LA PALYNOLOGIE Comment à partir de l’étude des pollens, peut-on reconstituer des climats passés ? I. Un peu d’histoire La palynologie (du grec palunein « saupoudrer » et logos « discours ») est la discipline qui s'intéresse à l'étude des grains de pollen, des spores, des kystes de dinoflagellés et des autres éléments organiques microscopiques regroupés sous le terme de palynomorphes non-polliniques. Ce terme, introduit en 1944 par Hyde et Williams, a souvent été restreint à l'étude des grains de pollen et des spores. Par la suite, le champ d'investigation de la palynologie s'est étendu à d'autres éléments fossilisés constitués d'une paroi organique et qui résistent aux processus d'extraction (milieu acide...).Ces microfossiles à parois organiques, également appelés palynomorphes, peuvent être d'origine continentale, comme les cryptospores, les spores, les grains de pollen, les algues d'eau douce mais aussi d'origine marine comme les acritarches, les chitinozoaires, les dinoflagellés, les scolécodontes, etc. Le pollen est le gamétophyte mâle (cellule reproductrice) des végétaux supérieurs Gymnospermes (plantes à ovules et graines nus) et Angiospermes (plantes à fleurs dont les graines sont enfermées dans les fruits). Les grains de pollen proviennent des étamines (anthères) des plantes à fleurs et sont produits en grande abondance par les plantes. La pollinisation se produit lorsque le pollen est transféré des anthères vers le pistil afin de féconder la fleur. Une fleur n’accepte pas, en général, les pollens des autres espèces, ni les siens. Lors de la pollinisation, pollens et spores sont transportés par le vent qui peut les disperser sur des milliers de kilomètres, les animaux (insectes, mammifères...) et l’eau (ruissellement...). Comme les grains de pollen et spores sont produits abondamment par les plantes, seule une petite fraction d’entre eux remplit sa fonction de reproduction. La grande majorité restante, appelée pluie pollinique, est bien mélangée par les différents vecteurs de propagation avant de tomber au sol. Les grains de pollen sont alors rapidement incorporés au sol. Le contenu biologique vivant des grains de pollen est détruit dans ce processus mais ces pollens minuscules (de 5 à 200 microns) sont protégés par une enveloppe externe que seul l’oxygène parvient à attaquer. À l’abri de l’air, dans un milieu acide et humide (tourbière, marécage, lac...), le pollen peut se fossiliser et se conserver des centaines de milliers d’années. Les applications de la palynologie sont nombreuses mais nous parlerons seulement de la paléopalynologie. La paléopalynologie est l'étude des pollens fossiles : elle permet de donner des informations sur le climat, la végétation et le paysage au cours de l'ère quaternaire (ère géologique la plus récente (environ un million d'années où est apparu l'homme). II. Méthodes de prélèvement Les prélèvements se font par carottage, en milieu humide, ou sur coupe, sur la paroi d’une tranchée archéologique. Le palynologue réalise un échantillonnage selon un « maillage » (épaisseur) variable et en tenant compte de la nature des sédiments. Au laboratoire, les échantillons sont soumis à une série de traitements mécaniques et chimiques, afin de détruire les restes végétaux (racines, feuilles…) et les éléments minéraux (argile, sable…) et ainsi extraire les pollens et les spores fossilisés. Le culot (ce qui reste après traitement) est alors examiné au microscope. III. Analyse Chez les plantes à fleurs (ou phanérogames), le grain de pollen présente deux enveloppes. L'une est externe, l'exine; l'autre est interne, l'intine. L'exine est très différente selon les espèces, ce qui permet la détermination. Bien souvent il faut une étude fine en microscopie pour aboutir à la détermination des grains de pollen mais une classification approximative peut être utilisée. Elle est basée sur : - la taille, les plus petits sont ceux du myosotis (7µm) et les plus gros, ceux de la courge (150µm). - la forme, - la présence de pores ou de sillons en surface, - l'ornementation de l'exine. Dans les grains de pollen, l'enveloppe