Gymnospermes 2BIOS01 11/12

Gymnospermes

Ravens (p.603-606) Campbell (p.627, p.628-629, p.651-652, p.653-654 )

Quelle est l'origine des Gymnospermes?

On ne connait pas réellement l'origine des Gymnospermes. On pense que les premières espèces sont apparues pendant l'ère Mésozoïque (-251 à - 65.5 milliards d'années). À ce moment ils étaient très variés et nombreux. Maintenant il en restent plus que 4 embranchements. Cependant certaines archives géologiques montrent que des plantes aquatiques se sont adaptées et ont acquis des caractéristiques que l'on retrouve chez les vasculaires à graines, les Angiospermes et les Gymnospermes. On constate donc que ces deux types de plantes ont un ancêtre commun. Une supposition est que les plantes aquatiques sont à l'origine des Gymnospermes, qui ont un ancêtre commun avec les Angiospermes, qui ont développé des adaptations leur permettant de mieux se propager sur la planète.

Quel est son étymologie?

Du grec gymnos, qui signifie nu et sperme, qui signifie graine. L'ovule des gymnospermes est donc nue.

Quels sont les caractéristique générales des gymnospermes?

Ce sont des spermatophytes qui ne possèdent pas de fruits, ni de fleurs, mais ils ont des structures qui peuvent produire les fonctions que les fleurs et les fruits ont chez les Angiospermes. Ils ont un système vasculaire, les vaisseaux du bois et du liber. Ce système est une adaptation à l'environnement terrestre, plus précisément aux saisons. Ils peuvent ainsi transporter la sève brute et la sève élaborée dans toute la plante (des fois des arbres très hauts). Le bois, la lignine, sont responsables de la rigidité de l'arbre.

Quels sont les sous-embranchements des Gymnospermes?

Il existe quatre groupes de Gymnospermes: Les Conifères, les Ginkgo, les Gnétophytes et les Cycadales.

Qu'est ce qu'un Ginkgo?

Le Ginkgo est un véritable fossile vivant. C'est le plus ancien arbre avec un ovule. C'est un arbre sacré au moyen-orient.
Son nom vient du chinois (abricot d'argent). Mais ce qu'il semble être un fruit est un ovule nu puisqu'il n'a pas de pépins. Ces arbres sont dioïques.

Quelle est la structure de l'appareil végétatif des Ginkgos?

La ramification des Ginkgos constituée de rameaux longs, portant des rameaux courts. Le feuillage de ces Gymnospermes est caduc, c'est à dire que ses feuilles tombent chaque année, ils ont donc un renouvellement des feuilles annuel. Les feuilles des Ginkgo sont constituées d'un pétiole et d'une limbe assez développé, ce qui les différencie des gymnospermes à aiguilles ou à écailles.

Quels sont les lieux propices au développement de cet embranchement?

Le Ginkgo est l'arbre le plus résistant qui n'ait jamais existé. Il a survécu aux périodes glaciaires, et est maintenant celui qui supporte le mieux la pollution. On peut le retrouver dans tout les continents dans les lieux les plus variés.
L'ovule peut être fécondée, même quand il est déjà tombé de l'arbre. Mais une fois qu'il est fécondé, il doit directement germer.

Qu'est ce qu'un Gnétophyte?

Ces plantes ont une organisation proche de celle des Angiospermes. L'ovule est entouré d'une enveloppe, constituée de deux couches de tissus. Par certaines tendances évolutives, cet embranchement des gymnospermes, a développé des caractéristiques que l'on retrouve chez les plantes à fruits.

Qu'est ce qu'une Cycadale?

La seule espèce, avec les Ginkgos, qui a survécu depuis l'ère secondaire (il y a 200 millions années). Les Cycadales sont dioïques, c'est à dire que chaque arbre produit soit des cônes femelles soit des cônes mâles.

Comment est structuré son appareil végétatif?

Ressemble à un grand palmier avec un cône dressé, chargé de pollen pour le mâle. Et pour la femelle se trouve à la place du cône un nid formé de feuilles duveteuses. Ces feuilles sont chargés d’œufs (ovules).

Quelles sont les caractéristiques des conifères?

Étymologie: Le nom conifère signifie celui qui porte des cônes.

