Plantes

Définition des plantes

On pense que lesplantes ont évolué à partir d'algues vertes il y a environ 470 millions d'années (mya) pendant la période de l'Ordovicien. Les parents vivants les plus proches des plantes terrestres d'aujourd'hui sont connus sous le nom de charophytes, un type d'algues vertes.

On pense que les premières plantes étaient semblables aux hépatiques et aux mousses actuelles. Cela signifie qu'elles étaient non vasculaires et avaient des racines peu profondes.

Si une plante est classée comme non vasculaire, c'est qu'elle n'a pas de structures spécialisées pour transporter les nutriments et l'eau dans tout son corps. Ces plantes entrent dans la catégorie des bryophytes. Les bryophytes sont considérées comme les premières plantes terrestres.

Après les bryophytes, les ptéridophytes ont évolué. Les ptéridophytes comprennent les fougères, les prêles et les lycophytes. Elles sont connues pour être des plantes vasculaires qui dispersent des spores.

Une fois que les ptéridophytes ont évolué, les gymnospermes sont apparus. Les gymnospermes sont les premières plantes terrestres avec des graines, y compris les conifères, les ginkgos et les cycades.

Lesangiospermes, le type de plantes vertes le plus courant, sont apparues après les gymnospermes. Elles ont également des plantes à graines, sauf qu'elles produisent des fleurs et des fruits et contiennent de l'endosperme. L'endosperme est un tissu qui englobe et donne des nutriments à l'embryon à l'intérieur de ses graines. Comme les gymnospermes n'ont ni fleurs ni fruits, elles ont des graines nues.

Les plantesaquatiques comprennent des plantes comme le nénuphar et le lotus. Ce sont des plantes qui sont soit entièrement immergées, soit flottantes dans l'eau. On pense que les plantes aquatiques sont nées des plantes terrestres. Les algues ne sont pas considérées comme des plantes aquatiques parce qu'elles n'ont pas de vraies feuilles, racines et tiges. Nous examinerons les structures des plantes en détail dans la section parties des plantes.

Caractéristiques des plantes

Voici les caractéristiques qui définissent les plantes terrestres et aquatiques.

Caractéristiques des plantes terrestres :

• Ce sont des organismes autotrophes qui fabriquent leur nourriture à partir de substances chimiques. Elles y parviennent grâce au processus de la photosynthèse, qui utilise l'énergie lumineuse pour convertir le dioxyde de carbone ((CO_2)) et l'eau ((H_2O)) en hydrates de carbone ou en sucres. Les plantes stockent spécifiquement leur nourriture sous forme d'amidon, un hydrate de carbone complexe.

• Les plantes terrestres contiennent de la chlorophylle, un pigment vert qui permet aux plantes de capter la lumière du soleil et de la transformer en énergie chimique.

• Les plantes ont des parois cellulaires composées de cellulose. La cellulose est l'hydrate de carbone complexe le plus courant, composé de molécules de glucose liées entre elles. Le glucose est un glucide simple ou un élément constitutif des glucides.

• Ces plantes ne sont pas mobiles ou ne peuvent pas se déplacer. Elles sont orientées au même endroit par leurs racines mais peuvent réagir au soleil ou au toucher. Lorsque les plantes se déplacent dans la direction du soleil, on parle d'héliotropisme.

• On parle detropisme lorsque des êtres vivants poussent ou se déplacent en réponse à des stimuli environnementaux. L'héliotropisme est un exemple de tropisme.

• Le cycle de vie d'une plante peut être décrit comme une alternance de générations. Nous l'aborderons plus en détail dans la section Reproduction des plantes.

• La plupart des plantes sont terrestres ; elles représentent environ 80 % de la biomasse de la planète. Les plantes terrestres comprennent les bryophytes, les ptéridophytes, les gymnospermes et les angiospermes. Les angiospermes sont le type de plantes terrestres le plus diversifié et le plus courant.

• Toutes les plantes terrestres ont des adaptations qui les aident à survivre sur la terre. Elles ont des cuticules cireuses, des structures qui ressemblent à des racines, des stomates, des associations avec des champignons et des cycles de vie qui alternent. Nous plongerons plus profondément dans ce sujet dans les quelques sections suivantes.

Caractéristiques des plantes aquatiques :

• On pense que les plantes aquatiques se sont adaptées à partir des plantes terrestres en raison des difficultés rencontrées sur la terre ferme.

