Abécédaire plantes polaires

Abécédaire
Plantes polaires
Nous étudierons surtout la
végétation arctique, car les
mousses
et
les
lichens
forment la seule végétation
de l’Antarctique, lieu très
inhospitalier.
Bouleau nain
Betula nana
Famille des Bétulacées
Antigel
La neige constitue une première
protection contre le gel, mais il en
tombe peu.
Certaines
plantes
pratiquent
la
déshydratation, avec comme chez les
poissons (la plie rouge, par exemple), la
synthèse de protéines contrôlant la
croissance des cristaux de glace dans
les cellules (voir Lichen). Ces protéines
se fixent sur les cristaux et empêchent
d’autres molécules d’eau de se fixer à
leur tour, stoppant la croissance du
cristal.
D’autres végétaux, comme l’algue rose
d’Antarctique, contiennent des liquides
qui maintiennent les fluides des cellules
liquides en dessous de 0°C.
Adapté aux conditions écologiques
extrêmes, il s’agit d’un arbrisseau
prostré à pousse très lente, se
développant en bouquet (en général 30 à
40 cm mais peut atteindre 1 m de haut.
C’est le végétal ligneux vivant le plus au
nord.
Supporte un ensoleillement faible.
Arbre à feuilles caduques, glabres, un
peu coriaces, arrondies et dentées,
duveteuses lorsqu’elles apparaissent, et
à chatons de 5 à 10 cm, redressés ou
étalés.
De rares spécimens visibles en France
en Margeride et dans les tourbières du
Jura. Espèce rare et protégée au niveau
national, relique de l’ère glaciaire en
France.
Benoîte
Geum sp.
Famille des Rosacées
Plante vivace à racine traçante et
fibreuse, à tige grêle et légèrement
velue, à feuilles pennées. La fleur, plus
souvent jaune, se situe au sommet d’une
hampe.
La propagation de cette plante se fait
par des akènes velus, à extrémité
pointue avec crochet.
Elle affectionne les terrains humides,
peu lumineux et frais.
Bourgeon
En plus de sa protection par des écailles,
comme pour les bourgeons des zones
tempérées, il peut être protégé par une
couche de feuilles mortes.
Colonisation
Les végétaux se déplacent en marge des
glaciers et s’installent dans les zones de
retrait. Progressivement, des espèces
encore visibles chez nous au niveau des
Alpes ont pu coloniser les régions
froides en remontant lors de la fonte
des glaciers jusqu’au pôle.
Ex. : saule, linaigrette, …
Couleur des fleurs
La couleur rouge permet une absorption
plus importante des rayons du soleil.
Le bleu est aussi un moyen de capter la
chaleur de 2 à 5 plus efficace que le
blanc.
Le jaune reste la couleur qui attire le
plus les insectes et favorise donc la
pollinisation.
Le blanc est la couleur qui subsiste en
cas de faible clarté (voir Pavot
arctique).
Croissance
Le facteur limitant est l’eau en priorité :
il faut qu’elle soit présente sous forme
liquide pour pouvoir être utilisée par la
plante.
Puis vient le manque d’azote. C’est pour
cela que l’on observe des végétaux dans
les zones où se trouvent les oiseaux,
pourvoyeurs de fertilisation par leurs
excréments.
La croissance est liée au retour à
l’activité après l’hiver (on parle
d’adaptation phrénologique). En liaison
avec les saisons ou non, on observera
certaines espèces se développant dès
que les conditions sont propices mais
craignant le gel, et d’autres espèces
croissant toujours à la même période
favorable, mais donc sur un temps plus
court.
Famille des Rosacées
Plante pérenne, duveteuse, en forme de
tapis. Sa hauteur ne dépasse pas 7 cm,
ses feuilles sont en forme de flèches,
brillantes sur le dessus et duveteuses
sur le dessous. Résiste bien aux régions
sèches et ventées.
