Cours 7

(1)

Eléments de botanique Cours 7

Ptéridophytes 24/02/2015

Bac1 sciences pharmaceutiques et sciences biologiques

Denis Michez

[email protected]

1

(2)

Introduction générale

 Caractéristiques de la vie

 Caractéristiques des végétaux

 Métabolisme végétal

 Les premiers végétaux

 Cyanobactéries

 Eucaryotes: reproduction et cellule

2

Cours 1-2

(3)

Evolution et caractéristiques des végétaux eucaryotes

 Champignons

 Algues

 Métaphytes

3

Cours 3-5

(4)

Evolution et caractéristiques des métaphytes

 Bryophytes

 Ptéridophytes

4

Cours 6-7

(5)

(6)

la Lignée Verte:

Embryophytes

‘Pteridophytes’

(7)

6500 12,000

250,000

1000 550

# of living species in different plant groups

100 1

(8)

(9)

1. Caractéristiques générales, communes aux Ptéridophytes et autres Métaphytes

Adaptations

au milieu terrestre

9

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(10)

10

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)

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(11)

Tempo

d’apparition des

différentes

lignées

(12)

Cooksonia, première plante vasculaire dans les gisements du Silurien

(13)

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

13

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(14)

Xylème et phloème chez les fougères

Uniquement tissus primaires !

Ici: Siphonastèle

(15)

Pholème et xylème avec paroi épaissie

(16)

Transport d’eau et de sucre par le phloème

(paroi cellulose)

(17)

Transport d’eau et de minéraux par le xylème

(paroi lignine)

(18)

(19)

1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes

• Apparition des « vaisseaux » : Xylème et phloème

• Apparition des racines et des feuilles

19

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(20)

1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes Racines

Evoluent à partir d’une portion souterraine de tige

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(21)

1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes Feuilles : Evoluent à partir de tissus vasculaires

Chapitre 10 – Ptéridophytes

Microphyllie : 1 seul vaisseau Mégaphyllie : pls vaisseaux

(22)

(23)

• Apparition des « vaisseaux » : Xylème et phloème

• Apparition des racines et des feuilles

• Apparition d’une cuticule épaisse

23

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(24)

Epiderme de Ptérydophyte avec cuticule

(25)

1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes Adaptations supplémentaires au milieu terrestre

• Apparition d’une cuticule épaisse

25

Chapitre 10 – Ptéridophytes

Permet une plus grande

indépendance par rapport aux

ressources en eaux et permet

des tailles plus grandes

(26)

Premiers arbres

26

Chapitre 10 – Ptéridophytes

Taille plus élevée

permet une meilleure

dispersion des spores

(27)

• Sporophyte dominant le cycle

27

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(28)

Sporophyte

(29)

• Sporophyte dominant le cycle

• Sporophyte indépendant du gamétophyte au cours de son développement

29

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(30)

• Sporophyte indépendant du gamétophyte au cours de son développement

• Pas de graine, sporange nu

30

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(31)

Spore de fougère Unité de

dissémination

31

Chapitre 10 – Ptéridophytes

CRYPTOGAMES

(32)

CRYPTOGAMES PHANEROGAMES

(33)

• Sporophyte indépendant du gamétophyte au cours de son développement

• Pas de graine, sporange nu

• Homosporé pour la plupart (= Isosporé)

33

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(34)

Spore de fougère

34

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(35)

1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes, cycle de reproduction

• Alternance de génération

• Anthérozoïde cilié

• Sporophyte dominant

• Dissémination par spore

35

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(36)

Sore sur la face inférieure Sporophyte mature

Sporange

Dissémination des spores

(37)

Sporophyte

(38)

Fronde = sporophyte (2n)

Sore = ensemble

de sporange où la

méïose se déroule

(39)

Sores sur la face inférieure de la fronde

(40)

Sore, indusie et sporanges

(41)

Sporange immature

(42)

Sporange mature

Pédicelle Spore Anneau

mécanique

(43)

Déhiscence du sporange

(44)

Sporange

Jeune

gamétophyte

(45)

Germination du spore et développement en prothalle

Filament Thalle

chlorophyllien

(46)

Jeune gamétophyte

Sporange

Anthéridie Prothalle

Archégone

(47)

Développement d’un gamétophyte réduit

(= prothalle) : non vascularisé et sans épiderme

Rhizoides

(48)

Gamétophyte

Développement de cette phase

du cycle toujours dépendante de

la présence d’eau

(49)

Gamétophyte

(50)

Gamétanges

Archégones sur partie antérieure

(51)

Gamétanges

Comparaison archégone fougère / archégone mousse

Structure réduite chez les fougères (5 à 7 étages de cellules du col)

Fougère Mousse

(52)

Gametophyte (prothallus)

Antheridia sperm

(53)

Antheridium

sperm

(54)

Gamétanges

Anthéridie sur partie postérieure

Anthérozoïdes ciliés

Fécondation reste aquatique.

