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Les fougères sont des ptéridophytes ou des plantes vasculaires à spores. Leurs spores précèdent les graines et le pollen, des structures reproductives qui apparaissent plus tard dans l'histoire de l'évolution. Oui, cela signifie que les fougères existaient bien avant les plantes à fleurs, à fruits ou à cônes.
Dans les lignes qui suivent, nous allons discuter de ce que sont les ptéridophytes, décrire leur morphologie et leur cycle de vie, et passer en revue les différents types de ptéridophytes.
Quelle est la définition des ptéridophytes ?
Lesfougères et les alliés des fougères sont collectivement connus sous le nom de ptéridophytes. La définition des ptéridophytes est donnée ci-dessous.
Lesptéridophytes (également appelées plantes vasculaires inférieures ou sans graines) sont des plantes vasculaires à spores.
Lesplantes vasculaires sont celles qui possèdent des tissus conducteurs - le xylème et le phloème - qui transportent l'eau et les nutriments.
Quels sont les exemples de ptéridophytes les plus courants ?
Les ptéridophytes poussent sous forme d'herbes, d'arbres, d'épiphytes et de plantes flottantes, et vivent dans des environnements terrestres et d'eau douce. De nombreux exemples d'espèces de ptéridophytes communes, notamment les fougères épées, les fougères cornes de cerf et les fougères nid d'oiseau sont des plantes d'intérieur très appréciées.
Il existe environ 12 000 espèces de ptéridophytes. Elles constituent le deuxième groupe de plantes vasculaires le plus diversifié, dépassé seulement par les Angiospermes (plantes à fleurs).
Nous aborderons d'autres exemples plus tard lorsque nous passerons en revue les différents types de ptéridophytes.
Quelles sont les caractéristiques des ptéridophytes ?
Qu'est-ce qui distingue les ptéridophytes des autres plantes ? Quelles sont les caractéristiques des ptéridophytes? Dans un premier temps, nous aborderons les caractéristiques morphologiques des ptéridophytes. Ensuite, nous passerons en revue son cycle de vie et sa reproduction.
Les caractéristiques morphologiques des ptéridophytes
Les ptéridophytes, tout comme les plantes à graines, sont des plantes vasculaires. La présence de tissus vasculaires distingue les ptéridophytes des Bryophytes, comme les mousses et les hépatiques, qui en sont dépourvues.
Cependant, elles sont semblables aux bryophytes en ce sens qu'elles se reproduisent sexuellement par l'intermédiaire de spores, ce qui signifie qu'elles ont généralement besoin d'humidité pour être fécondées (comme nous le verrons plus loin dans le cycle de vie des ptéridophytes).
Ces caractéristiques de sporulation les distinguent également des plantes à graines - les angiospermes (plantes à fleurs) et les gymnospermes (plantes sans fleurs) - qui sont également des plantes vasculaires mais qui se reproduisent par l'intermédiaire de graines.
Alors qu'une graine est une unité multicellulaire contenant un embryon de plante et ses nutriments, une spore est une unité de reproduction unicellulaire microscopique.
La plupart des ptéridophytes ont des racines minces et filiformes. De nombreuses fougères naissent d'une courte tige souterraine appelée rhizome, tandis que d'autres se développent à partir d'une courte tige verticale à la surface du sol ou près de celle-ci.
Certaines ont également de véritables tiges ou troncs, comme c'est le cas des fougères arborescentes.
Les ptéridophytes ont généralement des feuilles appelées frondes. Les principales parties de la fronde sont le limbe et le rachis.
Le limbe est la partie feuillue de la fronde. De nombreuses espèces ont des lames divisées en folioles appelées pinnules (au singulier : pinna).
Le rachis est une tige coriace et vascularisée à laquelle le limbe est attaché.
Lesstructures des frondes peuvent être décrites comme simples, pinnatifides ou pennées.
Simple signifie que la lame n'est pas divisée.
Pinnatifide signifie que les lames sont profondément lobées mais pas entièrement divisées en pinnules.
Pinné signifie que les pinnules sont disposées de chaque côté du rachis.
Chaque pinnule peut être divisée en segments plus petits appelés pinnules. Les feuilles à 2 pinnules (bipennées) sont divisées deux fois, tandis que les feuilles à 3 pinnules (tripennées) sont divisées trois fois.
Le mot "ptéridophyte" est dérivé de deux mots grecs : ptéry-, qui signifie ailé, et phyto-, qui signifie plante. Ce nom décrit l'aspect en forme d'aile des frondes caractéristiques de la plupart des fougères.
