Gymnospermes 2BIOS02 09/10

Qu'est-ce qu'un Gymnosperme?

Le gymnosperme (du grec gumnos, "nu" et sperma, "graine") est une plante vasculaire à graines nues. Ces graines ne sont pas enfermées dans des ovaires mais elles sont portées par des feuilles modifiées formant généralement des cônes. Le gymnosperme rentre dans la division des spermatophytes.

Qu'est-ce qu'une plante vasculaire?

Une plante vasculaire est une plante dans laquelle on peut retrouver la présence d'un réseau complexe de tissu conducteur, composé de cellules formant des tubes permettant à l'eau et aux nutriments de circuler dans la plante. La plupart des Végétaux possèdent un tel réseau mais certains en sont dépourvus comme les Bryophytes qui sont des végétaux non vasculaires.

Qu'est ce qu'un spermatophyte?

Un spermatophyte est une plante qui produit des graines. La graine est une apparition très importante dans l'évolution des végétaux. Elle permet à ce que l'embryon soit protégé. Elle peut attendre des années jusqu'à ce que le climat soit favorable pour germer.

Quelle est la structure générale des Gymnospermes?

Les Gymnospermes sont constitués de deux grandes entités ayant un rôle différent:

• L'appareil végétatif: destiné au développement de la plante (nutrition, etc)
• L'appareil reproducteur: destiné à la reproduction

Quelles sont les principales caractéristiques de l'appareil végétatif chez les Gymnospermes?

Chez les Gymnospermes, on trouve trois grandes parties :

• Les racines
• la tige (le tronc)
• la feuillage

• Leurs racines atteignent aussi une grande longueur et prennent également des formations secondaires annuelles.

• conique et verticale qui atteint parfois une très grande hauteur et qui s'épaissit chaque année. Chez des plantes sans graines comme les fougères, la tige ne comporte pas de tissus secondaires capables de produire du vrai bois. En revanche, les gymnospermes produisent du bois, qui permet à la tige de se développer en diamètre pour former un tronc rigide. En dépit d'un système de transport de l'eau et de la sève moins perfectionné que celui des plantes à fleurs, les plus grands arbres connus sont des gymnospermes (séquoias de Californie).

• Les feuilles, quant à elles, peuvent être très réduites, avoir une forme d'aiguille ou d'une fronde composée.

Les feuilles sont généralement très étroites et parcourues par une seule nervure entourée d'un peu de parenchynne et formée de deux petits faisceaux libéro-ligneux très voisins l'un de l'autre; quand elles sont effilées comme celles du Pin et du Sapin, on les appelle des aiguilles. Elles vivent plusieurs années, et comme il s'en forme toujours de nouvelles à chaque printemps, l'arbre reste constamment vert. Leur disposition est variable : elles peuvent être isolées comme dans le Sapin, ou bien fixées deux par deux dans une même gaine comme dans les Pins; chez les Cèdres et les Mélèzes, elles sont disposées par petits bouquets, persistants chez les Cèdres et caducs chez les Mélèzes.

Comme particularités de leur structure, signalons que leur bois primaire (racine et tige) est formé de vaisseaux annelés, spiralés et rayés, tandis que leur bois secondaire est formé presque exclusivement de vaisseaux aréolés ou trachéides, jouant à la fois le rôle de tissu de soutien et de tissu conducteur; chez les Angiospermes ce double rôle est dévolu à deux sortes d'éléments, les fibres et le vaisseaux. Les Cycadales ont surtout des vaisseaux scalariformes. Les rayons médullaires sont toujours très étroits et les vaisseaux du liber n'ont leurs parois transversales criblées que pendant le jeune âge, puis elles deviennent continues; il est vrai que leur sève est claire et peut circuler facilement par osmose; chez les autres plantes-Phanérogames, au contraire, les cribles se bouchent en hiver et s'ouvrent de nouveau au printemps suivant, de façon à assurer la circulation de la sève nourricière, qui est épaisse. Enfin, toutes ces plantes renferment des canaux sécréteurs produisant de la résine; ils s'étendent dans toutes les parties du végétal, depuis les racines jusque dans les feuilles étroites et même dans les fruits : les jeunes pommes de Pin, quand elles sont encore vertes, laissent en effet transsuder facilement leur résine

