Gymnospermes: qui êtes-vous ?

Apparues au Carbonifère (de -345 à -280 millions d'années), les plantes gymnospermes se sont diversifiées au Permien (de -280 à -225 millions d'années), mais surtout au Trias (de -225 à -190 millions d'années) et au Jurassique (de -190 à -136 millions d'années) pour décliner au Crétacé (de -136 à -65 millions d'années).

Les premiers groupes à être apparus semblent être celui des Pinophytes et des Cycadophytes à la fin du Carbonifère. Le Permien a vu l'arrivée des Ginkgophytes qui ont survécu pendant toute l'ère secondaire et toute l'ère tertiaire puis qui ont pratiquement disparu, ne laissant qu'une seule espèce, le Ginkgo biloba. Enfin, les Gnétophytes, longtemps considérées comme proches des angiospermes, sont les plus récentes puisque leur apparition date du Crétacé.

Photo de Stan Shebs sur le site http://commons.wikimedia.org - Licence CC BY-SA 3.0 ou GFDL		Photo de Kandahlauts sur le site www.flickr.com - Licence CC BY-NC-SA 3.0

Les Cycadophytes, dont la morphologie rappelle celle des fougères, sont considérées comme le groupe racine des gymnospermes, le trait d'union entre les fougères et les gymnospermes. Les Cycadophytes sont aujourd'hui représentées par une seule classe (Cycadopsida) contenant un seul ordre (Cycadales) comprenant 2 familles:

• les Cycadacées qui ne comptent qu'un seul genre (Cycas) regroupant entre 50 et 90 espèces originaires des régions tropicales et subtropicales,
• les Zamiacées qui comptent une dizaine de genres regroupant environ 240 espèces originaires des zones tropicales à tempérées chaudes d'Afrique, d'Australie et d'Amérique (du nord et du sud).

Les Ginkgophytes ne comptent plus aujourd'hui qu'une seule classe (Ginkgopsida), qu'un seul ordre (Ginkgoales), qu'une seule famille (Ginkgoacées), qu'un seul genre (Ginkgo) et qu'une seule espèce (Ginkgo biloba) dont on ne connaît plus que des sujets cultivés, la version sauvage ayant disparu.

Photo de Franzfoto sur le site http://commons.wikimedia.org - Licence CC BY-SA 3.0 ou GFDL		Photo de Frantisek Pleva sur le site http://www.biolib.cz - Licence CCO 1.0 Domaine public

Les Gnétophytes, presque des angiospermes ... Apparues au Crétacé, alors que les plantes gymnospermes commençaient à décliner, les Gnétophytes ont tenté, comme les fougères à graines 150 millions d'années plus tôt, un essai non abouti dans l'Evolution.

Contrairement aux autres plantes gymnospermes, elles ont développé certaines caractéristiques très proches de celles des futures angiospermes: des fleurs de structure bisexuée (hélas non fonctionnelles) et des glandes nectarifères attirant des insectes qui de ce fait véhiculent le pollen, alors que ce dernier, chez toutes les autres plantes gymnospermes, est disséminé uniquement par le vent.

Les Gnétophytes comprennent une seule classe (Gnetopsida) qui se divise en 3 ordres:

• les Ephédrales renfermant la seule famille des Ephédracées qui ne compte q'un seul genre (Ephedra) regroupant une quarantaine d'espèces,
• les Gnétales renfermant la seule famille des Gnétacées qui ne compte qu'un seul genre (Gnetum) regroupant une petite trentaine d'espèces
• et les Welwitschiales renfermant la seule famille des Welwitschiacées qui ne compte qu'un seul genre (Welwitschia) et une seule espèce (Welwitschia mirabilis).

Photo de Javier Mediavilla Ezquibela sur le site - Licence CC BY 3.0 ou CC BY-SA 3.0 ou GFDL		Photo de S. Rae sur le site www.flickr.com - Licence CC BY 3.0

Le dernier groupe, les Pinophytes (ou Coniférophytes), est formé par les plantes gymnospermes qui ont le mieux survécu à la suprématie des plantes angiospermes, beaucoup plus évoluées qu'elles.

Gymnospermes: Introduction aux conifères    >>>

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Angiospermes: les conquérantes

Nous avons vu dans l'article "Gymnospermes: la véritable sortie de l'eau" que ces nouvelles plantes sont apparues sur terre il y a 350 millions d'années, 210 millions d'années avant les plantes angiospermes qui, elles, sont donc apparues il y a 140 millions d'années.

L'apparition des angiospermes marque le début du déclin des gymnospermes qui, d'environ 20.000 espèces au Jurassique, ne sont aujourd'hui pas plus de 1.000.

L'ère tertiaire débute, au Paléocène (- 65 à - 54 millions d'années), avec la fin de la suprématie des plantes gymnospermes et l'avènement du règne des plantes angiospermes qui vont rapidement prendre le pouvoir avec un nombre d'espèces qui va très vite exploser et qui continuera à croître régulièrement jusqu'à notre époque.

En quoi les plantes angiospermes sont-elles conquérantes, comme dit le titre de cette page ? Nous avons vu que les plantes gymnospermes recourent au vent pour disperser le pollen et féconder les ovules nus disposés sous les écailles de leurs cônes femelles. Déjà il faut qu'il y ait suffisamment de mouvements d'air pour véhiculer ce pollen vers des sujets femelles éloignés (rappelons-nous que beaucoup de plantes gymnospermes sont dioïques - chaque sexe se trouvant sur un pied différent), il faut ensuite que les écailles des cônes femelles s'ouvrent bien au moment où le pollen sera dispersé. Nous avons vu également que les graines étaient libérées lors de la chute du cône femelle mature au sol dans la majorité des cas projetant les graines alentour. Dans certains cas, avec le concours éventuel du vent, certaines graines ailées pouvaient couvrir des distances plus grandes (rarement très importantes).