Feuille
Il existe des feuilles rougeâtres
fortement pigmentées qui retiennent
l’énergie solaire, ce qui, en la
réchauffant, permet aussi à la plante de
sortir plus rapidement de la couche de
neige. On note aussi une adaptation
xérophytique (= à la sécheresse) par
exemple : la feuille est sous forme
d’aiguille à 2 couches externes dont la
plus externe est sous forme de cire.
Sur la surface des feuilles se situent
des orifices permettant la transpiration
foliaire : les stomates. Chez certaines
plantes, ils sont positionnés à l’opposé du
vent dominant.
Fleur
Voir Couleur, Forme, Fruit et graine.
Forme en rosette de l’oxyrie
Forme
Dryade arctique
Dryas integrifolia
Elle limite la prise au vent : forme en
tapis (voir Dryade), en rosette (oxyrie)
ou en coussin.
Les fleurs peuvent être en entonnoir
(voir Pavot)
Fossiles de plantes dans l’Arctique
On a retrouvé dans les roches de
l’Arctique des fossiles de plantes
tropicales du Carbonifère (ère Primaire)
ainsi que de forêts de conifères
tertiaires, montrant que le climat de
cette zone n’était pas polaire autrefois.
Fruit et graine
Les fruits sont de formes très
particulières : on observe des capsules
rigides ne permettant la sortie des
graines que par vent violent, ou à
ouverture progressive dans le temps.
Des akènes crochus et velus permettent
une
dissémination
efficace
(voir
Benoîte).
Les graines arrivent à maturité en fin
d’automne. Il n’est pas rare d’avoir une
dormance sur plusieurs années pour les
graines et les plantes.
Lichen
Premier végétal à coloniser le sol
arctique.
Il existe une classification des lichens
selon les conditions climatiques, établie
en 1901 par l’Allemand W. Köppen. 2
zones climatiques déterminent les
plantes de la toundra et de la taïga.
Le lichen peut réduire son métabolisme à
son minimum, en une minute, et peut
survivre plusieurs années sous la neige.
Sa forme très plate lui permet de
résister au vent et aux cristaux de
glace, très abrasifs.
Le lichen est l’association d’une algue
appelée photobionte (algue verte ou
cyanobactérie) et d’un champignon
appelé
mycobionte
(ascomycète,
basidiomycète ou deutéromycète). Il
forme un thalle (une lame végétale). La
majorité des lichens comportent une
algue verte, mais on connaît une espèce
d’algue jaune et une d’algue rouge
pouvant réaliser cette symbiose. Les
caractéristiques des 2 partenaires sont
modifiées pour rendre cette symbiose
reproductible. On trouve alors à la
surface du lichen des formes en relief,
sortes de verrues contenant les spores.
L’algue peut vivre sans le champignon,
alors que le champignon ne peut vivre
sans l’algue.
Une classification fait intervenir 3
familles selon la forme du thalle : en
croûte = lichens crustés, à petites
feuilles = lichens lobés, à prolongements
longs redressés ou pendants = lichens
fruticuleux.
Il y a aussi 3 formes de symbiose : un
enchevêtrement des 2 types de
filaments, ou en 2 lames distinctes,
collées, ou un centre formé par le
phytobionte et un enrobage constitué du
mycobionte.
Le lichen résiste à de fortes
dessiccations (teneur en eau inférieure
à 2%). Le champignon sécrète des
polysaccharides qui piègent l’eau sous
forme de colloïdes.
Il y a stockage de polyols (réserves
d’eau). Vie possible de –70 à +70°C.
Après déshydratation, le retour du
métabolisme est très rapide, mais la
croissance est très longue : quelques
centièmes de mm par an. Par contre, leur
durée de vie est très longue.
Les lichens représentent 65% de la
flore à la limite du désert polaire.
Ils captent les éléments minéraux
venant surtout de l’atmosphère. Cette
qualité en fait de bons indicateurs de
pollution, puisqu’ils accumulent par
exemple les métaux lourds, et en
meurent parfois : les lichens se trouvent
donc généralement dans des zones non
polluées.