Le tissu de réserve, qui est la plupart du temps haploïde, se trouve dans la graine. Le xylème (tissu capable de transporter de grandes quantités d'eau et de nutriments depuis le sol jusqu'aux feuilles) est composé de trachéides et de vaisseaux(pour les Gnétophytes).

Quelles sont les principales caractéristiques de l'appareil reproducteur chez les Gymnospermes?

La reproduction chez les Gymnospermes se fait par pollinisation par le vent. Les organes mâles et femelles sont souvent regroupés en cônes et les "fleurs" sont généralement unisexuées. Ils possèdent un sac embryonnaire (gamétophyte femelle) pluricellulaire et un gamétophyte mâle pluricellulaire. Lorsque les fleurs mâles sont mûres, leurs sacs polliniques se fendent et laissent échapper les grains de pollen. Ensuite le pollen, transporté par le vent, entre dans le micropyle de l'ovule, la germination du pollen s'effectue sur le nucelle. Une fois l'ovule fécondé, l'œuf restera restera dans l'endosperme et produira plusieurs embryons (environ quatre). Ensuite un de ces embryons progressera plus que les autres et les digérera. L'embryon continue de croître et devient une graine. La graine contient une tigelle, une radicule, des cotylédons(premières feuilles de la plante) et un bourgeon qui se trouve au centre du cotylédon. Au printemps, lorsque le sol est assez humide, l'eau pénètre dans la graine. celle-ci gonfle et les enveloppes au niveau du micropyle éclatent. La radicule de l'enveloppe s'allonge verticalement dans le sol. La tigelle croît en sens inverse et s'élève à une certaine hauteur au-dessus du sol en entraînant avec elle tout le reste de la graine. Une dizaine de feuilles pousse sur cette tigelle et ce qui reste de la graine tombe sur le sol. La tigelle cesse donc de pousser et le bourgeon, resté inactif jusque là, se développe. La fécondation est le plus souvent simple, c'est-à-dire...

• voir Annexe Gymnosperme 2, 3

Qu'est ce que la pollinisation par le vent?

La pollinisation par le vent ou anémogamie consiste à ce que l'arbre produise de grandes quantités de pollen en espérant que le vent les transporte jusqu'aux gamètes femelles. L'arbre dépense donc beaucoup d'énergie à produire du pollen, mais il n'a pas besoin de façonner de parfums odorants pour attirer les pollinisateurs. C'est la méthode la plus simple de toutes les pollinisations, mais la moins efficace car peu précise contrairement à une pollinisation par les Insectes chez les Angiospermes.

Quelle a été l'évolution du Gymnosperme?

Où trouve-t-on le Gymnosperme dans l'évolution des Végétaux?

Dans l'évolution des Végétaux, il y a tout d'abord les algues vertes ancestrales, puis on retrouve des Végétaux terrestres apparaissant il y a 475 millions d'années, ensuite des plantes vasculaires (il y a 420 millions d'années), enfin des plantes à graines. Dans les plantes à graines, il y a les gymnospermes et les angiospermes.

• voir Annexe Gymnosperme 1

Quand est-ce que le Gymnosperme apparaît-il?

Les gymnospermes apparaissent il y a 360 millions d'années pendant l’aire primaire, au Carbonifère. Ce sont probablement les premières plantes vasculaires à graines. À cette époque, les fougères arborescentes étaient les plantes principales dans le monde végétal. Avec l’apparition des conifères, on peut parler de véritable révolution dans le monde végétal. C’est la première fois qu’une plante dispose d’un système reproducteur aérien, que l’embryon est enfermé dans une graine et que la tige est formée de tissus différenciés (conducteurs, soutiens, sécréteurs).

