Cours 7 File - Moodle
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Eléments de botanique Cours 7 Ptéridophytes 09/03/2017 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 6-7 Evolution et caractéristiques des métaphytes Bryophytes Ptéridophytes 4 la Lignée Verte: Embryophytes ‘Pteridophytes’ # of living species in different plant groups 6500 1000 12,000 100 1 250,000 550 Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques générales, communes aux Ptéridophytes et autres Métaphytes Adaptations au milieu terrestre 9 Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques générales, communes aux Métaphytes • Anthéridie et archégone multicellulaire avec enveloppe stérile • Rétention du zygote à l’intérieur de l’archégone • Embryon pluricellulaire (sporophyte) protégé par le gamétophyte femelle • Sporange pluricellulaire • Sporange pluricellulaire qui produit des méiospores contenant de la sporopollénine dans la paroi, résistante à la dessiccation • Alternance de phases haploïde et diploïde • (Epidermes chez la plupart) 10 ANTHERIDIE ARCHEGONE ZYGOTE EMBRYON SPORANGE 11 Tempo d’apparition des différentes lignées Cooksonia, première plante vasculaire dans les gisements du Silurien Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes Adaptations supplémentaires au milieu terrestre • Apparition des « vaisseaux » : Xylème et phloème Echanges des racines vers les feuilles: Xylème pour l’eau et les sels minéraux. Cellules mortes Echanges des feuilles vers les racines: Phloème pour sucre. Cellules vivantes. Augmentent aussi la rigidité de la plante 15 Xylème et phloème chez les fougères Uniquement tissus primaires ! Ici: Siphonastèle Chapitre 10 – Ptéridophytes Pholème et xylème avec paroi épaissie Transport d’eau et de sucre par le phloème (paroi cellulose) Transport d’eau et de minéraux par le xylème (paroi lignine) Chapitre 10 – Ptéridophytes Chapitre 10 – Ptéridophytes 21 Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes Adaptations supplémentaires au milieu terrestre • Apparition des « vaisseaux » : Xylème et phloème • Apparition des racines et des feuilles 22 Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes Racines Evoluent à partir d’une portion souterraine de tige Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes Feuilles : Evoluent à partir de tissus vasculaires Microphyllie : 1 seul vaisseau Mégaphyllie : pls vaisseaux Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes Adaptations supplémentaires au milieu terrestre • Apparition des « vaisseaux » : Xylème et phloème • Apparition des racines et des feuilles • Apparition d’une cuticule épaisse 26 Epiderme de Ptéridophyte avec cuticule Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes Adaptations supplémentaires au milieu terrestre • Apparition des « vaisseaux » : Xylème et phloème • Apparition des racines et des feuilles • Apparition d’une cuticule épaisse Permet une plus grande indépendance par rapport aux ressources en eau et permet des tailles plus grandes 28 Chapitre 10 – Ptéridophytes Premiers arbres Taille plus élevée permet une meilleure dispersion des spores 29 Forêt du Carbonifère supérieur Lycopside Fougère 30 Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes • Apparition des « vaisseaux » : Xylème et phloème • Apparition des racines et des feuilles • Apparition d’une cuticule épaisse • Sporophyte dominant le cycle 31 Sporophyte Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes • • • • Apparition des « vaisseaux » : Xylème et phloème Apparition des racines et des feuilles Apparition d’une cuticule épaisse Sporophyte dominant le cycle • Sporophyte indépendant du gamétophyte au cours de son développement 33 Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes • • • • • Apparition des « vaisseaux » : Xylème et phloème Apparition des racines et des feuilles Apparition d’une cuticule épaisse Sporophyte dominant le cycle Sporophyte indépendant du gamétophyte au cours de son développement • Pas de graine, sporange nu 34 Chapitre 10 – Ptéridophytes