Débuter en botanique Cours du 07/03/2017 Présentation : Flavie BARREDA Conception : Hugo FONTES Mise à jour : Flavie BARREDA, Morgan PEYRARD PLANNING de la FORMATION • Cours n°1 : Débuter en botanique le mardi 07/03/2017 FB • Cours n°2 : Jeu des sept familles le mardi 21/03/2017 MP • Cours n°3 : Décris-moi une plante le mardi 04/04/2017 FB • Sortie n°1 : À la découverte de la garrigue le samedi 22/04/2017 MP • Sortie n°2 : À vos loupes ! Le samedi 06/05/2017 FB • Sortie n°3 : Au fil de l’eau le samedi 20/05/2017 FB • Cours n°4 : Récapitulatif de la session de formation le mardi 30/05/2017 FB Plan du cours • Le dispositif MMV • • • • • • • Définition Histoire de la botanique Evolution Principaux groupes de plantes Outils d‘identification Nomenclature Faire une observation naturaliste Le dispositif Montpellier Main Verte • Ville de Montpellier • Actions gratuites réservées aux habitants de Montpellier Favoriser le lien entre citadins et nature Valoriser les espaces verts gérés par la Direction Paysage et Biodiversité • Formation de botanique Acquérir des méthodes pour reconnaître les végétaux Connaître 20 espèces de la région méditerranéenne réparties en 3 strates : herbacée, arbustive, arborée Définition Botanique : • Science qui a pour objet l'étude des végétaux (CNRTL) Emprunté au féminin de l'adjectif grec βοτανικο ́ς « qui se rapporte aux plantes », η ̔βοτανικη ́ « science des plantes » Botaniste : • Personne qui étudie la botanique ou qui s'y intéresse (CNRTL) Définition La Botanique et ses disciplines: - Taxinomie - Systématique - Morphologie végétale - Histologie végétale - Physiologie végétale - Phytosociologie - Biogéographie végétale Les plantes sont-elles si différentes de nous ? Oui ! • Notion d’individus, de colonie et clones - Pando (individu de Populus tremuloides sur environ 40 ha, Utha) • Mobilité • Croissance - Capacité de régénération • Photosynthèse Finalement, qu’est ce qu’une plante ? • Organisme photosynthétique • Autotrophe O2 CO 2 Lumière Glucides H2O PHOTOSYNTHÈSE Jour H2O CO2 O2 RESPIRATION Nuit Les « Plantes » n’existent pas Histoire de la botanique Suggestion de lecture : Histoire de la Botanique par Joëlle Magnin-Gonze Eds. Delachaux et Niestlé. 2015 Histoire de la botanique BOTANIQUE : UTILITAIRE La botanique existe depuis que les botanistes existent, mais avant… 200 000 ans (Paléolithique) Consommation de plantes Micocoules, glands, noisettes, vigne 2500 ans avant JC (Âge du Bronze) Construction des Pyramides 4000 ans avant JC (Néolithique) Naissance de l’écriture 3300 ans avant JC (Néolithique) Plantes retrouvées sur Ötzi 8000 ans avant JC (Mésolithique) Naissance de l’agriculture en Mésopotamie 1000 ans avant JC (Âge du Bronze) * Écrits de médecine chinoise 1500 ans avant JC (Âge du Bronze) * Manuscrit assyrien pratiques magicoreligieuses * Écrits de médecine égyptienne et indienne BOTANIQUE : SCIENCE PHILOSOPHIQUE Histoire de la botanique Antiquité : origines de la botanique 350 av. JC : Aristote Liber de plantis La place des plantes dans l’ensemble des choses 60 : Dioscoride JC * De materia medica * De universa medica 600 plantes décrites (familles) La botanique théorique de Théophraste est incomprise et disparaît 320 av. JC : Théophraste * De historia plantarum « Histoire des plantes » * De causis plantarum « Des causes des plantes » Plantes à fleurs/plantes sans fleurs + pharmacologie Description de 480 sp., première classification Artificielle (arbres/arbustes/arbrisseaux/herbes) 77 : Pline l’Ancien Naturalis historia Synthèse des connaissances Histoire de la botanique BOTANIQUE : MATIÈRE MÉDICALE Moyen - Âge : peu d’avancées, travaux compilatoires et révisions 850 : Traductions en arabe 1250 : Albertus Magnus * De causis plantarum * De materia medica * Liber secretorum * De vegetabilis et plantis libri septem Vertus des plantes + 7 volumes de description de plantes (avec/sans feuilles, …) 1100 : Hildegarde de Bingen * Ouvrage de sciences naturelles * Création de jardins médiévaux 930 : A.H. al-Dinawari Kitab al-nabat Description de 637 plantes, Mise en culture, botanique théorique 1434 : invention de la presse à papier par Gutenberg BOTANIQUE : SCIENCE D’OBSERVATION Histoire de la botanique Renaissance : Révolution scientifique, grandes explorations, jardins botanique 1500 : réalisme en peinture 1530 : la botanique obtient le statut de science autonome 1583 : Andrea Cesalpino De plantis libri XVI Première classification naturelle, basée sur les fruits, etc. 1590 : apparition 1551 : Lucas Ghini du microscope Élaboration d’un herbier de plantes séchées 1545 : Premier Jardin Botanique Italie 1593 : Création du Jardin Botanique de Montpellier 1532 : Otto Brunfels 1596 : Gaspard Bauhin Herbarum vivae eicones Représentation réaliste des plantes, Botanique descriptive Phytopinax Description de 2 700 sp. Début de la synonymie, Nomenclature à deux noms BOTANIQUE : SCIENCE CLASSIFICATRICE Histoire de la botanique Renaissance et époque moderne : Révolution scientifique, grandes explorations, jardins botanique 1721 : Antoine de Jussieu 1660 : John Ray Catalogus stirpium circa Cantabrigiam nascentium Première flore anglaise 1694 : Joseph Pitton de Tournefort Dissertatio de analogia inter plantas et animalia : refuse la sexualité chez les plantes Éléments de botanique Notion du Genre + classif. Basée sur la corolle. 1686 : Pierre Magnol Botanicum monspeliense Flore de Montpellier : 2 000 plantes 1717 : reconnaissance de la sexualité des plantes 1763 : Michel Adanson Familles de plantes 58 familles décrites selon 65 caractères 1789 : A. Laurent de Jussieu Genera plantarum Affine la classification 1729 : Carl Linné Praeludia sponsaliorum plantarum 1753 : Species plantarum Nomenclature binomiale officielle Classification basée sur le nombre et la disposition des organes sexuels BOTANIQUE : ÉVOLUTIONNISTE ET MODÈRNE Histoire de la botanique Epoque moderne : développements technologiques Apparition du microscope électronique, de la biologie moléculaire 1800 : Jean-Baptiste Lamarck Discours d’ouverture de cours Expose sa théorie du transformisme 1867 : A. P. de Candolle Loi de la nomenclature botanique 1824 : A. P. de Candolle Prodromus systematis naturalis regni vegetabilis Collaboration de 35 botanistes Description de 60 000 sp. 1859 : Charles Darwin 1805 : JB. Lamarck et Augustin Pyrame de Candolle Flore française * On the origin of species * Fertilization of Orchids Théorie de l’évolution 1870 : Eduard Strasburger Travaux sur la reproduction des plantes, loi de biogénétique 1868 : Gregor Mendel Expériences d’hybridation Lois de Mendel 1998 : APG Angiosperm Phylogeny Group 1895 : naissance de l’écologie végétale Evolution Notions générales appliquées à la botanique Les adaptations évolutives L’évolution : « Le tri par l’écologie des variations individuels + Hasard » « Modification au cours du temps des caractéristiques biologiques des êtres vivants » Bonhomme V. http://www.plume.info/docs/pdfs/Acta-Evo101.pdf Les adaptation évolutives : résultats de l’évolution liant des organes à des fonctions ou plus généralement l’ajustement fonctionnel d’un organisme à son environnement. Ex : les feuilles crassulescentes de la plante grasse du balcon permettent à la plante de survivre