Quelle est la différence entre un Gymnosperme et un Angiosperme?

Les Angiospermes, plus connus sous le nom de plante à fleurs, sont des Vasculaires à graines qui fabriquent des structures reproductrices appelées fleurs et fruits : contrairement aux Gymnospermes, les graines sont contenues dans des fruits et donc protégées par les ovaires matures. Les Gymnospermes, eux, ont des ovules nu, donc non protégé, et ne possèdent ni fruit ni fleur(exception pour le ginkgo dont l'ovule ressemble à un fruit, mais qui n'est pas protégé).
Le tissu de réserve du gymnosperme est haploïde alors que celui des Angiospermes est triploïde.
La reproduction des Angiospermes se fait par pollinisation par insecte ou entomophilie , c'est-à-dire que les insectes viennent butiner le pollen, puis vont se poser sur d'autres fleurs. La gamète mâle portée par l'insecte fécondera l'ovule de la fleur femelle une fois qu'il se sera posé dessus. Contrairement aux Angiospermes, la reproduction des Gymnospermes se fait par le vent, c'est-à-dire que le vent entraînera la gamète mâle jusqu'à ce que celle-ci se posera sur une l'ovule. On appelle ce processus pollinisation par le vent ou anémogamie.
La fécondation chez les gymnospermes est le plus souvent simple alors que chez les angiospermes, elle est double.

Quels sont les différents embranchements de Gymnospermes?

Il existe quatre embranchements :

• les Ginkgophytes
• les Cycadophytes
• les Gnétophytes
• les Pinophytes ou les Conifères

Les trois premiers embranchements possèdent peu d'espèces. De plus les liens entre ces quatre embranchements sont incertains.

• voir Annexe Gymnospermes 4, 5, 6, 7

Quelles sont les caractéristiques de ces différents embranchements?