Les conifères représentent l'embranchement le plus important des Gymnospermes. Il est divisé en quatre grandes familles: les Pinacées, les Taxodiacées, les Araucariacées et les Podocarpacées. La majorité des conifères a un renouvellement des feuilles extrêmement lent, il n'est pas annuel, du coup ils continuent leur activité photosynthétique tout au long de l'année, mais cette activité est réduite en hiver. Un seul conifère perd ses feuilles à l'automne, et a donc un renouvellement annuel. C'est le mélèze.
En général ils sont monoïques, ils produisent des cônes mâles et femelles sur le même pied d'arbre. Seul les Araucariacées sont dioïques.
Ce sont les conifères qui ont été les premiers à posséder une graine.

Quels sont les lieux propices au développement des conifères

Les conifères sont des arbres totalitaires. Les épines émettent un poison chimique qui empêche les autres plantes de pousser au pied de leur tronc. Cela empêche aussi les autres organismes, tel les animaux, de vivre dans un endroit de monoculture de conifère, puisqu'ils ont besoin d'une flore polyvalente. Avant, ils étaient présents partout, mais les plantes à fleurs les ont repoussé dans des régions lointaines, peu favorables au développement des autres êtres vivants. Maintenant, les conifères sont très éparpillés autour du globe.
Ces arbres sont aussi très sensibles à la pollution, beaucoup plus que les arbres feuillus, car ils renouvèlent leur épines seulement après quelques années. Ils sont donc surtout présents dans les régions montagneuses froides et tempérées, où il n'y a pas, ou peu, de toxique dans l'air.

Quel est le nombre d'espèces?

Au début c'était les arbres les plus nombreux, mais maintenant l'embranchement des conifères est en forte diminution, il n'y en plus qu'entre 600 et 700 espèces. C'est une tribu végétale primitive. Ils appartiennent au passé et ont pris le rôle d'ancêtres. Tandis que ses descendants, les plantes à fleurs, sont dominantes avec environ 250 000 espèces.
Malgré cette restriction, les conifères restent variés et ont les privilèges de quelques records. Les séquoias, par exemple, sont les plus hauts arbres qui existent. Ce sont des arbres géants qui peuvent avoir jusqu'à 4000 ans. Ils peuvent être de 10 à 12 mètres de large à la base, et être de plus de 120 mètres hauts. La première branche du plus grand sequoia, se situe à environ 45 mètres du sol, elle fait 1,80 de diamètre et 45 mètres de long.
Le plus ancien arbre est aussi un conifère. Son nom est explicite, il s'appelle pinus longaeva (pin à longue vie) . Il se trouve dans dans les montagnes blanches dans la vallée de la mort, East Carolina, à 3000 mètre d'altitude et a atteint l'âge de 4600 ans.
Le plus petit arbre fait moins d'un mètre de hauteur et se trouve au Tibet à 5000 mètres d'altitude. Sa durée de vie est d'au moins 200 ans.
Une espèce vit même dans les bayous en Louisiane. Ce sont des forêts de conifères dont les racines se trouvent sous l'eau. Seulement une pointe dépasse la surface de l'eau.

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

mécanisme cône mâle / femelle
Les conifères sont hétérosporés(monoïques). C'est à dire qu'ils ont deux types de spores qui sont produites, soit dans les cônes mâles de l'arbre, soit dans les cônes femelles. Les cônes mâles contiennent des microsporanges. Ces sporanges produisent des microsporocytes, qui eux génèrent les microspores. Tous ce processus se fait par la meïose. Les microspores ne contiennent qu'un jeu de chromosomes, ils sont donc haploïdes. Ils deviennent des grains de pollen qui portent un gamétophyte mâle. Les gamétophytes mâles produisent les gamètes.
Les graines sont, pour une grande partie des conifères, situées sur la surface des écailles des cônes. Les feuilles femelles produisent des écailles dont chacune porte généralement deux ovules.

Quelles sont les étapes de la reproduction?

