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34.1: Introduction à la diversité végétale
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Introduction to Plant Diversity
 
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34.1: Introduction to Plant Diversity

34.1: Introduction à la diversité végétale

From Water to Land

Kingdom Plantae first appeared about 410 million years ago as green algae transitioned from water to land. This land was a relatively uncolonized environment with ample resources. Terrestrial environments also offered more light and carbon dioxide, required by plants to grow and survive.

However, the stark differences between land and sea posed a formidable challenge to early colonizing species prompting many new adaptations that have resulted in the wide variety of plant forms observed today.

One early adaptation was the development of an outer waxy coating, called a cuticle. Cuticles serve to protect plants from desiccation, by trapping moisture inside. However, this adaptation prevented the direct exchange of gases across the surface of plants. As a result, pores developed on the outer surfaces of plants that allowed the absorption of carbon dioxide and release of oxygen.

Additional structures were necessary to facilitate the transport of water and nutrients from soil to the superior portions of the plant. As a result, vascular tissue developed that not only serves to transport water and nutrients to all areas of the plant but also provided structural support as stems grow taller and stronger.

To accommodate reproduction on land, terrestrial plants developed gametangia - reproductive structures that protect gametes and embryos from the harsh environment outside the plant. In males, this structure is called the antheridia, while in females, it is called the archegonia.

Different strategies evolved to facilitate the transport of sperm from the antheridia to the eggs within the archegonia. These include sperm swimming from one structure to the next, being carried by the wind, or being transported by pollinators like bees and birds. The specific mode used is unique to each classification of plants. Following fertilization, eggs are retained within the archegonia to protect and nourish the developing embryo, or sporophyte.

Another major reproductive adaptation was the generation of seeds. Though not all terrestrial plants are seeded, seeds are advantageous for many reasons. Without these structures, plants require moist environments to transport gametes from one place to another. Often in seedless plants, male and female spores are approximately the same size and both travel. However, seeded plants generally contain small male spores adapted to be highly mobile, called pollen grains, which travel to female gametophytes to deposit sperm directly to the egg. Once fertilization occurs, a seed forms that contains the plant embryo and a supply of nutrients.

These adaptations have created plant species well adapted to life in terrestrial environments.

Major Lineages of Plants

Though countless varieties of plants now exist, all can be divided into one of three groups: non-vascular, vascular seedless, and vascular seeded. Non-vascular plants are the most ancestral and least complex, including mosses, liverworts, and hornworts. Next, the vascular seedless plants include ferns and horsetails, and were the first group to evolve a vascular transport system. The last group, vascular seeded plants, includes all remaining species. This group is the most diverse and occupies the broadest range of habitats, and is split into two major sub-groups, angiosperms, and gymnosperms. Angiosperms include all flowering and fruiting plants, with pollen carried by the wind or transported by pollinators. Gymnosperms are non-flowering plants, including conifers, cycads, and ginkgo trees. These species produce bare seeds not protected by fruit and pollen carried by wind.

De l’eau à la terre

Kingdom Plantae est apparu pour la première fois il y a environ 410 millions d’années alors que les algues vertes passaient de l’eau à la terre. Cette terre était un environnement relativement peulonisé avec des ressources suffisantes. Les environnements terrestres offraient également plus de lumière et de dioxyde de carbone, nécessaires par les plantes pour croître et survivre.

Cependant, les différences marquées entre la terre et la mer ont posé un formidable défi aux espèces colonisatrices précoces, ce qui a entraîné de nombreuses nouvelles adaptations qui ont donné lieu à la grande variété de formes végétales observées aujourd’hui.

Une adaptation précoce a été le développement d’un revêtement cireux extérieur, appelé une cuticule. Les cuticules servent à protéger les plantes contre la dessiccation, en piégeant l’humidité à l’intérieur. Cependant, cette adaptation a empêché l’échange direct de gaz à travers la surface des plantes. En conséquence, les pores se sont développés sur les surfaces extérieures des plantes qui ont permis l’absorption du dioxyde de carbone et la libération d’oxygène.

D’autres structures étaient nécessaires pour faciliter le transport de l’eau et des nutriments du sol vers les parties supérieures de la plante. En conséquence, les tissus vasculaires se sont développés qui non seulement servent à transporter l’eau et les nutriments à toutes les zones de la plante, mais aussi fourni un soutien structurel que les tiges deviennent plus grandes et plus fortes.

Pour accueillir la reproduction sur terre, les plantes terrestres ont développé de la gamétangie - des structures de reproduction qui protègent les gamètes et les embryons de l’environnement difficile à l’extérieur de la plante. Chez les mâles, cette structure est appelée l’anthéridie, tandis que chez les femelles, on l’appelle l’archégonie.

Différentes stratégies ont évolué pour faciliter le transport du sperme de l’anthéridie aux œufs dans l’archégone. Il s’agit notamment de la nage du sperme d’une structure à l’autre, d’être transporté par le vent, ou d’être transporté par des pollinisateurs comme les abeilles et les oiseaux. Le mode spécifique utilisé est unique à chaque classification des plantes. Après la fécondation, les œufs sont conservés dans l’archégone pour protéger et nourrir l’embryon en développement, ou sporophyte.

Une autre adaptation importante de la reproduction a été la génération de graines. Bien que toutes les plantes terrestres ne soient pas ensemencées, les graines sont avantageuses pour de nombreuses raisons. Sans ces structures, les plantes ont besoin d’environnements humides pour transporter les gamètes d’un endroit à l’autre. Souvent, dans les plantes sans pépins, les spores mâles et femelles sont à peu près de la même taille et les deux voyagent. Cependant, les plantes ensemencées contiennent généralement de petites spores mâles adaptées pour être très mobiles, appelées grains de pollen, qui se rendent aux femelles gamètes pour déposer le sperme directement à l’ovule. Une fois la fécondation survient, une graine se forme qui contient l’embryon végétal et un approvisionnement en nutriments.

Ces adaptations ont créé des espèces végétales bien adaptées à la vie dans les environnements terrestres.

Principales lignées de plantes

Bien qu’il existe aujourd’hui d’innombrables variétés de plantes, toutes peuvent être divisées en trois groupes : non vasculaires, sans pépins vasculaires et ensemencés vasculaires. Les plantes non vasculaires sont les plus ancestrales et les moins complexes, y compris les mousses, les hépatiques et les hornworts. Ensuite, les plantes vasculaires sans graines comprennent des fougères et des queues de cheval, et ont été le premier groupe à faire évoluer un système de transport vasculaire. Le dernier groupe, les plantes ensemencées vasculaires, comprend toutes les espèces restantes. Ce groupe est le plus diversifié et occupe la plus large gamme d’habitats, et est divisé en deux sous-groupes majeurs, les angiospermes et les gymnospermes. Les angiospermes comprennent toutes les plantes à fleurs et fruitières, avec du pollen transporté par le vent ou transporté par les pollinisateurs. Les gymnospermes sont des plantes non à fleurs, y compris les conifères, les cycades et les ginkgo. Ces espèces produisent des graines nues non protégées par les fruits et le pollen transportés par le vent.


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