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Elément de botanique Cours 14 Diversité des Angiospermes 08/05/2017 Bac1 sciences pharmaceutiques et sciences biologiques Denis Michez [email protected] 1 Cours 1-2 Introduction générale Caractéristiques de la vie Caractéristiques des végétaux Métabolisme végétal Les premiers végétaux Cyanobactéries Eucaryotes: reproduction et cellule 2 Cours 3-5 Evolution et caractéristiques des végétaux eucaryotes Champignons Algues Métaphytes 3 Cours 6-9 Evolution et caractéristiques des métaphytes Bryophytes Ptéridophytes Spermatophytes Gymnospermes Angiospermes 4 Cours 10-13 Evolution et caractéristiques des Angiospermes Anatomie Histologie Fleurs Fruits Physiologie 6 Cours 14 Evolution et caractéristiques des Angiospermes Diversité Chapitre 17 – Diversité 1. Diversité des Angiospermes pas uniquement dans la morphologie des fleurs ou des fruits ! • Colonisation de tous les milieux terrestres : nombreuses formes d’adaptations • Grande diversité en nombre d’espèce : nécessité de la systématique végétale 9 Chapitre 17 – Diversité 1.1. Diversité des formes de vie « Formes de vie » ou « types biologiques » Système de Raunkier : basé sur la position des points végétatifs pendant la mauvaise saison (froide ou sèche) 10 Chapitre 17 – Diversité Phanérophytes Position du point végétatif pendant la mauvaise saison Chaméphytes Epiphytes Hémicryptophytes Géophytes Thérophytes Chapitre 17 – Diversité Géophytes Hydrophytes 25-50 cm Chaméphytes Phanérophytes Hémicryptophytes Chapitre 17 – Diversité Macrophanérophytes : > 2 m Nanophanérophytes: > 30 cm Chapitre 17 – Diversité Chaméphytes: >0cm ; < 30 cm en coussinets : tiges serrées, ex: Silene acaulis, typiques des climats froids frutescents : tiges lignifiées, ex:Vaccinium myrtillus, typiques des landes Myrtille Chapitre 17 – Diversité Chaméphytes: < 25-30 cm rampants : tiges contre le substrat, Ex: Vaccinium oxycoccos succulents : organes aériens réserves d’eau (Cactaceae) Chapitre 17 – Diversité Hémicryptophytes: bourgeons au sol cespiteux: grosses touffes (nombreuses Poacées et Cypéracées) à rosette : feuilles, tige fructifère non feuillue (Bellis perennis) 2/22/2017 Jonc épars Chapitre 17 – Diversité Géophytes: Bourgeons dormant dans le sol rhizomes (ex: Convallaria majalis) bulbes (ex: Ranunculus ficaria) tubercules (ex: pomme de terre) Ficaire Pomme de terre Muguet Chapitre 17 – Diversité Hydrophytes: recouverts d’eau hydrogéophytes (Nymphaea alba) hydrohémicryptophytes (Isoetes) hydrothérophytes (Najas, Potamogeton pusillus) Chapitre 17 – Diversité Thérophytes: graines = éphémères Rudérales Déserts Annuelles … Rudérales : Stellaria media, Capsella bursa-pastoris 2/22/2017 Chapitre 17 – Diversité Epiphytes Développement en hauteur sur un phanérophyte Morphologie spéciale des racines Abondance dans les écosystèmes tropicaux Principalement Orchidaceae et Bromeliaceae 27 Chapitre 17 – Diversité 1.2. Diversité des formes de vie Stratégies de survies, 2 exemples : Adaptations aux milieux secs Adaptations aux milieux pauvres en minéraux 28 Chapitre 17 – Diversité 1.2.1 Adaptation aux milieux secs en limitant les pertes d’eau A. Surfaces foliaires (microphyllie, aphyllie): diminuer le rapport surface / volume 29 Chapitre 17 – Diversité Microphyllie: réduction de surface foliaire via « microfeuilles » ou présence d’aiguilles, d’écailles => limiter surface d’échange (ex: Ericacées (Bruyères) et Ericoïdes (morphologiquement proches des Bruyères), tamaris… Aphyllie: cas extrême = absence de feuilles, photosynthèse via la tige riche en chlorophylle (ex: Genêt à balais, chez nous sur versant mosan, pelouse calcaire…) Cactaceae Nouveau monde Cactaceae Nouveau