Les lichens contiennent de la lichénine,
substance ayant un intérêt alimentaire
(pour le bétail, mais aussi pour l’Homme
comme épaississant alimentaire) et
médical (autrefois traitement de la
toux).
Le lichen sert aussi de colorant en
teinturerie (couleur bleu-violet).
Certains sont toxiques et entraînent la
mort par arrêt de la respiration (le
lichen entrait dans la confection d’un
produit ancien pour tuer les loups en
Scandinavie.)
Pavot blanc et pavot jaune
Pavot arctique
Papaver radicatum
Linaigrette de Scheuchzer
Eriophorum scheuchzeri
Plante vivace, glabre (sans poils), à tiges
souterraines rampantes. Ses feuilles
sont linéaires et peu nombreuses. On la
trouve dans les zones humides de la
toundra. Ses graines cotonneuses sont
dispersées par le vent.
Nanisme
Miniaturisation.
Ensemble
des
caractéristiques réduisant la taille des
individus. Il permet la reproduction dans
les zones les plus chaudes : près du sol.
Il montre la liaison existant entre
l’environnement et le phénotype et
parfois le génotype, car certaines
espèces sont naines génétiquement.
Famille des Papavéracées
Même famille que le coquelicot. Sa tige
est velue.
Petit pavot à 4 pétales dont la fleur
peut avoir 2 couleurs : dans les régions
très ensoleillées, l’énergie captée en
excès sert à pigmenter les pétales en
jaune ; dans les zones peu ensoleillées, la
totalité de l’énergie captée sert au
reste du métabolisme de la plante et les
pétales sont blancs.
La fleur ressemble à une parabole qui
tourne avec les rayons du soleil, captant
au maximum l’énergie solaire. Ceci
permet la maturation des graines. Les
fruits et graines se situent au centre de
la fleur dans une capsule velue et
sombre, qui retient la chaleur (10°C de
plus que l’air extérieur).
Photosynthèse
Elle est possible lors de la période
estivale avec 24 h de luminosité (en fait
une luminosité relative puisque les
rayons solaires sont rasants) et à une
température limite de 6°C. Pour les
lichens, la photosynthèse est possible
jusqu’à -24°C.
Séneçon
Poils
Présents sur les tiges, les hampes
florales et les feuilles et même sur les
chatons du saule, leur rôle est encore
mal connu, si ce n’est la protection
contre les UV et les cristaux de glaces
portés par le vent, et la limitation des
pertes de chaleur et d’eau.
Racine
Une diatomée
Phytoplancton polaire
Au printemps, la banquise, qui a parfois
emprisonné lors de sa prise en glace des
sels minéraux et des organismes
décomposés, rejette ces éléments qui
rendent sa bordure très fertile. Des
microalgues peuvent alors se développer
jusqu’à une profondeur de 10 m. Ce sont
les
producteurs
primaires.
Elles
permettent ainsi le retour des chaînes
alimentaires.
Parfois
les
diatomées
sont
si
nombreuses que la mer ou le dessous de
la banquise se colore en brun et dégage
une odeur particulière.
Le pergélisol (Voir ce mot) empêche les
racines pivotantes de se développer : la
plupart des plantes ont donc des racines
traçantes.
Ces racines, souvent charnues, sont
riches en réserves et permettent aux
plantes vivaces de résister à la période
hivernale.
Reproduction asexuée ou végétative
La reproduction végétative est plus
efficace que la reproduction sexuée, car
elle réduit considérablement le temps
d’obtention
d’une
nouvelle
plante
(certaines graminées fructifient 2 fois
par siècle environ). Mais elle limite le
brassage génétique des populations.
Elle est assurée par rhizome (la
colonisation est alors limitée) ou par
bulbes ou touffes de feuilles emportés,
la
dissémination
est
alors
plus
importante et la colonisation plus
étendue et plus efficace. On a même vu
des graines obtenues sans pollinisation
(apomixie = développement d’une cellule
à 2n entourant l’ovule et le remplaçant).