• Elles font de la photosynthèse, mais en raison de la restriction du dioxyde de carbone dans l'eau, certaines ont évolué pour décomposer les ions bicarbonate à la place.

• Leur morphologie générale est constituée de cellules aérenchymes, ce qui leur permet de maintenir leur flottabilité. Les cellules de l'aérenchyme sont formées à partir d'une modification des cellules du parenchyme pour former un tissu spongieux avec des trous d'air dans les tiges, les feuilles et les racines, ce qui permet aux échanges gazeux de se produire.

• Les plantes aquatiques sont moins rigides, ont des cuticules fines ou inexistantes et des racines plus petites parce qu'elles sont constamment dans l'eau ou près de l'eau.

• Ces plantes peuvent être émergentes, entièrement immergées, flottantes avec des systèmes racinaires attachés au fond de l'eau, et flottantes.

Parties des plantes

Comme la plupart des plantes sont terrestres, nous nous concentrerons sur les plantes terrestres.

La plupart des plantes terrestres partagent ces parties essentielles : tiges, fleurs, racines, feuilles, fruits et graines, comme le montre la figure 1.

• Lestiges servent de support structurel au reste de la plante et transportent les nutriments et l'eau. Chez certaines plantes, comme les bananes, les tiges sont le siège de la photosynthèse.

• Lesfleurs sont les parties des angiospermes qui portent des graines et contiennent des organes reproducteurs (étamines et carpelles) entourés de pétales brillants qui attirent les insectes pour les polliniser.

• Lesracines sont la partie de la plante attachée au sol et absorbent les nutriments et l'eau pour le reste de la plante.

• Lesfeuilles sont généralement l'endroit où se déroule le processus de photosynthèse de la plupart des plantes. La chlorophylle, le pigment qui rend les plantes vertes, capte la lumière du soleil et la convertit en énergie chimique (nourriture) et en oxygène.

• Lesfruits sont des produits sucrés et charnus qui entourent la graine de certaines angiospermes. Ils protègent les graines et permettent aux animaux de les manger, ce qui encourage la dispersion des graines.

• Lesgraines sont le moyen de reproduction des gymnospermes et des angiospermes. Elles contiennent l'embryon nécessaire à la production d'une autre plante. Les graines ont une enveloppe protectrice et des cotylédons, qui sont les feuilles à l'intérieur de l'embryon d'une graine qui fournissent à l'embryon les éléments nutritifs dont il a besoin pour grandir.

Figure 1 : Parties des plantes illustrées. Image par brgfx sur Freepik.

Exemples de plantes

Il existe de nombreuses plantes sur cette planète et, comme nous l'avons déjà mentionné, elles sont principalement terrestres. Dans cette section, nous allons passer en revue quelques plantes que l'on voit couramment.

• Les mousses

  • Les mousses sont des bryophytes ou des plantes non vasculaires et sans fleurs. Elles forment souvent des tapis ou des touffes dans les zones humides car elles n'ont pas de structures spécialisées pour transporter les nutriments et l'eau dans leur corps, comme le montre la figure 2.

  • Ce sont de minuscules plantes non ligneuses qui absorbent les nutriments et l'eau, généralement par l'intermédiaire de leurs feuilles, qui réalisent la photosynthèse.

  • Comme elles n'ont ni graines ni fleurs, les mousses se reproduisent par l'intermédiaire de spores. Leurs tiges sont soit ramifiées, soit simples.

  • Comme les autres bryophytes, elles sont principalement haploïdes, c'est-à-dire qu'elles ne possèdent qu'un seul jeu de chromosomes.

Figure 2 : Illustration d'une mousse sur un rocher. PublicDomainPictures.net, Kevin Casper.

• Les pins

  • Comme il existe de nombreux arbres, nous allons nous concentrer sur les pins qui sont des gymnospermes.

  • Les pins sont des conifères à feuilles persistantes et à résine qui vivent dans des sols sablonneux et secs.

  • Les branches sont disposées en verticilles ou ordonnées en cercles autour du tronc ; un nouveau verticille s'ajoute chaque année.

  • Les pins vivent en moyenne 400 ans, et les pins blancs sont le type le plus courant car les gens les utilisent souvent comme arbres de Noël.

  • Les pins blancs ont généralement des aiguilles courtes et brillantes, se présentent en groupes de cinq et ont des cônes longs et minces.

