l’ère secondaire (trias + jurassique) Climat chaud et sec Appauvrissement important des flores puis diversification et expansion des gymnospermes (48 000 sp)

Affranchissement de l’eau : les gymnospermes Affranchissement de l’eau pour la reproduction Réduction extrême du gamétophyte : grain de pollen Reproduction aérienne, siphonogamie Ovule nue = la graine protection de l’embryon + résistance Dissémination Réserves nutritionnelles

Affranchissement de l’eau : les gymnospermes Tube pollinique Université de Montréal Albumen = Gamétophyte ♀ Grain de pollen = gamétophyte ♂

Affranchissement de l’eau : les gymnospermes Croissance avec méristème primaire et secondaire (croissance en hauteur + en diamètre) Transport sève brute et élaboré, bois homoxylé Trachéides (ensemble de cellules avec conservation des parois) Bois = tissus de soutien => Rigidité

Les angiospermes Appareil reproducteur (fleur) essentiellement hermaphrodite Sépales Pétales Etamines Pistil

Les angiospermes Apparition à l’ère secondaire + réduction importante des gymnospermes en lien avec des conditions écologiques drastiques (sècheresses, réchauffement) Explosion des angiospermes au début de l’ère tertiaire

Les angiospermes Apparition à l’ère secondaire + réduction drastique des gymnospermes en lien avec des conditions écologiques drastiques (sècheresses, réchauffement) Explosion des angiospermes au début de l’aire tertiaire

Affranchissement de l’eau : les angiospermes Ovule dans une véritable urne (carpelles + pistil) Développement de l’ovaire => fruit

Affranchissement de l’eau : les angiospermes Double fécondation

Affranchissement de l’eau : les angiospermes Double fécondation

Affranchissement de l’eau : les angiospermes Bois hétéroxylé : Vaisseaux + trachéides © Photo R. Prat

Merci pour votre attention !

Quelques références bibliographiques : Francis Hallé (sous la direction de), 2008. Aux origines des plantes, des plantes anciennes à la botanique du XXIe siècle. 675p. Paul MAZLIAC, 2009. Evolution chez les végétaux Pierre GOUJON (http://abiris.snv.jussieu.fr/flore/herbier.php) Appui à la formation et au développement (http://www.afd-ld.org)