1. les Ginkgophytes : Également appelé arbre aux quarante écus, le Ginkgo biloba est la seule espèce actuelle dans cet embranchement. D'origine chinoise, introduit en Europe au milieu du XVIIIe siècle, il n'existe plus à l'état sauvage mais peut être trouvé dans les paysages urbains. Ses feuilles en forme d'éventail deviennent jaunes en automne. Le Ginkgo biloba est également utilisé dans la médecine pour la circulation veineuse par exemple. Il est également utilisé dans les grandes villes, car il est résistant à la pollution.
   C'est un arbre de grande taille au tronc ramifié, à feuilles simples. on le reconnait grâce ses feuilles à nervation dichotomique, bilobées, caduques. Il est dioïque, c'est-à-dire que les deux sexes ne se trouve pas sur le même arbre. Il ne ressemble pas aux autres arbres pour ses gamètes femelles. Son ovule ressemble plus à un fruit. Le ginkgo femelle reçoit du pollen du ginkgo mâle qui après fécondation se transforme en jeune plante. La fécondation a lieu lorsque les ovules sont séparés de la plante mère. Les fruits tomberont qu’ils soient fécondés ou non. La fécondation se fait à nouveau par des grains de pollen qui produisent des tubes polliniques qui libèrent les gamètes ciliés dans la chambre pollinique.
2. les Cycadophytes : Les Cycadophytes sont des arbres pouvant atteindre les 15 mètres et vivent dans les régions tropicales.
   Ce sont des plantes dioïques. C'est-à-dire qu'il existe des plants portant uniquement des cônes mâles et d'autres uniquement des cônes femelles. Ils ont une tige non ramifiée. Les gamètes mâles du cycadophyte sont ciliés et leur tube pollinique ne transporte pas les gamètes. Il existe trois familles dans l'ordre des cycadophytes, et environ 80 espèces. Ils ressemblent par leur port aux fougères arborescentes et aux palmiers. Les gamètes mâles sont pourvus de cils vibratiles. Les fleurs mâles se développent au sommet de la tige, entre les feuilles. Chaque fleur est une petite tige en massue sur laquelle sont fixées un très grand nombre d'étamines. Les fleurs femelles sont constituées de feuilles différentes des Gymnospermes.
3. les Gnétophytes : Les Gnétophytes comprennent une quinzaines d'espèces. Il n'existe qu'une seule famille. Ils vivent dans les régions tropicales d'Amérique. Ils ressemblent très fortement aux Angiospermes à cause de leur reproduction. on le trouve sous forme de sous-arbre.
   Les fleurs mâles sont disposées par petits bouquets et chaque bouquet se compose d'un nombre d'étamines (1 à 8) qui sont pédonculées comme chez les Angiospermes. Les fleurs femelles sont regroupées deux par deux. L'ovule de la fleur femelle se tient droit et est entouré d'une couronne de quatre bractées, qui lui constituent un ovaire.
4. les Conifères (Pinophytes): Les Conifères représentent l'embranchement contenant le plus grands nombres d'espèces de Gymnospermes: on y compte plus de 600 espèces. Apparaissant il y environ 150 millions d'années, on y trouve sept familles de l'ordre des pinales. Les Conifères sont les plus sensibles des Gymnospermes à la pollution. En effet, comme ce sont des arbres qui conservent les mêmes aiguilles plusieurs années de suite, celles-ci sont donc atteintes par la pollution très longtemps. Alors que les arbres feuillus changent leurs feuilles chaque année. Les Séquoias sont les arbres les plus haut du monde. Ils peuvent avoir entre 10 à 12 mètres de circonférence et peuvent atteindre les 120 mètres de haut. Ils ont parfois plus de 4000 ans.
   Les Cyprès peuvent vivre avec les racines dans l'eau. Pour respirer, ils font émerger les racines de la terre.
   Les Conifères sécrètent un poison à travers l'arbre. C'est pour cela qu'il n'y a pratiquement pas de verdure autour du tronc.
   On le trouve sous forme d'arbre et possède des cônes. Ses feuilles sont sous forme d'écaille ou d'aiguilles.
   La plupart des pinophytes sont monoïques, c'est-à-dire que les gamètes mâles et femelles poussent sur le même arbre. Pour féconder l'ovule, le cône mâle libère le pollen qui sera transporté par le vent jusqu'à l'ovule. c'est ce qu'on appelle la méiose Celle-ci devient un embryon une fois fécondé, puis deviendra une graine. La graine mûre tombera sur le sol et germera pour devenir un arbre.

• Annexe avec différents types de Conifères: Mélèze, Arole, Séquoia, Pin, etc...

Références

• "Biologie" 7e édition, Campbell, Chapitre 29.2; 30
• http://fr.wikipedia.org/wiki/Ginkgo_biloba
• http://fr.wikipedia.org/wiki/Pinophyta
• http://www.afd-ld.org/~fdp_bio/content.php?page=angiospermes_gymnospermes&skin=modvi
• http://lesbeauxjardins.com/cours/botanique/9-gymnospermes/classification.htm
• http://www.cosmovisions.com/gymnospermes.htm
• http://fr.wikipedia.org/wiki/Cycadophyte
• http://fr.wikipedia.org/wiki/Gnetaceae
• http://www.larousse.fr/encyclopedie/nom-commun-nom/gymnosperme_nf_Plante_%C3%A0_graines_(spermaphyte),_dont_les_ovules,_puis_les/57089
• http://www.afd-ld.org/~fdp_bio/content.php?page=spermatophytes&skin=modi
• http://www.afblum.be/bioafb/cyclgymn/cyclgymn.htm

1) HABITAT DES GYMNOSPERMES??? ETAGEMENT DE VEGETATION (altitude, latitude), ubac et adret, NOTION de ZONE DE COMBAT

• http://www.afblum.be/bioafb/indienvi/etagvege

2) UTILITE DES GYMNOSPERMES dans la construction

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