Pollinisation

Processus de pollinisation

Les grains de pollen ont besoin d'aide pour se déplacer et font donc appel à des agents pollinisateurs. Ces agents peuvent être abiotiques (agents non vivants, comme le vent et l'eau) ou biotiques (agents vivants, comme les insectes et les oiseaux). Les caractéristiques spécifiques d'une fleur (couleur, taille, forme, parfum) sont liées au type d'agents pollinisateurs dont elle dépend.

Pollinisation abiotique

Environ 20 % des plantes à fleurs dépendent d'agents pollinisateurs abiotiques (98 % par le vent et seulement 2 % par l'eau). Les fleurs qui dépendent du vent pour leur pollinisation n'ont pas besoin d'attirer les pollinisateurs ; par conséquent, leurs fleurs sont généralement discrètes et petites, de couleur verte ou brunâtre, parfois dépourvues de pétales (figure 1). Pour la même raison, elles ne produisent généralement pas de nectar (une solution d'eau et de sucres) et n'ont pas d'odeur. Les étamines sont généralement bien exposées pour faciliter la dispersion du pollen et le stigmate peut être plumeux pour attraper le pollen plus facilement.

Fig. 1. Une graminée pollinisée par le vent avec un nuage de pollen.

Les plantes pollinisées par le vent ont développé d'autres caractéristiques pour faciliter ce type de pollinisation. Elles produisent du pollen en abondance (provoquant des nuages de pollen), afin d'augmenter la probabilité d'atterrir sur un autre individu de la même espèce. Chez les espèces tempérées, les fleurs apparaissent généralement tôt au printemps. Ainsi, les nouvelles feuilles ne se sont pas encore développées et ne peuvent pas bloquer le mouvement du pollen.

Peu d'angiospermes utilisent l'eau comme agent pollinisateur. Chez certaines herbes aquatiques et mauvaises herbes, le pollen flotte sur l'eau jusqu'à ce qu'il atteigne une fleur.

Pollinisation biotique

Laplupart des angiospermes (80 %) dépendent d'agents animaux pour la pollinisation, y compris une grande variété d'espèces d'insectes, d'oiseaux et de chauves-souris. Les pollinisateurs les plus courants sont les insectes, qui pollinisent environ 65 % des angiospermes. Les fleurs attirent les pollinisateurs par leur couleur, leur forme et leur parfum, et les récompensent la plupart du temps (certaines attirent les pollinisateurs mais ne leur donnent aucune récompense !) en leur offrant de la nourriture sous forme de nectar et de pollen.

Bien que la plupart des fleurs puissent attirer différents pollinisateurs, et que de nombreux pollinisateurs soient donc généralistes, certaines fleurs ont évolué de façon à attirer un groupe spécifique de pollinisateurs et, parfois même, une espèce spécifique de pollinisateurs. Le fait d'avoir un pollinisateur spécifique peut être plus efficace qu'un pollinisateur généraliste car le pollinisateur transfère le pollen directement à une autre fleur de la même espèce (au lieu de visiter plusieurs espèces, ce qui entraîne le gaspillage d'une partie du pollen). Ainsi, les pollinisateurs spécialisés peuvent être favorisés par la sélection naturelle. Cela provoque à la fois le pollinisateur et la fleur pollinisée à développer des traits correspondants qui rendent la pollinisation spécifique à eux (comme les fleurs tubulaires avec des formes spécifiques pour accueillir le bec des oiseaux ou la langue des chauves-souris). C'est ce qu'on appelle la coévolution.

Insectes pollinisateurs

Lesabeilles sont les pollinisateurs les plus courants et la plupart des plantes cultivées utilisées pour la consommation humaine dépendent d'elles pour la pollinisation. Les fleurs pollinisées par les abeilles sont généralement de couleur vive (jaune, bleu ou violet ; les abeilles ne peuvent pas voir le rouge) et dégagent de forts parfums (Fig. 2-3). En plus de la couleur, les fleurs peuvent avoir des guides de nectar pour aider à guider les abeilles directement au centre de la fleur. Ces guides peuvent être de petites structures dans le pétale ou des marques ultraviolettes qui forment un chemin. Les abeilles peuvent voir les couleurs ultraviolettes qui contrastent avec le reste de la fleur. Le pollen se fixe sur le corps duveteux des abeilles.