la plus externe du grain est faite de sporopollenine. Cette molécule est produite par les cellules au niveau des anthères (partie terminale des étamines produisant les grains de pollen). Elle est indestructible sinon par oxydation. Lorsque des grains de pollen sont piégés dans les sédiments ou dans un milieu réducteur comme les tourbières, seule cette enveloppe n'est pas dégradée et se conserve très longtemps. C'est donc cette caractéristique qui est à la base de la détermination des pollens. De nombreuses clés de détermination existent en ligne ou sous forme de logiciel. Le logiciel Paléobiomes contient sa propre clé de détermination. Pour chaque échantillon, le palynologue identifie et dénombre au microscope un minimum de 300 à 500 pollens. Les données recueillies sont saisies dans un programme informatique pour tracer un diagramme pollinique de la zone étudiée. Ce diagramme met en évidence l’environnement végétal, les fluctuations climatiques et l’empreinte de l’homme sur l’environnement. On peut dès lors reconstituer des climats passés : -La toundra (climat polaire) est constituée d’une strate végétale unique (muscinale, herbacée et arbustive), principalement composée de : Graminées, Lichens et mousses. -La forêt tempérée se développe en climat tempéré où les étés sont chauds et les hivers doux et humides, comportant quatre saisons distinctes (printemps, été, automne, hiver). Ces forêts sont généralement constituées d’une strate muscinale, herbacée et d’une arborée (essentiellement composée d’arbres à feuilles caduques). -– La Savane est une grande prairie formée de végétaux (souvent d’herbes hautes), et correspond à la zone climatique qui succède la forêt équatoriale. La savane est caractérisée par de faibles précipitations d’eau et par une alternance régulière entre la saison sèche et la saison humide. La savane varie en fonction de la hauteur et de la densité des espèces végétales, il en existe alors quatre types. La savane herbeuse est constituée uniquement de plantes herbacées (graminées). La savane arbustive regroupe uniquement des arbustes disséminés parmi les graminées. La savane arborée est composée d’arbres et d’arbustes dispersés sur le tapis de graminées. La savane boisée est constituée d’arbres et d’arbustes. IV. Un exemple On peut découper le temps en trois périodes : -de - 13 000 à - 10 000, on constate une abondance d'espèces herbacées comme les graminées et aussi des arbres de milieux froids. Le climat était donc globalement froid. -de - 10 000 à - 8500, les herbacées diminuent et on voit apparaître des arbres de milieu un peu plus tempéré. C'est une période de transition pendant laquelle le climat se réchauffe. -de - 8500 au début de la déforestation, les arbres deviennent dominants. Le climat est devenu tempéré. V. CONCLUSION Le contenu biologique vivant des grains de pollen est détruit mais ces pollens minuscules (de 5 à 200 microns) sont protégés par une enveloppe externe: l’exine faite de sporopollenine. Cette molécule est produite par les cellules au niveau des anthères . Elle est indestructible sinon par oxydation. Lorsque des grains de pollen sont piégés dans les sédiments ou dans un milieu réducteur comme les tourbières, seule cette enveloppe n'est pas dégradée et se conserve très longtemps. Pour chaque échantillon, le palynologue identifie et dénombre au microscope un minimum de 300 à 500 pollens. Les données recueillies sont saisies dans un programme informatique pour tracer un diagramme pollinique de la zone étudiée. Ce diagramme met en évidence l’environnement végétal, les fluctuations climatiques et l’empreinte de l’homme sur l’environnement. Sources : http://acces.ens-lyon.fr/acces/thematiques/paleo/paleobiomes/comprendre/les-pollens-indicateursde-vegetation-et-de-climat/le-pollen-dans-le-cycle-du-vegetal https://www.inrap.fr/les-sciences-de-l-archeologie/La-palynologie https://fr.wikipedia.org/wiki/Palynologie https://www.universalis.fr/encyclopedie/palynologie/5-l-analyse-pollinique-des-sediments/ https://journals.openedition.org/primatologie/789 Livre « Paléoclimatologie tome 1 » CNRS edition