Spore de fougère Unité de dissémination CRYPTOGAMES 35 CRYPTOGAMES PHANEROGAMES Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes • • • • • • Apparition des « vaisseaux » : Xylème et phloème Apparition des racines et des feuilles Apparition d’une cuticule épaisse Sporophyte dominant le cycle Sporophyte indépendant du gamétophyte au cours de son développement Pas de graine, sporange nu • Homosporé pour la plupart (= Isosporé) 37 Chapitre 10 – Ptéridophytes Spore de fougère 38 Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes, cycle de reproduction • • • • Alternance de génération Anthérozoïde cilié Sporophyte dominant Dissémination par spore 39 Dissémination des spores Sporange Sporophyte mature Sore sur la face inférieure Sporophyte Fronde = sporophyte (2n) Sore = ensemble de sporange où la méïose se déroule Sores sur la face inférieure de la fronde Sore, indusie et sporanges Sporange immature Sporange mature Anneau mécanique Spore Pédicelle Déhiscence (ouverture) du sporange Anneau mécanique Sporange Jeune gamétophyte Germination du spore et développement en prothalle Thalle chlorophyllien Filament Prothalle Anthéridie Jeune gamétophyte Sporange Archégone Oosphère Anthérozoïdes Développement d’un gamétophyte réduit (= prothalle) : non vascularisé et sans épiderme Rhizoides Gamétophyte Développement de cette phase du cycle toujours dépendante de la présence d’eau Gamétophyte Gamétanges Archégones sur partie antérieure Gamétanges Fougère Mousse Comparaison archégone fougère / archégone mousse Structure réduite chez les fougères (5 à 7 étages de cellules du col) Gamétophyte (prothale) Antheridie Anthérozoïdes Anthéridie Anthérozoïde Gamétanges Anthéridie sur partie postérieure Anthérozoïdes ciliés Fécondation reste aquatique. Reste donc un certaine dépendance à la présence d’eau Prothalle Anthéridie Jeune gamétophyte Sporange Archégone Nouveau sporophyte Oosphère Anthérozoïdes Mitose immédiate Jeune sporophyte Jeune sporophyte diploïde fragile en croissance depuis le gametophyte haploïde Jeune sporophyte, rapidement indépendant du gamétophyte Sporophyte en développement Future fronde Cormus complet rhizome racine 65 Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes, cycle de reproduction • • • • • • Alternance de génération Anthérozoïde cilié Simplification du gamétophyte Simplification des gamétanges Sporophyte dominant (forme seul un cormus) Dissémination par spore 66 Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes, Importance dans l’histoire des plantes • Groupe dominant pendant le carbonifère • Grande activité photosynthétique et stockage du carbone : le pourcentage d’O2 dans l’atmosphère atteint son maximum (21%) • Sources d’énergie fossile (charbon, gaz, pétrole) proviennent de la fossilisation de ce groupe 68 Vision d’artiste d’une forêt du Carbonifère Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes, écologie et habitat actuel • Diversifié dans les habitats humides, surtout sous les tropiques 70 Chapitre 10 – Ptéridophytes Producteur primaire parfois important Forêt de fougère en Tasmanie, Australie Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes, écologie et habitat actuel • Diversifié dans les habitats humides, surtout sous les tropiques • Certaines espèces invasives 72 Salvinia molesta Fougère aquatique invasive Lake Wilson Chapitre 10 – Ptéridophytes 1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes, écologie et habitat actuel • Diversifié dans les habitats humides, surtout sous les tropiques • Certaines espèces invasives • Plantes ornementales 74 Chapitre 10 – Ptéridophytes Importance des fougères: Ornamentale (indoor and outdoor). Birdnest fern Maidenhair fern Frilly boston fern Lady fern Chapitre 10 – Ptéridophytes 2. Diversité, groupe paraphylétique avec 3 clades importants Lycophytes Sphénophytes Filicophytes 76 Phylum Sphenophyta Phylum Pterophyta Lycopodium sp. Phylum Lycophyta Equisetum sp. (horsetail) Polypodium sp. (fern) Phylum Lycophyta Phylum Pterophyta Sélaginelles Fougères Phylum