aux vacances d’été Les adaptations au milieu Processus La sélection naturelle http://www.plume.info/docs/pdfs/Acta-Evo101.pdf Le climat méditerranéen Le climat méditerranéen Été sec et chaud Hiver humide et froid Evénements climatiques violents (automne) Exemple : résistance à la sècheresse Stomate Exemple : le feu (pyrophytes et pyrophiles) Résistance de l’appareil aérien Résistance de l’appareil souterrain Exemple : dispersion Classification évolutive "Répartition systématique en classes, en catégories, d'êtres, de choses ou de notions ayant des caractères communs notamment afin d'en faciliter l'étude; résultat de cette opération" (CNRTL-CNRS) De l'origine des espèces (Darwin 1859) : "L'arrangement des groupes dans chaque classe, d'après leurs relations et leur degré de subordination mutuelle, doit, pour être naturel, être rigoureusement généalogique" Classification évolutive • Arbres phylogénétiques • APG III Coévolution De l'autre coté du Miroir, Lewis Carroll 1871 « Mais, Reine Rouge, c'est étrange, nous courrons vite et le paysage autour de nous ne change pas ? » « Nous courons pour rester à la même place » Le transformisme de Lamarck et les végétaux - complexification croissante du vivant spécialisation des êtres vivants sous l'effet du milieu 2 lois découlent de ce principe - l'emploi d'un organe va le modifier : loi de l'usage et du non usage - transmission du caractère acquis "Je pourrais prouver que ce n'est point la forme du corps, soit de ses parties, qui donne lieu aux habitudes, à la manière de vivre des animaux ; mais que ce sont au contraire les habitudes, la manière de vivre et toutes les circonstances influentes qui ont avec le temps constitué la forme des animaux" Jean Baptiste Lamarck Discours Inaugural de 1800 au Muséum National d'Histoire Naturelle Exemple Le lierre panaché mutation -> perte de chlorophylle a la marge pression de sélection -> Homme trouve ça joli -> Il coupe les branches aux feuilles non blanchies -> Le lierre va produire des graines de lierre... … aux feuilles blanchies Principaux groupes de plantes Chez les embryophytes Définition : groupe monophylétique qui s’est adapté à la vie sur Terre bien que certaines d’entre elles se soient, par la suite, adaptées aux milieux aquatiques Mise en garde : Présentation « traditionnelle » des principaux groupes de plantes Inexact d’un point de vue évolutif ! Les bryophytes : les mousses Gouttes d’eau Les mousses en boucles : Gamète ♂ Gamétophyte male gamète ♀ Spores Gamétophyte femelle Sporophyte Embryon Sporophyte Les Bryophytes : les mousses • Phase gamétophytique dominante • Vie hors de l’eau (dépendance pour le reproduction) Cf. matériel frais Les ptéridophytes : les fougères et plantes alliées Les fougères en boucles: Sores et indusies Fougère : rhizome, écailles, rachis, fronde, crosse, pennes, pinnules Sporanges et spores Prothalle Les Ptéridophytes : les fougères et plantes alliées • Vascularisation (trachéophytes) • Structure tige – feuille – racine • Phase sporophytique dominante Des fougères ? Les psilophytes , les lycopodiophytes, équisetophytes, polypodiophytes Les spermaphytes : nu Gymnospermes Gymno Sperme : semence cône femelle méiose cônes mâles sporophyte grains de pollen méiose cône de 1er hiver mitoses germination graines embryon graines tissu nourricier noyau du tube cône de second automne fécondation mitoses ovule archégone cône de second été écaille gamètes mâles grain de pollen en germination gamétophyte femelle Les spermaphytes Gymnospermes • • • • • Ovules nues (= graines) Fleurs rudimentaires Réduction à l’extrême du gamétophyte = Pollen