Chez la plupart des conifères, quand le vent souffle (anémophile) dans les cônes mâles, un nuage de pollen est émis. Les cônes femelles laissent leurs écailles ouvertes pour que les séquences mâles puissent féconder les ovules au fond des écailles.. Celui-ci est lâché à un moment propice pour la fécondation. Les cônes femelles contiennent des mégasporanges. Par le processus de la meïose, les mégasporanges produisent des mégasporocytes. L’ovule est une transformation des mégaspores, à l'intérieur s'y trouvent les gamétophytes femelles qui sont fécondées par les grains de pollen. Un des grains de pollen entre dans le mégasporocyte, germe et forme un tube pollinique. Les mégasporocytes se divisent par la meïose et produisent quatre cellules, dont une seule survit et devient un mégaspore. Le gamétophyte femelle est à l'origine de l'oosphère. Tout ce processus est extrêmement lent. Pendant ce temps les spermatozoïdes se sont développés. La fécondation à lieu lorsque le noyau du spermatozoïde s'unit à celui de l'oosphère. Une fois que l'ovule est fécondée, Une fois fécondés, les écailles des cones femmelles brunissent et se ferment, en fonction du taux d'humidité dans l'air ambiante, pour protéger l'ovule qui s'est transformée en graine. La graine est l'embryon, le bébé sapin. Une fois l'embryon s'est fortifié, et devient mature ces écailles se ré-ouvrent et l'embrillon est laché au sol. Il est attaché à une sorte d'aile qui lui permet de parcourir des plus grandes distances. Chez certains conifères, la graine tombe de l'arbre, protégée par le cône. Premièrement c'est contre des éventuels prédateurs. Deuxièmement c'est pour éviter que les graines tombent toutes au même endroit, et aussi pour éviter la déshydratation.Les Conifères ont alors deux stades alternés lors de la reproduction. Une phase haploïde et une phase diploïde. La phase la plus importante est la diploïde, c'est là que les spores sont produits par la mitose.
Le cycle de développement est donc continu, il se repète chaque année de la même manière. Son mode de reproduction est le pollen.

cf. annexe

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

Dans toutes les structures des conifères, il y a des canaux résinifères qui transportent la résine, un liquide de réparation. Vers la fin de l'été et le début de l'automne, tout processus, qui permet la division cellulaire ou de former de nouveaux organes, cesse chez ces arbres. Ils font aussi de nombreux changements chimiques afin que leurs tissus vivants puissent mieux résister au froid. Pour survivre le conifère nécessite un taux d'humidité dans l'air qui est propice à chaque genre.

Comment sont structurés les racines?

Leurs racines peuvent atteindre de très grandes longueurs. Mais elles sont plutot superficielles due à leur présence dans des régions rocheuses où il est difficile d'aller en profondeur avec les racines.

Quelle est la morphologie du tronc?

Les conifères ont un seul tronc droit qui peut devenir très long (monopodial). Les branches partent latéralement du tronc. L'écorce est faite d'un bois tendre. Les tissus qui composent le bois primaire et le bois secondaire ont un rôle de tissus de soutien et de tissus conducteur. Sur un conifère il peut y avoir plusieurs types de rameaux, ceux-ci peuvent être longs, courts et nains.

A quoi ressemblent les feuilles?

Leurs feuilles sont composées d'une seule nervure qui est un tissu conducteur primaire parcourant le limbe et le pétiole. La plupart des conifères ont le feuillage qui persiste toute l'année. Il y a deux types de feuilles chez les conifères, elles peuvent soit être en forme d'écailles aplaties, soit en forme d'aiguilles. Elles ont une longueur de 2 à 400mm et sont d'une couleur vert foncé pour mieux absorber la lumière du soleil en altitude. En hiver le feuillage de certains conifères qui persiste toute l'année peut, en cas de nécessite, se refermer pour se protéger du froid ou du sec.

Qu’est-ce qu'un cône?

Le cône est chez les conifères, l'organe portant des gamètes mâles (spermatozoïdes) et / ou femelles (ovules), c'est la ramille fertile de l'arbre. Sa forme est en général ligneuse. Les Gymnospermes peuvent soit être dioïques, soit monoïques.

Qu'est-ce un ovule?