La répartition des sexes, mâle et femelle, majoritairement présents (environ 70% des cas) sur la même structure (fleur), simplifiant ainsi la pollinisation, le recours à des organismes vivants extérieurs (insectes, oiseaux, etc) pour assurer le transport du pollen, le recours à des astuces élaborées (ailes, soies, aigrettes, etc) ou aux insectes et animaux (fourmis, animaux à fourrure, oiseaux, etc) pour disperser les graines, sur quelquefois de très longues distances, font que les angiospermes sont sans contexte des colonisatrices de premier ordre, des conquérantes ...

Dans les pages suivantes nous allons voir de plus près qui sont donc ces angiospermes qui nous fleurissent, qui nous nourrissent, qui nous soignent et qui sculptent les paysages de notre planète ...

Angiospermes: la nouveauté   >>>

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Gymnospermes: l'ovule nu

Les plantes gymnospermes ont donc été les premières à se reproduire grâce à la graine, sans recourir à un stade intermédiaire appelé stade 'gamétophyte' (qui ne peut se réaliser qu'en recourant à l'eau).

Bien entendu, cette dernière aura besoin d'eau pour germer, mais ceci est une autre histoire ...

Mais comment est- fabriquée cette graine ?

Pour faire court, nous dirons que cette opération nécessite un gamète cellule spécialisée dans la reproduction sexuée qui, arrivée à maturité,
est capable de fusionner avec un autre gamète de type complémentaire
pour engendrer une nouvelle génération d'un être vivant femelle, l'ovule, et un gamète mâle, le pollen. Celui-ci est produit et renfermé dans des conteneurs appelés 'sacs polliniques'.

Pour que la graine soit capable de donner la vie, il faut que l'ovule soit fécondé par le pollen.

Dans le règne du Vivant, on a coutume de trouver le ou les ovules dans une structure appelée 'ovaire', que ce soit chez les hommes et chez les animaux ou dans la flore (dans les fleurs des plantes angiospermes).

Chez les Gymnospermes, point d'ovaire ! Les ovules, s'ils sont protégés dans une structure remplissant le rôle de la fleur femelle, formée d'un axe central ligneux et d'écailles ligneuses (le 'cône'), n'en sont pas moins nus dans cette structure.

Le pollen est produit par les cônes mâles (appelés 'strobiles') formés de petites écailles tendres disposées en spirale autour d'un axe central et portant sur leur face inférieure 2 petits "sacs polliniques". Pour faire le parallèle avec les angiospermes, le strobile est comparable à une seule fleur ne comportant que des étamines, alors que les cônes femelles pourraient être comparés à des inflorescences.

La fécondation des ovules est directe. Sous l'effet du vent, des nuages de pollen viennent se déposer sur ces derniers, devenus accessibles par l'entre-ouverture des écailles.

Les cônes mâles et les cônes femelles sont généralement disposés sur le même pied (on dit que la plante est 'monoïque'), particulièrement chez les conifères.

Certaines plantes gymnospermes portent ces "fleurs" sur des pieds différents (on dit que ces plantes sont 'dioïques').

La graine issue de la fécondation de l'ovule est la plupart du temps munie d'une aile lui permettant de se déplacer sur de longues distances sous l'effet du vent.

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Gymnospermes: la véritable sortie de l'eau

Nous avons vu dans l'article "Introduction" que les Gymnospermes sont apparus sur terre il y a 350 millions d'années, soit 210 millions d'années avant les Angiospermes.

Nous avons vu également que les premiers végétaux à être apparus sont des végétaux marins, en l'occurrence les algues rouges, et que beaucoup de temps s'écoule encore pour que des plantes osent s'aventurer hors du milieu aquatique, sans toutefois s'affranchir du besoin de l'eau pour se reproduire.

Ces aventurières sont les mousses et les fougères, toutes tributaires de l'eau (voir la reproduction des fougères) pour assurer leur descendance. Les fougères tentèrent bien, après 80 millions d'années d'existence, de faire évoluer leur mode de reproduction, et bien qu'elles réussirent à produire des graines, ce nouveau mode fut un échec et elles durent abandonner ce projet pour subsister.

Dessin de LadyofHats sur le site http://commons.wikimedia.org - Licence CCO 1.0 Domaine public

Depuis l'apparition de cette merveilleuse structure qu'est la graine, 50 millions d'années d'efforts auront été nécessaires pour que l'évolution mette au point les premières plantes terrestres à pouvoir se reproduire par cette dernière, sans avoir besoin ni d'un organisme intermédiaire, ni de l'eau pour assurer la fécondation de l'ovule.

Par cette évolution majeure, les plantes gymnospermes venaient d'entrer en scène.

Pendant toute l'ère secondaire (Trias {de - 225 à - 190 millions d'années}, Jurassique { de - 190 à - 136 millions d'années}, Crétacé {de - 136 à - 65 millions d'années}), les plantes gymnospermes vont régner en maîtres et connaître leur apogée au Jurassique avec environ 20.000 espèces.

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