Ptéridophytes 2BIOS02 11/12

Qu'est-ce qu'un Ptéridophyte

Comment définir un Ptéridophyte ?

Les Ptéridophytes sont des plantes vasculaires qui ne produisent pas de graines ce qui les différencie des Gymnospermes et Angiospermes. Les plantes vasculaires sont des plantes qui ont un réseau complexe de tissu conducteur, ce réseau permet à l'eau et aux nutriments de circuler dans toute la plante.

Ces plantes sont aphanérogame (sans fruits, ni graines). Elles constitueraient la première classe des plantes végétales terrestres et seraient apparues il y a environ 420 millions d'années (au Dévonien) à partir de plantes terrestres primitives. Elles sont extrêmement bien adaptées à la vie terrestres et constituaient d'immenses forêts, mais lorsque les Gymnospermes sont apparus les Ptéridophytes ont dû petit à petit laisser la place à ces vasculaires à graines qui étaient beaucoup mieux adaptées. (Ceux-ci ont également dû plus tard laisser place aux Angiospermes.)

Quel est l'étymologie du mot "Ptéridophyte" ?

Son étymologie vient du grec, pteron = aile, et phuton = plante.

Dans quel milieu vivent les Ptéridophytes?

Les ptéridophytes, ce sont des plantes hydrophiles qui vivent dans des milieux humides et certaines sont aquatiques.

Quelles sont les plantes qui composent le groupe des Ptéridophytes ?

Les ptéridophytes se composent des quatres grands groupes de plantes : les Fougères, les Prêles, les Psilotes ainsi que les Lycophytes.

Quelles sont les caractéristiques des Lycophytes ?

Cet embranchement n'est plus que composé par l'ordre des Lycopodinées. Les autres ordres ont disparu avec le temps. Les Lycophytes géants ne se trouvent plus que sous forme fossile et il ne reste que les petites espèces de Lycophytes. Ces vasculaires aspermes de petite tailles ressemblent à des mousses avec une racine. Ils ont une tige très courte avec des feuilles placées en spirale tout le long de celle-ci. Il n'y a qu'un seul sporange sur les feuilles.

Comment différencier les Psilotes, les Prêles et les Fougères ?

Les Psilotes psilotum nudum font partie du groupe des Vasculaires aspermes,c'est-à-dire qu'elles contiènnent un système de vaisseaux au niveau de la tige, ce qui permet le transport de l'eau et des nutriments. Les Psilotes ont la caractèristique particulière d'être dépourvue de racines et de feuilles véritables.Ils font partis du genre homosporés: ils produisent des pores qui engendrent des gamétophytes bisexués qui poussent sous terre et qui mesure environ un centimètre.

Les Prêles font partis du genre homosporés, tout comme les Psilotes. Ces plantes possèdent des tiges fertiles non photosynthétiques et des tiges végétatives photosynthétiques distinctes. Le prêles sont aussi appelées Arthrophytes(plantes à articulations), car leurs tiges présentent des articulations. Pour ces plantes la tige est le principal organe de la photosynthèse.

Les fougères ont des tailles très variées, elles peuvent être minuscules ou très grands. Contrairement aux Psilotes et aux Prêles, elles contiennent des feuilles que l'on nomme frondes. Ces feuilles possèdent des sporanges qui produisent des spores qui vont être nécessaires à la fécondation. Certaines espèces produisent plus d'un billion de spores au cours de leur vie.

Notre étude du groupe des Ptéridophytes se focalisera sur l’appareil végétatif et reproducteur des Fougères.

Comment se déroule la croissance chez les Ptéridophytes ?

Lors de la croissance chez une fougère, les extrémités des feuilles vont s'enrouler autour du bourgeon. Cette structure s'appelle la crosse. Cette dernière sert de protection contre tous les dangers de l'extérieur et ne s'ouvrira qu'à la dernière étape de la croissance de la fougère. Contrairement aux plantes évolués qui poussent par les racines, la croissance chez une fougère se déroule de haut en bas. Par conséquent si l'on coupe une fougère, elle s'arrêtera de pousser à l'endroit de la coupure.

Quelles sont les structures qui composent l'appareil végétatif des Fougères?

