Débuter en botanique

Débuter en botanique
Cours du 08/03/2016
Présentation et conception : Hugo FONTES
Plan du cour
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Définition
Histoire de la botanique
Evolution
Principaux groupes de plantes
Outils d‘identification
Nomenclature
Faire une observation naturaliste
Définition
Botanique :
• Science qui a pour objet l'étude des végétaux
(CNRTL)
Empr. au fém. de l'adj. gr. βοτανικο ς́ « qui se rapporte aux
plantes », η ̔βοτανικη ́ « science des plantes ».
Botaniste :
• Personne qui étudie la botanique ou qui s'y
intéresse (CNRTL)
Les plantes sont-elles si différentes de
nous ?
Les plantes sont-elles si différentes de
nous ?
Oui !
• Notion d’individu et de colonie
- Variabilité génétique « intra-individuelle » du génome des plantes.
- Réitération (architecture)
- Pando (individu de Populus tremuloides sur environ 40 ha, Utha).
• Mobilité
• Forme
- Croissance diffuse vs croissance dirigé
• …
Les « Plantes » n’existent pas
Histoire de la botanique
Histoire de la botanique
La botanique existe depuis que les botanistes existent (cf.
définition précédente)…
Des plantes retrouvées sur Ötzi il y a environ 5 300 ans
Consommation de plantes au paléolithique inférieur (micocoules,
chênes, noisettes, vigne sauvage) 200 000 ans b.p. – 12 000
ans b.p.
Botanique théorique (« pure ») et utilitaire
Manuscrit assyrien (3 500 b.p.) : pratiques magico-religieuses
Ecrits de médecine chinoise (3 000 b.p.), Egyptiennes (1 550 av
J.C.) et Indienne (1 500 av J.C.) .
Antiquité : ouvrages de référence
- Aristote, puis Théophraste :
- De historia plantarum « Histoire des plantes », Plantes à
fleurs et plantes sans fleurs, description de 480 sp. 1ère
classification artificielle (arbres, arbustes, arbrisseaux et
herbes).
- De causis plantarum « Des causes des plantes » (320 av.
J.-C.). Différencie reproduction sexuée et asexuée +
aspects pharmacologiques
- Dioscoride :
- De materia medica « Sur la matière médicale » (60 ap. J.C.) et De universa medica : 600 plantes décrites, centré sur
aspects pharmacologiques, reconnaissance de grands
groupes de plantes (familles).
Le moyen-âge : pas d’avancées majeures
Beaucoup de travaux compilatoires, de copies et de
révisions de l’antiquité
- Ābu Ḥanīfah Āḥmad ibn Dawūd Dīnawarī (828-896) :
Kitâb al-nabât « Le livre des plantes », description 637
plantes + notions de développement et de culture
- Ibn al-Baytar (1197-1248) : Al G̕āmi 'li mufradāt al
adawiya wa al aġdi « Livre des produits médicinaux et des
produits alimentaires simples », description de 1 400
plantes
- Albertus Magnus (1193-1206) : De vegetabilis et plantis
libri septem « Sept livres de végétaux et de plantes » :
plantes sans feuilles / avec feuilles + plantes cortiquées /
plantes tuniquées (= monocot / dicot).
La renaissance et l’époque moderne :
Révolution scientifique
Grandes explorations, imprimerie, jardins botanique
- O. Brunfels (1488-1534) puis J. Bock : descriptions d’après
nature, fin de copies parfois commentées et des compilations,
début de la botanique scientifique descriptive moderne
- A. Cesalpino (1519-1603) : classification à partir du fruit
- K. Bauhin (1560-1624) : 1er essai de classification naturelle,
préfiguration de la nomenclature binomiale
- J. Ray (1627-1705) : Clefs dichotomiques, distinction claire
des monocotylédones/dicotylédones, des
gymnospermes/angiospermes, concept d’espèce
- P. Magnol (1638-1715) : description de plus de 2 000 plantes,
notion de « Famille ».
- J.-P. Tournefort (1656-1708) : classification basée sur la
corolle, notion de « Genre ».
- C. V. Linné (1707-1778) : classification basée sur le nombre
et la disposition des organes sexuels (Systema Naturae),
nomenclature binomiale.
- M. Adanson (1727-1806) : classification basée sur 65
caractères, 58 familles.
- B. Jussieu et A.-L. Jussieu (1699-1777) : classification basée
sur affinités morphologiques, hiérarchisation des critères,
principe de subordination des caractères. Début de la
classification phylogénétique.
Epoque moderne : développements technologiques
Apparition du microscope électronique, de la biologie moléculaire.
Nombreuses avancées mais pas de « révolution » dans la
botanique. Accélération des connaissances.
-> Classification phylogénétique
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
"evolution can be viewed as the control of development by ecology” Van Valen
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
Exemple : dispersion
Exemple : résistance à la sècheresse
Stomate
Exemple : le feu (pyrophytes et pyrophiles)
Résistance de
l’appareil aérien
Résistance de l’appareil souterrain
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
Darwin : génération de diversité est due au hasard
Lamarck : adaptation a l'environnement
Tout organisme est composé de 2 lignée cellulaires :
- le soma (pas d’hérédité)
- le germen (hérédité)
Animaux : 2 lignées séparées et qui ne communiquent pas !
(cellule œuf avec 2 pôles, etc.)
Chez les végétaux, ce n'est pas aussi simple :
- sexualité tardive (pour certains arbres, dizaines d'années)
- cellules sexuelles dérivent de méristèmes...
Pas de frontière claire entre soma et
germen chez les plantes !
Héritabilité des mutations du soma
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
Mise en garde :
Présentation « traditionnelle » des principaux groupes
de plante
Inexact d’un point de vue évolutif !
Les bryophytes : les mousses
Gouttes d’eau
Les mousses
en boucles :
Gamète ♂
Anthéridies
Gamétophyte male
Protonema
gamète
♀
Spores
Archégones
Gamétophyte femelle
Capsule
(sporange)
Sporophyte
Pédicelle
Capsule
Zygote (2n)
Embryon
Archégone
Sporophyte
Gamétophyte
femelle
Les Bryophytes : les mousses
• Phase gamétophytique dominante
• Vie hors de l’eau (dépendance pour le
reproduction)
• Archégone (protection de l’oosphère)
Les ptéridophytes : les fougères
et plantes alliées
Les fougères en boucles
Les fougères passées à la loupe:
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
cône femelle en
coupe
longitudinale
grains de pollen
(gamétophytes mâles)
cônes mâles
sporophyte
méiose
méiose
mitoses
germination
cône de
1er hiver
sporophylle
cône mâle en
coupe
longitudinale
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
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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 linéaires sur les feuilles
-> Absence de véritable troncs (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
Clef de détermination dichotomique
De l'arbre phylogénétique à la clef 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 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
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/ou/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 station lors de collectes (ancien)
- Pillage (orchidées, fougères aquatiques)
Merci pour votre attention !
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
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