monde Aizoaceae Afrique du Sud Crassulaceae Sedum acer Europe Crassulaceae Orpin Europe Chapitre 17 – Diversité S’adapter à la sécheresse ou périr: dilemme avec solutions mais en nombres limités… Apparition de convergences morphologiques entre familles végétales très diverses ayant adopté stratégies semblables!!! (au même titre qu’un dauphin ressemble + à un requin qu’à un chien, même si tout autrement niveau parenté…) plantes succulentes: parallélisme entre Cactacée américaine, euphorbe succulente africaine et Didiéracée malgache… appellation: Cactiformes… Chapitre 17 – Diversité Limiter les pertes d’eau A. Surfaces foliaires (microphyllie, aphyllie): diminuer le rapport surface /volume B. Vitesse de transpiration : poils, fermeture des stomates, … 39 Cactaceae Cactaceae Cactaceae Combinaison de deux caractères : - Sphérique - Pilosité blanche 42 Chapitre 17 – Diversité La plus efficiente = mouvement d’ouverture et fermeture des stomates en fonction de l’exposition lumineuse, T° et HR Ex: plantes fixent CO2 durant la nuit (stomates ouverts: T° ) et photosynthétisent durant la journée (T° , stomates fermés) Chapitre 17 – Diversité Limiter les pertes d’eau A. Surfaces foliaires (microphyllie, aphyllie): diminuer le rapport volume/surface B. Vitesse de transpiration : poils, .. C. Feuilles coriaces (sclérophyllie) : feuilles persistantes, coriaces, rigides, svt épineuses à cuticule épaisse et stomates enfoncés dans cavités sous-foliaires => limiter transpiration, maintenir rigidité (même lors d’un déficit hydrique accrus) 44 Bromeliaceae Agavaceae Chapitre 17 – Diversité Limiter les pertes d’eau A. Surfaces foliaires (microphyllie, aphyllie): diminuer le rapport volume/surface B. Vitesse de transpiration : poils, .. C. Feuilles coriaces D. Stockage d’eau 47 Chapitre 17 – Diversité Succulence : formation de tissu charnus capables d’emmagasiner des réserves d’eau. Ex : Cactacées, Euphorbiacées,… Chapitre 17 – Diversité 1.2.1 Adaptation aux milieux secs Limiter les pertes d’eau Investir dans l’appareil souterrain Allocation aux racines 50 Chapitre 17 – Diversité Racines = organes d’absorption habituels Extension horizontale proche surface du sol où apports réduits Extension verticale qd nappes phréatiques profondes (ss dunaires) (ex: plantes de qlq cm avec racines de plusieurs mètres…) Optimisation capacité d’absorption de l’eau Racines Très longues jusqu’à la nappe phréatique (acacias,…) Étendues horizontalement sur une grande superficie, près de la surface absorbe la moindre goutte de pluie ou de rosée / brouillard (ex Dragonnier) Volume racinaire >> vol parties aériennes (3,5 à 6 fois) Adaptations des plantes aux milieux secs - Résumé • réduction de la surface des feuilles qui permet de réduire l’exposition. • protection des stomates permettant de limiter la transpiration. • Stockage de l’eau, en particulier dans les tiges transformées Certaines plantes grasses utilisent tous ces systèmes en même temps. • développement d'un système racinaire de surface qui permet de capter l’eau avant qu'elle ne s'infiltre dans le sol. • développement d'un système racinaire profond permettant de s'approcher de la nappe phréatique. Chapitre 17 – Diversité 1.2.2. Adaptation aux milieux pauvres en limitant les pertes en minéraux A. Sempervirence Callune Chênes méditer. 