Sphenophyta Prêles la Lignée Verte: Embryophytes Lycophyta Chapitre 10 – Ptéridophytes Lycophytes Lycopodium Chapitre 10 – Ptéridophytes 3. Lycophytes, caractéristiques générales • Domine Carbonifère Lepidodendron lycophyte géant Atteint 45 m de haut. Chapitre 10 – Ptéridophytes 3. Lycophytes, caractéristiques générales • Feuilles jamais enroulées en crosse, linéaires ou réduites à des écailles disposées en hélice sur les axes 82 Chapitre 10 – Ptéridophytes 3. Lycophytes, caractéristiques générales • Sporanges à l’aisselle des feuilles supérieures organisées en épi 84 Chapitre 10 – Ptéridophytes 3. Lycophytes, caractéristiques générales • Hétérosporie 85 Sélaginelles et isoètes - Hétérosporée microspores sporophylls megaspores Sélaginelles et isoètes - Hétérosporée Megaspores megsporangium Microspores Chapitre 10 – Ptéridophytes 3. Lycophytes, caractéristiques générales Etapes importantes dans la transition vers les Spermatophytes • Réduction de l’haplophase • Spécialisation sexuelle des gamétophytes • Apparition indépendante des Phanérophytes 88 Chapitre 10 – Ptéridophytes 3. Lycophytes, caractéristiques générales Origine et avantage de l’hétérosporie • Apparition dans les traces fossiles de macrospore vers 380 millions d’années (Dévonien) • Même avantages que l’anisogamie, spécialisation pour répondre à deux contraintes antagonistes, grande nombre versus le plus de matière de réserve possible Microsporange Macrosporange 89 Chapitre 10 – Ptéridophytes 3. Lycophytes, caractéristiques générales Inconvénient de l’hétérosporie • Dissémination moins efficace que les fougères homothalliques (besoin de la dissémination des deux spores pour coloniser un nouvel habitat) 90 MAIS Lycopode Homosporée 91 Lycopodium lagopus Chapitre 10 – Ptéridophytes 3. Lycophytes, flore de nos régions • Sélaginelles Selaginella willdenowii Selaginella arbuscula Chapitre 10 – Ptéridophytes 3. Lycophytes, flore de nos régions • Lycopodes Chapitre 10 – Ptéridophytes 3. Lycophytes, flore de nos régions • Isoetes Lycophytes Isoetes gunnii la Lignée Verte: Embryophytes Sphenophyta Chapitre 10 – Ptéridophytes Sphénophytes: Equisetum Chapitre 10 – Ptéridophytes 4. Sphenophytes, caractéristiques générales • Plantes à feuilles réduites à écailles verticillées Epis sporangifère = Strobile terminal Ecusson Verticille de feuille écailleuse 97 Chapitre 10 – Ptéridophytes 4. Sphenophytes, caractéristiques générales • Nœuds portent des verticilles de rameaux articulés Rameaux articulés Noeud Entre-noeud Noeud 98 Ecusson Tige fertile Strobile Rhizoïde Tige stérile Anthéridie Zygote Archégone Jeune sporophyte Chapitre 10 – Ptéridophytes 4. Sphenophytes, flore de nos régions • Equisetum arvense 100 Chapitre 10 – Ptéridophytes 4. Sphenophytes, flore de nos régions • Equisetum telmateia 101 la Lignée Verte: Embryophytes Filicophyta Chapitre 10 – Ptéridophytes Filicophytes Polypodium Chapitre 10 – Ptéridophytes 5. Filicophytes, caractéristiques générales • Feuilles constituant des frondes enroulée en crosse à leur jeune âge, limbe découpé, grande taille 104 Chapitre 10 – Ptéridophytes 5. Filicophytes, caractéristiques générales Pédicelle • Sores Fronde Sporange Spore Indusie Chapitre 10 – Ptéridophytes 5. Filicophytes, flore de nos régions • Aspleniaceae, Asplenium ruta-muraria Chapitre 10 – Ptéridophytes 5. Filicophytes, flore de nos régions • Dennstaediaceae, Pteridium aquilinum (fougère aigle) Chapitre 10 – Ptéridophytes 5. Filicophytes, flore de nos régions • Dryopteridaceae, Dryopteris filix-mas (fougère mâle) Chapitre 10 – Ptéridophytes 5. Filicophytes, flore de nos régions • Polypodiaceae, Polypodium vulgare (Polypode vulgaire) Questions A l’aide de deux exemples, comparez le cycle de développement d’une mousse et d’une fougère homosporée On dit souvent que les Bryophytes sont les « amphibiens du règne végétal », mais on pourrait dire la même chose des cryptogames vasculaires. Expliquez pourquoi. Quelles sont les différences entre les Lycophytes et les Sphenophytes ? Bryophytes vs. autres plantes