L'ovule est le gamète femelle. C'est lui qui se transforme en graine une fois fécondé par le gamète mâle. L'ovule est composé de tissus, qui n'ont pas un rôle protecteur, il est donc nu (caractéristique des gymnospermes), mais qui enferment un liquide pour le futur embryon. Il ne contient pas de réserves alimentaires tant qu'il n'est pas fécondé, cela lui permet d'économiser des ressources. Contrairement à l'ovule, qui lui doit être fécondé dans un certain laps de temps, la graine peut, s'il faut, attendre des années avant de germer.
Au cours de l'histoire, les ovules diminuent de taille, ceci est aussi un moyen d'optimaliser la gestion de l'énergie.

Quelles sont les innovations apportées par les Gymnospermes?

Chez les Gymnospermes une grande innovation a été apportée: le système de gamètes n'est plus véhiculée par l'eau, mais par un système aérien. C'est cette innovation qui a permis aux végétaux de s'affranchir de l'eau. Avant cela, la reproduction des plantes terrestres, Les Bryophytes et les Ptéridophytes, était toujours dépendante du milieu aquatique. Ceci montre donc que les Gymnospermes ont été les premières plantes qui étaient capables de vivre dans des lieux secs, tant qu'il y avait le taux d'humidité que chaque plante nécessite.
Ces plantes ont aussi été les premières à avoir une graine. Ce qui est une adaptation logique puisqu'ils ont du s'adapter au nouvel environnement. Cet environnement est un milieu moyennement humide où il n'y a pas l'eau pour transporter les gamètes sexuelles. La graine est composée d'un spermoderme, d'un embryon et de réserves nutritives. Elle est en général nue (d'où son nom - voir ethymologie des gymnospermes). Mais après la pollinisation se forme une enveloppe autour de la graine. Elle est faite de tissus sporophytiques et a pour rôle de protéger l'embryon.
En parallèle avec l'apparition des ovules, va l'invention de la graine.
Du moment qu'une plante possède soit un fruit ou une fleur, c'est n'est plus un Gymnosperme, mais un Angiosperme.

Qu'est ce qu'il a déclenché ces changements?

Ces changements ont été déclenchés pour des raisons environnementales, c'est à dire que ce sont des adaptations à un mode de vie différent, mais surtout qui permettent de mieux coloniser la planète. Il y a environ 200 millions années un assèchement des climats a eu lieu. Ces innovations ont été sélectionnées par les nouvelles circonstances et ont permis une meilleure adaptation au milieu.
Les plantes terrestres antérieures aux gymnospermes, ont une dispersion de basse efficacité. La présence des graines anémophiles, qu'on peut facilement séparer des écailles, augmente la zone de propagation. L'enveloppe est apparue, car les plantes sont devenues sédentaires.
Pour disperser les graines à d'autres endroits, l'enveloppe et la présence d'une aile jouent un rôle essentiel. Elle permet à la graine de voler dans les airs et ainsi de changer d'endroit. L'enveloppe a aussi un rôle protecteur. Elle empêche la dessiccation des graines, par exemple à l'intérieur du cône d'un conifère.

Quelles sont les impacts de ces innovations?

Comme cela a été dit auparavant, les Gymnospermes sont les premières plantes terrestres dont la reproduction n'est pas dépendante de l'eau. Cela ne veut pas dire qu'ils n'ont pas besoin d'eau du tout, mais que leur propagation n'en nécessite pas. Avant, il y avait déjà des plantes terrestres, les Bryophytes et les Ptéridophytes, dont la reproduction était toujours dépendante du milieu aquatique.
Cette indépendance des Gymnospermes a pour conséquence qu'il y a de la faune et de la flore qui a pu se développer et se propager sur la terre, même à des endroits qui avant étaient moins inaccessibles aux plantes. Tout ce qui suit les Gymnospermes, a pu surgir grâce aux innovations faites par ces colonisateurs terrestres, et les influences que celles-ci ont fournis à l'environnement, comme par exemple l'ombre qui a permis aux plantes sensibles à la lumière à se développer.
L'humain, et tout son écosystème, est dépendant des plantes et leur doit son apparition. Les Gymnospermes ont donc contribué à l'apparition de l’espèce humaines.

Sources:

Origine Gymnospermes

Origine Gymnospermes

Innovation Gymnospermes

Compositon d'une graine

(pp.16-20) Système vasculaire

Conifères

Film Conifères

Système végétatif Ginkgo

Système végétatif des Conifères

Conifères

Morphologie des conifères

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