Reste donc un certaine

dépendance à la présence d’eau

(55)

Jeune gamétophyte

Sporange

Anthéridie Prothalle

Archégone

Anthérozoïdes

Nouveau sporophyte

Mitose immédiate

(56)

Jeune sporophyte diploïde fragile en

croissance depuis le gametophyte haploïde

Jeune sporophyte

(57)

Jeune sporophyte, rapidement indépendant du

gamétophyte

(58)

Sporophyte en développement

Future

fronde

(59)

rhizome racine

Cormus complet

(60)

(61)

19 Feb. 2014 61

(62)

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

62

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(63)

(64)

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

64

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(65)

Vision d’artiste d’une forêt du Carbonifère

(66)

1. Caractéristiques particulières des Ptéridophytes, écologie et habitat actuel

• Diversifié dans les habitats humides, surtout sous les tropiques

66

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(67)

 Producteur primaire parfois important

Forêt de fougère en Tasmanie, Australie

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(68)

• Diversifié dans les habitats humides, surtout sous les tropiques

• Certaines espèces invasives

68

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(69)

Salvinia molesta

Fougère aquatique invasive

Lake Wilson

(70)

• Diversifié dans les habitats humides, surtout sous les tropiques

• Certaines espèces invasives

• Plantes ornementales

70

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(71)



Importance des fougères:

 Ornamentale (indoor and outdoor).

Frilly boston fern

Birdnest fern

Maidenhair fern

Lady fern

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(72)

2. Diversité, groupe paraphylétique avec 3 clades importants

 Lycophytes

 Sphénophytes

 Filicophytes

72

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(73)

Lycopodium sp.

Psilotum sp.

Equisetum sp.

(horsetail)

Polypodium sp. (fern) Phylum Pterophyta

Phylum Lycophyta

(74)

Phylum Lycophyta Phylum Pterophyta

Prêles

Fougères Sélaginelles

Phylum Sphenophyta

(75)

la Lignée Verte:

Embryophytes

Lycophyta

(76)

Lycophytes Lycopodium

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(77)

Lepidodendron lycophyte géant Atteint 45 m de haut.

Chapitre 10 – Ptéridophytes

3. Lycophytes, caractéristiques générales

• Domine Carbonifère

(78)

78

Chapitre 10 – Ptéridophytes

• Feuilles jamais enroulées en crosse, linéaires ou réduites à des écailles disposées en hélice sur les axes

(79)

(80)

80

Chapitre 10 – Ptéridophytes

• Sporanges à l’aisselle des feuilles supérieures organisées en épi

(81)

81

Chapitre 10 – Ptéridophytes

• Hétérosporie

(82)

Sélaginelles et isoètes - Hétérosporée

megaspores microspores

sporophylls

(83)

megsporangium

Microspores Megaspores

Sélaginelles et isoètes - Hétérosporée

(84)

84

Chapitre 10 – Ptéridophytes

Etapes importantes dans la transition vers les Spermatophytes

• Réduction de l’haplophase

• Spécialisation sexuelle des gamétophytes

• Apparition indépendante des Phanérophytes

(85)

85

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

(86)

86

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)

(87)

87

MAIS

Lycophyta Homosporée

Lycopodium lagopus

(88)

Selaginella arbuscula Selaginella willdenowii

Chapitre 10 – Ptéridophytes

3. Lycophytes, flore de nos régions

• Sélaginelles

(89)

• Lycopodes

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(90)

Lycophytes Isoetes gunnii

Chapitre 10 – Ptéridophytes

• Isoetes

(91)

la Lignée Verte:

Embryophytes

Sphenophyta

(92)

Sphénophytes: Equisetum

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(93)

93

Chapitre 10 – Ptéridophytes

4. Sphenophytes, caractéristiques générales

• Plantes à feuilles réduites à écailles verticillées

Verticille de feuille écailleuse

Ecusson

Epis sporangifère = Strobile terminal

(94)

94

Chapitre 10 – Ptéridophytes

4. Sphenophytes, caractéristiques générales

• Nœuds portent des verticilles de rameaux articulés

Noeud

Rameaux articulés Noeud

Entre-noeud

(95)

Tige stérile

Tige fertile

Strobile

Ecusson

Rhizoïde

Archégone Anthéridie Zygote

Jeune

sporophyte

(96)

96

Chapitre 10 – Ptéridophytes

4. Sphenophytes, flore de nos régions

• Equisetum arvense

(97)

97

Chapitre 10 – Ptéridophytes

4. Sphenophytes, flore de nos régions

• Equisetum telmateia

(98)

la Lignée Verte:

Embryophytes

Filicophyta

(99)

Filicophytes Polypodium

Chapitre 10 – Ptéridophytes

(100)

100

Chapitre 10 – Ptéridophytes

5. Filicophytes, caractéristiques générales

• Feuilles constituant des frondes enroulée en crosse à leur jeune âge, limbe découpé, grande taille

(101)

Chapitre 10 – Ptéridophytes

5. Filicophytes, caractéristiques générales

• Sores

Indusie Sporange

Spore Pédicelle Fronde

(102)

Chapitre 10 – Ptéridophytes

5. Filicophytes, flore de nos régions

• Aspleniaceae, Asplenium ruta-muraria

(103)

Chapitre 10 – Ptéridophytes

• Dennstaediaceae, Pteridium aquilinum (fougère aigle)

(104)

Chapitre 10 – Ptéridophytes

• Dryopteridaceae, Dryopteris filix-mas (fougère mâle)

(105)

Chapitre 10 – Ptéridophytes

• Polypodiaceae, Polypodium vulgare (Polypode vulgaire)

(106)

Questions