Fig. 2-3 : Fleurs pollinisées par les insectes. Une abeille pollinisant une fleur d'aster (à gauche) et une mouche sur une fleur de charogne (à droite).

Lespapillons sont également des pollinisateurs courants des fleurs de jour aux couleurs vives et au parfum sucré, dotées de guides à nectar. Les papillons de nuit, en revanche, pollinisent les fleurs pâles ou blanches qui sont ouvertes en fin d'après-midi ou la nuit (voir figures 4 et 5).

Bien que nous ne pensions pas que les mouches soient des pollinisateurs, certaines espèces le sont. Ces fleurs se caractérisent par une odeur de viande avariée et sont de couleur charnue. Les mouches les prennent pour des charognes et s'en approchent pour chercher de la nourriture ou pour pondre des œufs, s'imprégnant ainsi du pollen. Certaines mouches se nourrissent également de pollen ou de nectar (mouches des fleurs) et sont des pollinisateurs actifs.

Oiseaux pollinisateurs

De nombreuses angiospermes sont pollinisées par les oiseaux. Leurs fleurs sont de couleur vive (généralement jaune ou rouge) et les pétales sont souvent fusionnés en une forme tubulaire pour s'adapter au bec de l'oiseau (par exemple, les colibris, voir la figure 4). Ellesne sont pas très parfumées, car l'odorat des oiseaux n'est pas très développé, mais elles produisent de grandes quantités de nectar dont les oiseaux ont besoin pour maintenir leur taux métabolique. Le pollen recouvre la tête et le cou de l'oiseau.

Fig. 4. Un colibri à gorge rubis pollinisant une fleur.

Chauves-souris pollinisatrices

Les chauves-souris étant nocturnes, les fleurs qu'elles pollinisent partagent certaines caractéristiques avec les fleurs pollinisées par les papillons de nuit. Elles sont ouvertes la nuit, ont une coloration pâle ou blanchâtre et sont aromatiques, généralement avec un parfum fruité. Mais à cause de la grande tête de chauve-souris, ce sont généralement de grandes fleurs avec une large ouverture ou un groupe de fleurs disposées en une large base. Elles produisent également beaucoup de nectar. Le pollen se fixe sur la fourrure de la tête de la chauve-souris. Les chauves-souris sont des pollinisateurs particulièrement importants dans les desserts et les tropiques, pollinisant des plantes comme l'agave, la goyave et les cactus.

Mécanismes de pollinisation

La pollinisation peut se produire par deux mécanismes :

• Autopollinisation : lorsque le pollen est transféré au stigmate de la même fleur ou d'une autre fleur de la même plante. Bien que ce mécanisme puisse diminuer la diversité génétique, il peut être bénéfique si l'abondance des pollinisateurs diminue.
• Pollinisation croisée : lorsque le pollen est transféré au stigmate d'une fleur d'uneautre plante de la même espèce. Ce mécanisme garantit une plus grande diversité génétique, car les spermatozoïdes et les ovules proviennent de parents différents. De nombreuses plantes ne se pollinisent que par croisement et évitent l'autopollinisation de différentes manières. Les étamines et les carpelles peuvent arriver à maturité à des moments différents (la libération du pollen et la réceptivité du stigmate ne sont donc pas synchronisées), ou ils peuvent avoir des longueurs ou des positions différentes (les anthères ne touchent donc pas le stigmate), de nombreuses plantes produisent des fleurs unisexuées, et les fleurs femelles et mâles peuvent être séparées dans différentes plantes. Chez de nombreuses plantes, le pollen ne peut pas germer si le pistil reconnaît qu'il provient de la même plante (auto-incompatible).

Fleurs qui attirent les pollinisateurs

Nous donnons ici quelques exemples de fleurs indigènes des États-Unis et des animaux qu'elles attirent (tableau 1), pour chaque grand groupe de pollinisateurs :

Tableau 1 : Exemples de pollinisateurs et de fleurs indigènes qu'ils pollinisent.