Chez la plupart des fougères, les feuilles poussent à partir de méristèmes apicaux situés à l'extrémité de chaque fronde.
Les méristèmes apicaux sont des tissus dont les cellules sont capables de se diviser.
Ces cellules sont protégées par des poils, des écailles et la structure en spirale de l'extrémité de la feuille qui se déroule, ce qui donne lieu à la forme particulière de spirale à l'extrémité des frondes de la fougère. Une fois la formation du limbe achevée, la pointe embryonnaire et la structure en spirale disparaissent.
Si tu regardes de plus près le dessous d'une fronde de fougère, tu remarqueras peut-être des taches brunes. Il s'agit d'amas de spores appelés sores (singulier : sorus). Chaque sorus est un ensemble de minuscules sacs de spores appelés sporanges qui contiennent des spores.
Chez de nombreuses espèces, chaque sorus est enfermé dans une fine membrane appelée indusium (pluriel : indusia). Chez d'autres espèces, les sores ne sont pas recouverts d'un véritable indusium et se trouvent plutôt sous les bords enroulés des frondes, appelés faux indusiums. Certaines espèces n' ont pas du tout d'indusia.
Chez certains alliés de la fougère, y compris les prêles, les sporanges sont enfermés dans des strobiles en forme de cônes (singulier : strobilus) à l'extrémité des tiges.
Un strobilus est une unité serrée de feuilles portant des sporanges.
Chez certaines espèces, les sporanges sont produits sur une seule partie de la fronde, tandis que chez d'autres, la fronde productrice de sporanges peut apparaître différente des autres frondes. Les frondes qui produisent des sporanges sont qualifiées de fertiles, tandis que celles qui n'en produisent pas sont dites stériles.
La forme des sores varie d'une espèce à l'autre. Tout comme la forme des frondes, la forme et l'emplacement des sores et des indusies sont importants pour identifier les ptéridophytes.
Le cycle de vie et la reproduction des ptéridophytes
Le cycle de vie et la reproduction des ptéridophytes se caractérisent par une alternance de générations, où les gamétophytes haploïdes et les sporophytes diploïdes se produisent alternativement.
Rappelle que haploïde signifie avoir un seul jeu de chromosomes, tandis que diploïde signifie avoir deux jeux (un de chaque parent).
La phase de sporophyte diploïde est dominante dans le cycle de vie des ptéridophytes. À maturité, le sporophyte diploïde subit une méiose, produisant des spores haploïdes dans les sores sous les frondes. Les spores haploïdes sont si légères qu'elles peuvent parcourir de longues distances portées par le vent.
Dans les bonnes conditions, ces spores germent et produisent de petites plantes haploïdes appelées prothalli (singulier : prothallus).
Lesprothalli sont généralement petits et en forme de cœur, avec un certain nombre de poils ressemblant à des racines, appelés rhizoïdes, qui poussent en dessous.
Certains prothalli contiennent de la chlorophylle et peuvent réaliser la photosynthèse, tandis que d'autres en sont dépourvus et se nourrissent en absorbant des matières organiques en décomposition.
Une fois établis, les prothalli subissent une mitose pour produire les gamétophytes haploïdes mâles et femelles, ou les organes sexuels qui produisent les gamètes (ovules et spermatozoïdes) :
L'archégone est le gamétophyte femelle. Il produit l'ovule, qui contient l'œuf.
L'anthéridium est le gamétophyte mâle. Il produit les spermatozoïdes.
Le spermatozoïde est flagellé, ce qui lui permet de nager jusqu'à l'archégone, où il fécondera l'ovule. Les spermatozoïdes doivent nager sur une couche d'humidité pour atteindre l'ovule. La fusion du spermatozoïde avec l'ovule forme le zygote diploïde (ovule fécondé), qui subit une mitose pour produire le sporophyte diploïde.
Homospore et hétérospore
La plupart des ptéridophytes sont homosporés, produisant des spores de taille égale qui se développent en gamétophytes produisant à la fois des gamètes mâles et femelles. Le cycle de vie dont nous venons de parler concerne les ptéridophytes homosporées.
Cependant, quelques groupes possèdent deux types de spores et sont dits hétérosporés. Les plantes hétérosporées ont deux types de spores: les mégaspores et les microspores.
Lesmégaspores forment les gamétophytes femelles. Les mégaspores stockent également des nutriments pour l'embryon en développement.
Lesmicrospores forment les gamétophytes mâles.
Quels sont les différents types de ptéridophytes ?