Affranchissement de l’eau pour la reproduction Croissance : méristèmes primaire et secondaire Les spermaphytes Angiospermes Angio : vase, capsule, vaisseau Sperme : semence Les spermaphytes Angiospermes • Fleurs • Carpelles (= fruit) • Réduction à l’extrême du gamétophyte = Pollen Monocotylédones -> 1 cotylédon -> Fleur à symétrie d’ordre 3 -> Nervures parallèles sur les feuilles -> Absence de véritable tronc (pas de formation de bois) Dicotylédones -> Deux cotylédons -> Fleur à symétrie d’ordre 4 ou 5 (en général) -> Nervation ramifiée (en général) -> Formation de bois Outils d‘identification Clés de détermination dichotomiques De l'arbre phylogénétique à la clé de détermination Nommer, classer, … Identifier? Clé dichotomique Autres moyens de détermination des plantes • Tableau d'identification • Identification assistée par ordinateur • Gene barcoding Nommer, classer, … Identifier? Tableau d’identification Nommer, classer, … Identifier? Identification assistée par ordinateur Nommer, classer, … Identifier? Identification assistée par ordinateur Nommer, classer, … Identifier? Identification assisté par ordiateur Nommer, classer, … Identifier? Gene barecoding Nommer, classer, … Identifier? Réseau de naturalistes IdentiPlante Exemple • Exercice collectif : détermination d’une plante à l’aide d’une flore Sera réalisé lors des prochains cours et lors des sorties Nomenclature Nomenclature binomiale Carl von Linné (1707 - 1778) Systema Naturae,1735 (1758) Nomenclature binomiale Ex : Homo sapiens Linné, 1758 « Homo » constitue le nom de genre (au nominatif latin, avec première lettre en majuscule et mot en italique) « sapiens » désigne ici l'espèce (en minuscule italique) « Linné » identifie le nom du naturaliste qui a nommé et décrit l'espèce « 1758 » situe l'année de publication de la diagnose, ou de sa validation Nomenclature Faire une observation naturaliste Quésaco ? 4 informations nécessaires - Objet = nom de la plante - Date - Lieu (le plus précis possible) - Observateur Quoi/quand/où/qui ? + milieu naturel, effectifs, phénologie, personne qui a réalisé la détermination, autres personnes présentes… Conserver une trace, une preuve : - Planche d’herbier : idéal mais faire preuve de bon sens et de respect - Photo : quoi photographier ? Partager ses données : - CBN : SILENE, SIFlore (http://flore.silene.eu/index.php?cont=application&event=init) (http://siflore.fcbn.fr/?cd_ref=&r=metro) - Tela Botanica : carnet en ligne (http://www.tela-botanica.org/page:cel) Intérêt - Personnel - Connaissances globales sur la flore : répartition, localisation de plantes à protéger, possibilité de comparaison, travaux en systématique, etc. Dangers/précautions - Destruction de stations lors de collectes (ancien) - Pillage (orchidées, fougères aquatiques) Merci pour votre attention, rendez-vous le 4 avril ! Des questions ? Quelques références - Guillaume Lecointre, Hervé Le Guyader, 2001. Classification phylogénétique du vivant. Francis Hallé (sous la dirrection de), 2008 . Aux origines des plantes, des plantes anciennes à la botanique du XXIe siècle. 675p. Paul MAZLIAC, 2009. Evolution chez les végétaux Stephen Jay Gould, 1997. Darwin et les grandes énigmes de la Vie François VERNIER, Histoire de la systématique botanique. Floraine Joëlle MAGNIN-GONZE, 2015. Histoire de la Botanique. Eds Delachaux et Niestlé. 380p. Cours inspiré : - du cours de Guillaume Papuga : Le règne végétal : Evolution du monde végétal à travers les temps géologiques - du cours de Francois Munoz : Le règne végétal, une longue histoire ! - du cours de Errol Vela : Apprendre à faire une observation naturaliste