  • La résine est une substance visqueuse excrétée par les plantes qui les protège des insectes et autres agents pathogènes. La résine peut être utilisée comme colle ou adhésif dans la construction et les bâtiments à des fins commerciales.

• Les roses

  • Au lieu de nous intéresser à toutes les fleurs, nous allons réduire le champ à l'une des fleurs les plus connues : les roses. Les roses sont des angiospermes ou plantes à fleurs.

  • Les roses sont des plantes qui appartiennent à la famille des rosacées et sont originaires des régions tempérées de l'hémisphère nord.

  • Les gens associent généralement les roses aux épines, mais elles n'ont pas d'épines ; elles ont plutôt des piquants qui les protègent contre les prédateurs attirés par leur doux parfum.

  • Les roses existent en différentes couleurs, les roses rouges étant les plus courantes en raison de leur symbole de romance.

Importance des plantes

Grâce à la photosynthèse, les plantes nous fournissent de l'oxygène. On estime qu'un grand arbre peut donner à environ quatre personnes de l'oxygène pour respirer et survivre. Les plantes absorbent également le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre qui a augmenté le réchauffement de la planète en raison des combustibles fossiles utilisés par l'homme pour produire du gaz et de l'énergie.

Les plantes fournissent également aux autres animaux et à nous-mêmes de la nourriture, un abri, des médicaments, du carburant, etc.

Les plantes sont des producteurs primaires que nous devons consommer pour obtenir de l'énergie. Les plantes sont des producteurs primaires que nous devons consommer pour obtenir de l'énergie. Les pommes de terre, les bananes et d'autres légumes et fruits sont des exemples de plantes que nous mangeons pour obtenir de l'énergie. Les viandes que nous mangeons, comme le bœuf, doivent également consommer des plantes comme l'herbe. Sans les plantes, nous n'aurions pas beaucoup d'animaux différents à consommer.

Les plantes et les animaux entretiennent également une relation mutualiste, ou interdépendante, dont ils tirent tous deux profit. Par exemple, les abeilles sont des pollinisateurs dont dépendent les plantes à fleurs pour se reproduire.

Les matières végétales peuvent servir de biocarburants ou de sources d'énergie renouvelables susceptibles de remplacer les combustibles fossiles. Cela signifie que les plantes pourraient potentiellement alimenter notre avenir sans toute la contamination due à la combustion des combustibles fossiles, qui ne peuvent pas être renouvelés.

Le plus ironique, c'est que les combustibles fossiles ont été fabriqués à partir de plantes et d'animaux en décomposition pendant des millions d'années sous terre.

Reproduction des plantes

Nous allons nous concentrer sur le cycle de vie général des plantes car ces détails s'appliquent à toutes les plantes :

Le cycle de reproduction des plantes peut être décrit comme une alternance de générations.

Lesgamètes sont des haploïdes matures qui sont des cellules sexuelles mâles ou femelles qui fusionnent pour former un zygote. C'est l'équivalent des ovules des femmes et des spermatozoïdes des hommes qui doivent se combiner pour produire un zygote.

Lesspores sont des cellules reproductrices unicellulaires qui peuvent se développer en un nouvel individu sans reproduction sexuelle ni fusion.

Le gamétophyte ou stade haploïde multicellulaire fabrique des gamètes par un processus appelé Mitose. Ils se combinent pour former un zygote diploïde. Le zygote se développe ensuite en un sporophyte multicellulaire et diploïde qui produit des spores haploïdes par un processus de méiose. Les spores haploïdes se transforment ensuite à nouveau en gamétophytes, comme le montre la figure 3.

L'alternance des générations diffère selon les types de plantes :

• Les bryophytes ont un cycle de vie dominé par le gamétophyte car le sporophyte est attaché au gamétophyte et en dépend.

• Chez les ptéridophytes, les sporophytes sont plus importants que le gamétophyte, mais tous deux vivent librement, contrairement aux bryophytes.

• Les gymnospermes et les angiospermes ont toutes deux un cycle de vie dominé par les sporophytes. La différence est que les angiospermes ont une double fécondation. On parle de double féc ondation lorsqu'un spermatozoïde féconde l'ovule tandis que l'autre spermatozoïde se combine à deux noyaux polaires pour former un endosperme.

Figure 3 : alternance des générations cycle de vie illustré. Wikimedia, Peter coxhead.