Les ptéridophytes sont les plus anciennes des plantes terrestres. Un grand nombre des différents types de ptéridophytes apparus au cours des périodes dévonienne et carbonifère (il y a 419,2 millions à 298,9 millions d'années) sont aujourd'hui éteints.
Les ptéridophytes comprennent deux lignées évolutives distinctes: Lycopodiopsida (lycophytes) et Polypodiopsida (fougères).
Remarque que nous disons "distinctes" : alors que les fougères et les lycophytes sont souvent regroupées dans les ptéridophytes, les chercheurs ont découvert que les fougères sont plus étroitement liées aux plantes à graines qu'aux lycophytes.
Les lycophytes
Il existe environ 1 300 espèces de lycophytes, qui peuvent être subdivisées en trois ordres: Lycopodiales (clubmosses), Isoetales (quillworts) et Selaginellales (spikemosses).
Lesclubmosses sont généralement homosporées et possèdent des gamétophytes souterrains. En revanche, les spikemosses et les quillworts sont hétérosporés et ont des gamétophytes aériens réduits.
Les fougères
Il existe environ 10 500 espèces de fougères, qui peuvent être subdivisées en quatre sous-classes:
Equisetidae (prêles), Ophioglossidae, Marattiidae et Polypodiidae.
Il existe une trentaine d'espèces d'Equisetidae, dont la plupart vivent dans des habitats humides. Leurs feuilles sont généralement réduites en écailles ou en aiguilles, qui ne sont généralement pas photosynthétiques. En revanche, leurs tiges sont segmentées et photosynthétiques. Elles sont généralement homosporées.
LesOphioglossidae se composent de deux sous-groupes de fougères et d'alliés des fougères très peu complexes : Les Psilotales (fougères à disques), qui sont dépourvues de véritables racines et feuilles, et les Ophioglossales (langue de vipère), qui sont des plantes ressemblant à des fougères dont les feuilles sont constituées d'un segment stérile et d'un segment fertile.
Il existe environ 110 espèces de Marattiidae, un ancien groupe de fougères. Les espèces de cette sous-classe ont tendance à avoir de grands rhizomes verticaux avec des bases de feuilles gonflées.
On peut citer comme exemples le pala hawaïen (Marattia douglasii) et la fougère arborescente de Madagascar (Angiopteris evecta).
Avec plus de 10 300 espèces, la plupart des fougères existantes font partie des Polypodiidae. Elles se caractérisent généralement par un rhizome horizontal à partir duquel poussent les frondes et les racines. Les frondes sont généralement enroulées dans le bourgeon et se déroulent à mesure qu'elles mûrissent. Ce développement des feuilles est appelé vernation circinée.
Les fougères épées (également appelées fougères de Boston), les fougères nid d'oiseau et les fougères staghorn sont quelques-unes des espèces de la catégorie Polypodiidae que tu connais peut-être.
Ptéridophytes - Principaux points à retenir
- Lesptéridophytes sont des plantes vasculaires à spores.
- Les spores des ptéridophytes se trouvent en grappes appelées sores sous les frondes.
- Les ptéridophytes sont soit homosporés, soit hétérosporés.
- Laphase sporophytediploïde est dominante dans le cycle de vie des ptéridophytes .
- Les ptéridophytes comprennent deux lignées évolutives distinctes : Lycopodiopsida (lycophytes) et Polypodiopsida (fougères).
Références
- Alexey Shipunov, " 6.2 : Ptéridophytes - les fougères ", Introduction à la botanique, 3 janv. 2019.
- Warren Wagner, Plante vasculaire inférieure | Définition, taxonomie, caractéristiques physiques et faits, Encyclopedia Britannica, 28 sept. 2021.
- Ezcurra Ecological Research, chapitre 14. Ptéridophytes : Ferns and Allies, mai 2020.
- Jack Holt, PTERIDOPHYTA, Biologie systématique BIOL : 202, 17 avr. 2013.
- PPG I, Une classification dérivée des communautés pour les lycophytes et les fougères existantes, Numéro spécial : Systématique et évolution des lycophytes et des fougères, nov. 2016.
- Daniela Dutra Elliott et Paula Mejia Velasquez, Fougères, Botanique à Hawaiʻi, 3 juin 2021.
- Gary Fewless, Ptéridophytes du Wisconsin : Basic Terms, 2022.
- Service des forêts des États-Unis, Structure des fougères, 2022.
- Musée de paléontologie de l'université de Californie, Introduction aux Psilotales : The Whisk Ferns, 2022.
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