54 B. Résorption des nutriments avant chute des feuilles Ca, Al, Fe <> N, P, K 55 Chapitre 17 – Diversité 1.2.2. Adaptation aux milieux pauvres en augmentant l’assimilation des minéraux C. Assimilation alternative en azote (plantes carnivores) 56 Chapitre 17 – Diversité 2. Systématique des Angiospermes 58 Chapitre 17 – Diversité Systématique a pour objet la description, la dénomination et la classification pour proposer un schéma logique de relations entre unités (ou OTU) et communiquer 59 Chapitre 17 – Diversité Systématique a pour objet la description, la dénomination et la classification Description : rectangle orange avec contour vert 60 Chapitre 17 – Diversité Systématique a pour objet la description, la dénomination et la classification Dénomination: bidule belge 61 Chapitre 17 – Diversité Classification: choix de critères opérationnels Concept de caractères et d’état de caractère Exemples 1. Forme 2. Couleur carré, rectangle rouge, orange 62 Chapitre 17 – Diversité Classification: choix de critères opérationnels Critère opérationnel 1 : couleur Taxon 1, 6 éléments Taxon 2, 3 éléments 63 Chapitre 17 – Diversité Critère opérationnel 2 : Forme Taxon 1, 3 éléments Taxon 2, 3 éléments Taxon 3, 3 éléments 64 Chapitre 17 – Diversité Critère opérationnel 3 : Contour Taxon 1, 3 éléments Taxon 2, 3 éléments Taxon 3, 3 éléments Choix subjectif des critères influencent directement le schéma obtenu 65 Chapitre 17 – Diversité Description des plantes 1. Couleur Odeur Propriétés gustatives Morphologie ADN Protéomes Toxicité … 66 67 VS 68 Chapitre 17 – Diversité Nomenclature 2. Donner un nom associé à des caractéristiques Permet de communiquer les informations 69 Atropa belladona Description morphologique Diagnose Usage 70 VS Boletus edulis Linné, 1753 Boletus satanas Lenz, 1831 71 Chapitre 17 – Diversité Taxonomie Linnéenne Nomenclature binomiale, nom latin Homo sapiens Linné, 1758 Nom du genre en Descripteur latin ou latinisé, au nominatif Année de la Epithète spécifique singulier publication de la en latin ou latinisé, description au génitif 72 Suidae Sus scrofa Linné, 1758 Sanglier 73 Chapitre 17 – Diversité Taxonomie Linnéenne Système hiérarchisé Espèce Genre Groupe (= taxon) 74 Nomenclature Espèce: rapa Genre : Brassica Famille: Brassicaceae Ordre : Brassicales Sous-classe : Malvidae Classe : Rosidae Embranchement : Dicotylées vraies (Eudicots Triaperturés) Brassica rapa L. Auteur = Linné 75 Chapitre 17 – Diversité 3. Classification Parler d’un individu nécessite de lui donner un « nom » Si le nombre d’individus est limité, un nom unique suffit Si le nombre est élevé, il faut des « regroupements » Pierre du labo d’en face Pierre de la famille Dupond La chèvre, le loup, le serpent, … … cela devient impossible avec les plantes La nécessité de classer est reconnue dès l’Antiquité ! CRITERES pour ces regroupements ??? 76 Utilité ? Reconnaissance répétée Communication des observations Accumulation de preuves 77 Chapitre 12 – Angiospermes 2. Diversité des Angiospermes : 2 groupes • Monocotylédones 65 000 espèces Exemples, Orchidées (20 000 esp) et Poacées (9000 esp) • (Eu-)Dicotylédones: 160 000 espèces Exemples, Fabacées (16 000 esp) et Astéracées (20 000 esp) Monocotylédones Eudicotylédones Monocotylédones Eudicotylédones Monocotylédones Eudicotylédones Monocotylédones Eudicotylédones Monocotylédones Eudicotylédones Monocotylédones Eudicotylédones Monocotylédones Eudicotylédones Monocotylédones Eudicotylédones Eudicotylédones Feuille complète Deux faces Nervation réticulée Croissance secondaire (cambium) Mono Pétiole absent Nervation parallèle Pas de croissance secondaire Racine principale Racines fasciculées Fleurs 2-4-5 mères Fleurs 3- mères 87 Monocotylédones 1. Commelinidae 2. Asparagales 3. Poaceae Cyperaceae Juncaceae Orchidaceae Amarylidaceae (et autres) Liliales 88 Commelinidae 89 Poaceae 90 Poaceae Feuilles alternes Limbe Gaine Oreillettes Ligule 91 Poaceae Feuilles alternes Limbe Gaine Ligule Oreillettes 92 Poaceae Feuilles alternes Limbe Gaine Ligule Oreillettes 93 Poaceae Feuilles alternes Limbe Gaine Ligule Oreillettes 94 Poaceae Feuilles alternes - distiques Limbe Gaine Ligule Oreillettes 95 Epillets Arête Limbe Pédicelle Ligule Noeud Limbe Oreillette Gaine Gaine Stolon Tige (chaume) Rhizome Tige cylindrique et creuse (moelle résorbée) Poaceae Grande amourette Inflorescence Structure de base: épillet glumes glume paléole paléole épillets glumelle Avoine sauvage 97 Poaceae Inflorescence Structure de base: épillet 98 Poaceae Epillet Etamines : (1) 3 (6 ..) 