L'appareil végétatif des fougères comporte tige, feuilles et racines. L'appareil végétatif aérien comporte des frondes munies de nervures représentants les vaisseaux. Ses frondes poussent vers le haut à partir d’une tige "souterraine" appelée rhizome (appareil racinien). Cette tige est munie de racines filiformes pour l'approvisionnement d'eau ainsi que des sels minéraux. Ce rhizome contient aussi un organe de réserve pour l'amidon et un autre organe de propagation. La pluspart de ces structures forment le sporophyte. Les fougères sont capables de s’étendre très rapidement. En effet, la croissance du rhizome se fait par l’une des extrémités, celui-ci va se fragmenter, chaque fragment va donner naissance à un nouvel individu et laisser la possibilité aux frondes de se développer rapidement. L'appareil végétatif aérien des Fougères apparait donc comme plus développés que l'appareil racinien.

La présence d’un réseau complexe de tissus conducteurs est une innovation majeure chez les fougères par rapport à ces ancêtres. En effet, ce réseau permet à l’eau et aux nutriments de circuler dans la plante. Grâce à ce réseau, les fougères n’ont plus besoin de vivre dans l’eau meme si elles restent dépendantes à celle-ci pour la reproduction. De plus, une couche cireuse appellée cuticule qui se trouve à la surface des tiges et des feuilles, cette couche évite le dessèchement de la plante ceci améliore donc l'adapatation à la vie terrestre. La cuticule empèche le dioxyde de carbon de rentrer, le dioxyde rentre alors par les stomates, pores présents dans l'épiderme des végétaux, qui permettent les échanges gazeux entre la plante et l'air extérieur.

Il y a deux types principaux de vaisseaux conducteurs, les vaisseaux de xylène et les tubes de phloème. Les vaisseaux de xylème permettent la circulation de la sève brute, composée d’eau puisée dans le sol et de sels minéraux, de l’appareil racinien à l’appareil aérien. Tandis que les tubes de phloème permettent la circulation de la sève élaborée, composée d’eau et d'assimilas obtenu par la photosynthèse, de l’appareil aérien à l’appareil racinien. Ces tissus conducteurs forment une anatomie très simple.

La reproduction chez les Ptéridophytes

Quelles sont les structures qui composent l'appareil reproducteur des Fougères ?

L'appareil reproductif d'une fougère est situé sous les frondes, donc "dissimulé". C'est donc un végétal cryptogramme. Ces points situés sous les frondes sont des sores. Chaque sore représente un amas de sporanges. Ces sporanges contiennent les spores (issues de la méiose) qui donneront naissance à un gamétophyte, ce mode de développement est appelé alternance de générations.

La reproduction chez les Fougères passe par l'alternance des génération ce qui signifie qu'une génération haploïde (1n) s'alterne avec une génération diploïde (2n), qui va s'alterner avec une génération haploïde (1n) et ainsi de suite.

Que signifie le terme alternance des générations ?

La production sexuée met en œuvre deux processus fondamentaux: la méiose et la fécondation.

La reproduction, chez tous les êtres vivants s'effectue par conjugaison de deux gamètes en un œuf ou par un zygote. C'est le développement de cet organisme qui donnera un nouvel individu.

Ainsi on distingue dans le cycle évolutif d'un être vivant, deux phases alternantes.

• La première est l'haplophase comprenant l'ensemble des générations cellulaires haploïdes. Elle commence à la méiose et s'achève lors de la conjugaison des gamètes. L'union de gamètes haploïdes produisent un zygote diploïdes. Aussi appelée syngamie.
• La deuxième est la diplophase comprenant l'ensemble des générations cellulaires diploïdes. Elle commence par la conjugaison des deux gamètes et se termine par la méiose.

Chez les ancêtres des Vasculaires, les cycles de développement étaient caractérisés par des gamétophytes et des sporophytes de taille à peu près égale. Toutefois, chez les Vasculaires actuelles, le sporophyte (diploïde) est la forme la plus volumineuse et la plus complexe dans l’alternance de génération. Ainsi les Fougères feuillues que nous connaissons bien sont des sporophytes.

Il faut donc s'agenouiller, ouvrir grands les yeux et fouiller le sol avec beaucoup de délicatesse pour trouver des gamétophytes de Fougères, qui sont de minuscules structures qui croissent à la surface de sol ou sous terre. C'est le même cas pour une algues.

Comment se déroule le cycle de développement d'une fougère ?