Reproduction sexuée
La
plante
peut
être
monoïque
(autofertile), évitant la fécondation
croisée plus aléatoire car elle nécessite
le vent comme pollinisateur. Ces plantes
autofertiles assurent les premières
colonisations de lieux laissés libres par
la banquise.
Résistance
3 formes de résistance des plantes :
- vivaces
- à racines riches en réserves
- à feuilles semi résistantes, ce qui
permet dès les premiers rayons du soleil
d’assurer la photosynthèse.
Très peu de plantes annuelles
(ce qui permet d’augmenter la chaleur de
5°C par rapport aux autres parties de
l’arbre) assurent la reproduction. Les
populations
mâle
ou
femelle
se
répartissent différemment : lorsque le
sol est sec, il y a plus de mâles, lorsque
le sol est humide et protégé, il y a
davantage de femelles.
Silène
Melandrium apetalum ssp arcticum (ou
silène de l’Oural : Silene uralensis)
Famille des Caryophyllacées
Saxifrage à feuilles opposées :
Saxifraga oppositifolia
Famille des Saxifragacées
Sa fleur a 5 pétales et 5 sépales.
La saxifrage pourpre a une capacité
d’adaptation, avec des tiges plus courtes
et des feuilles plus pigmentées. Les
graines sont dans des sortes de cornes
très résistantes au vent, ce qui ne
permet à la graine de ne s’échapper qu’à
la fin de l’hiver suivant.
Saule arctique
Salix antarctica
Famille des Salicacées
Végétal ligneux et nain, d’à peine 10 cm
de haut ; par contre, il se développe à sa
base et peut atteindre 2 m de diamètre.
Il est dioïque : arbre soit mâle soit
femelle. En juin, les chatons colorés de
rouge, riches en nectar et surtout poilus
Le silène forme un coussin, avec des
feuilles basales courtes et épaisses.
Cinq pétales violets sont presque
emprisonnés dans le calice, qui chez la
silène forme une sorte de capsule (voir
photographie : on ne voit que le calice),
ce qui permet d’emprisonner un volume
d’air chaud qui protège les graines du
vent.
Température estivale
5 à 10°C avec parfois un retour à de
légères périodes de glace, qui sont un
véritable danger pour les plantes
précoces.
Tige
Elle est très réduite en hauteur, ne
dépassant pas quelques cm.
Certaines plantes de toundra ont des
tiges creuses qui poussent plus vite que
les tiges des plantes de pays tempérés
car elles sont moins riches en moelle.
L’épiderme qui entoure la tige est fin,
joue le rôle de serre et permet une
forte température (15°C de plus que l’air
ambiant) à l’intérieur de la tige, ce qui
active la croissance de la plante.
feuille succulente
Stockage de
l’eau
Toundra
Ceinture de terre gelée, presque sans
végétation, avec des arbres nains au sud,
puis plus au nord une lande de buissons
avec herbacées, mousses et lichens.
Zone située en limite nord de la taïga
jusqu’aux glaces du pôle Nord.
Le climat très dur (vent glacial continuel
et froid intense) limite la végétation qui
est réduite à quelques espèces naines,
des mousses et des lichens. La
colonisation y est très difficile. Les
végétaux se concentrent dans les terres
basses côtières, les vallées abritées et
les corridors humides.
Xérophyte
tige succulente
tubercule charnu
Prise d’eau
système racinaire
profond
directement à la nappe
phréatique
système racinaire
étendu et peu profond
absorption de l’humidité
de l’air
Plante adaptée aux milieux secs.
Extrait de l’encyclopédie Wikipédia
Mécanismes
Adaptation
cuticule céreuse
nombre réduit
de stomates
Limitation de
la perte d’eau
stomates ouverts la nuit
duvet à la surface
feuilles incurvées