Source : USDA, https://www.fs.fed.us/wildflowers/pollinators/

Exemples d'autres pollinisateurs

Nous avons mentionné plusieurs exemples de pollinisateurs communs et les fleurs qu'ils pollinisent. Cependant, il existe des pollinisateurs moins connus.

• Mammifères : lémuriens de Madagascar, mammifères tropicaux comme les bébés du bush et les sugar gliders, rongeurs, marsupiaux australiens.
• Invertébrés : fourmis, punaises, moucherons et limaces.
• Reptiles : certains lézards, geckos et scinques.

Exemples de coévolution entre une espèce de pollinisateur et une fleur correspondante.

Lesplantes de yucca ont développé un partenariat étroit avec un groupe de papillons de nuit communément appelés papillons de yucca (figure 5). Chaque espèce de plante a sa propre espèce de papillon de nuit pollinisateur. C'est un cas intéressant car les papillons de nuit du yucca ne se nourrissent pas du nectar ou du pollen de la fleur de yucca.

Une femelle papillon de nuit recueille le pollen de quelques fleurs de yucca (assurant ainsi une pollinisation croisée), puis en choisit une sur laquelle elle pond ses œufs (à l'intérieur de l'ovaire de la fleur). Elle pollinise ensuite la fleur en déposant le pollen sur le stigmate. Lorsque les larves de papillons de nuit naissent, elles se nourrissent d'une partie des graines de yucca. Ce partenariat est si spécifique que ces papillons ont évolué vers des pièces buccales spécialisées pour collecter le pollen (et non pour manger, les papillons de yucca adultes ne mangent pas). De plus, la sélection naturelle a sélectionné les individus qui pondent trop d'œufs, car la fleur avorterait et la plante ne se reproduirait pas.

Fig. 5. Un papillon de nuit pollinisant une fleur de yucca.

Il existe à Madagascar une orchidée endémique appelée Angraecum sesquipedale (Fig. 6). Les pétales de cette orchidée forment une très longue corolle tubulaire. Elle est pollinisée par le papillon de nuit Xanthopan morganii praedicta dont la trompe est de la même longueur (Fig. 7). Lorsque Darwin a vu cette orchidée, il a prédit l'existence d'un papillon de nuit doté d'une trompe de même longueur, bien qu'il ne l'ait jamais observé. Le papillon de nuit a été découvert 20 ans après la mort de Darwin.

Fig. 6-7 L'orchidée Angraecum sesquipedale (à gauche) et son papillon de nuit pollinisateur (à droite).

Importance de la pollinisation et des pollinisateurs pour les plantes

Les angiospermes, avec plus de 290 000 espèces, représentent environ 90 % de toutes les plantes. La pollinisation est une étape cruciale dans la reproduction sexuée des plantes à fleurs. Après la pollinisation, la fécondation a lieu, ce qui entraîne la production de graines et de fruits qui contiennent la prochaine génération de plantes. Comme 80 % des plantes à fleurs dépendent des animaux pollinisateurs, le maintien de ces relations symbiotiques est essentiel à la survie des plantes.

À l'échelle mondiale, près de 80 % des cultures qui nous fournissent tous nos aliments, produits et matériaux d'origine végétale sont pollinisées par des animaux. Et c'est sans compter les services écosystémiques fournis par d'autres angiospermes qui ne sont pas directement utilisés pour la consommation, mais qui font partie des écosystèmes. Ces services comprennent la production d'oxygène, l'absorption du dioxyde de carbone, la prévention de l'érosion des sols, l'importance culturelle, le maintien des populations animales, etc. Les pollinisateurs assurent le maintien de la diversité génétique des plantes grâce à la pollinisation croisée, ce qui renforce la résilience des écosystèmes face aux changements environnementaux.

Étant donné que la plupart des groupes de plantes ont coévolué avec un grand groupe spécifique de pollinisateurs (en plus des paires spécifiques d'espèces de plantes et de pollinisateurs), la conservation des plantes indigènes et des pollinisateurs est cruciale pour la persistance de l'écosystème.