3 (2) carpelles soudés 2 stigmates plumeux Ovaire supère avec 1 ovule 99 100 Cyperaceae Cyperaceae Herbacées, gen. rhizomes Tiges à section triangulaire Feuilles alternes, en 3 rangs Gaine fermée (pas ligule ni stipule) 102 Juncaceae Luzula alpinopilosa Juncus effusus Asparagales 104 Orchidaceae Orchidaceae Tépale extérieur (3) Tépale intérieur (1) Tépale intérieur (2) Tépale extérieur (1) Tépale extérieur (2) Labelle Tépale intérieur (3) Orchidaceae Staminodes Etamines Tépales Labelle 107 Étamine réduite à 2 sacs polliniques : pollinies = agglomération des grains de pollen en 2 « massues » pédicellées (caudicule) terminées par 1 pelote visqueuse (rétinacle) thèques connectif stigmate entrée de l’éperon Orchis mascula pollinies caudicule rétinacle Serapias vomeracea 108 Orchidaceae Étamine réduite à 2 sacs polliniques : pollinies = agglomération des grains de pollen en 2 massues pédicellées terminées par 1 pelote visqueuse (rétinacle) 109 Orchidaceae Pseudocopulation 110 Eudicots: Quelques grandes familles Rosaceae sensu lato Roses Pruniers Pommier Rosaceae Fleur: 5-mère Étamines souvent nombreuses (> 15) Ovaire supère ou infère Rosaceae 5 sépales, 5 pétales, épicalice Hypanthium des Rosaceae Laurier-cerise Griottier hypanthium style ovaire hypanthium Eglantier L’hypanthium correspond à un réceptacle profondément concave dont la coupe a fusionné avec certaines portions des pièces d’enveloppe et de l’androcée Rosaceae Fruits variables Rosoideae Fruits = akènes ou drupéoles Spiraeoideae …. Filipendula ulmaria (reine des prés) Rosaceae 117 Fruits: Très variable. Drupe, drupéoles, follicules, akène, cynorrhodon Fabaceae Pois Haricot Trèfles Fabaceae Fleur zygomorphe Inflorescence en panicule, épis ou grappe 119 Fabaceae Formule florale % K(5) C1,2,(2) A(9),1 G11n Le pois, Pisum sativum 121 Fabaceae étendard Diagramme floral aile carène Le pois, Pisum sativum 122 Fabaceae Fruit : Toujours une gousse (= « legume »), sec déhiscent par deux valves Fabaceae Fruit : Gousse (= « legume »), sec déhiscent par deux valves Gousse d’arachide Fagaceae Chêne Chataignier Hêtre Fagaceae Pollinisation anémophile Fleurs mâles simple, inflorescence en châton ♂ X K4-6 A4-∞ 126 Fagaceae Pollinisation anémophile Fleur femelle simple, cils développés pour recevoir le pollen, ovaire infère, carpelles soudés 127 Fagaceae Formule florale ♂ X K4-6 A4-∞ ♀ X K3-7 G (3)31-3 128 Brassicaceae Moutarde Colza Choux Brassicaceae Entomophile 4 pétales en forme de croix Brassicaceae Androcée à 2 + 4 étamines (tétradyname) Brassicaceae Formule florale X K4 C4 A2+4 G(2)1n Brassicaceae Fruit = silique (2 valves + 1 fausse cloison) – placentation pariétale Brassicaceae Silicule Silique Pommier: Monocot ou Dicot? 2 3 1 4 5 Lys: Monocot ou Dicot? 2 3 1 4 6 5 Alisma: Monocot ou Dicot? Monocot ou Dicot? Maïs: Monocot ou Dicot? Canne à sucre: Monocot ou Dicot? Salsepareille: Monocot ou Dicot? Questions Quels sont les principaux types biologiques chez les plantes à fleur ? Dans une forêt tropicale, on retrouve principalement des grands arbres, comment pourriez-vous expliquez cela en comparaison avec d’autres écosystèmes comme les steppes? Quelles sont les caractéristiques des Rosaceae? Donnez quelques exemples de la flore de Belgique.