Comme dit précédemment, le cycle de développement d'une fougère typique alterne entre une phase diploïde caractérisée par les Sporophytes et une phase haploïde caractérisée par les Gamétophytes.

On observe, sur les faces inférieures des feuilles de fougères qualifiés de frondes, des petites amas qui, examinés à la loupe, révèlent être un ensemble de petits points bien apparents. Chacun d'eux est un sporange, "boite à spores". Les sporophytes produisent des sores sur ces faces inférieures des frondes. Aux cours de leur développement, un revêtement transparent: l'indusie vient protéger les sores. Par rapport aux cellules mères qui ont donné naissance aux spores par méiose dans les sporanges, ces spores sont haploïdes et ne possèdent donc que 1n chromosomes. Avec le temps, la paroi du sporange se brise et les spores tombent sur le sol. Portés par le vent, ils germent si l'humidité est suffisante. Ils donnent vie à une lame verte, qui ressemble à un cœur, appelé prothalle: c'est le gamétophyte. Sur cette structure vont se former des Anthéridies, porteurs d'Anthérozoïdes, et des Archégones, chacune porteuse d'une Oosphère.

Les Archégones seront atteints par des Anthérozoïdes nageurs et fusionneront avec l'Oosphère d'une taille bien supérieure à la leur.

Grosse, fixés et protégés; tels sont tous les caractéristiques de l'Oosphère. Les Anthérozoïdes nagent vers les Archégones et l'Oosphère, la fécondation à lieu, les gamètes des deux sexes fusionnent et maintenant le zygote (2n) se développera pour donner vie une nouvelle fougère adulte (cycle).

À ce stade, les Anthérozoïdes sont tous ciliés et nageurs, et la fécondation ne peut se faire qu'en présence d'eau. C'est pour cela que les fougères sont toutes proches de points d'eau. Elles sont dépendantes, en terme de reproduction, de la présence d'eau.

La reproduction d'une fougère:

Une prothalle unique en forme de cœur porte à la fois les Anthéridies et des archégones. La fécondation se fait par les Antérozoïdes ciliés.

Comment se nourrissent les Fougères ?

Les fougères appartiennent au règne des plantes. Elles sont donc autotrophes: ce sont des organismes capables de créer leur propre matière organique à base d'éléments minéraux en utilisant la photosynthèse. Ce qui signifie qu'elles se développent et se nourrissent à l'aide de ce processus.

Qu'est-ce que la photosynthèse ?

La photosynthèse est une réaction biochimique qui a lieu chez les plantes.

Quelle est le rôle de la photosynthèse ?

Le rôle de la photosynthèse est de créer de l'énergie (sous forme de glucide) à partir de l'énergie lumineuse provenant du soleil.

Quel est le mécanisme de la photosynthèse ?

La vie sur terre existe grâce aux rayons du soleil. Les chloroplastes captent l’énergie lumineuse puis la convertisse en énergie organique. Ceci est le principe de photosynthèse qui a lieu dans les chloroplastes qui contiennent de la chlorophylle. Cette dernière donne la couleur verte aux plantes.

En présence de la lumière, les chloroplastes produisent des molécules organiques (glucides) et du dioxygène à partir de carbone et d’eau.

6 CO2 + 6 H2O + énergie lumineuse ---> C6H12O6 + 6 O2

La photosynthèse se divise en deux étapes distinctes mais dépendantes l’une de l’autre:

- la phase lumineuse car elle nécessite de la lumière et qui a lieu dans la membrane des thykaloïdes

- la phase obscure qui ne nécessite pas de lumière et qui a lieu dans le stroma. (Cycle de Calvin).

Sources

http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/biologie-4/d/haploide_4491/

http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/biologie-4/d/diploide_132/

http://bio.m2osw.com/gcartable/reproduction/meiose.htm

http://www.cosmovisions.com/antheridies.htm

http://www.didier-pol.net/3ftfougere.htm

http://www.ecologie.re/index.php?option=com_content&task=view&id=17&Itemid=30

http://www.afd-ld.org/~fdp_bio/lexique.php?page=lexique_liste&skin=home

http://www.futura-sciences.com/fr/definition/t/biologie-4/d/autotrophe_4552/

Cours de Biologie (M.Zimmerli)

Campbell (7ème édition)