Gymnospermae
Gymnospermae
| Règne | Plantae |
|---|---|
| Clade | Tracheophytes |
| Clade | Spermatophytes |
Taxons de rang inférieur
Les Gymnospermes (Gymnospermae, du grec γυμνός / gymnós, « nu » et σπέρμα / spérma, « graine ») sont un groupe de Spermatophytes (plantes à graines) qui comprend les conifères, les cycadales, le Ginkgo et les gnétophytes.
Ce sont des plantes dont l'ovule est nu (non enclos dans un ovaire, à la différence des angiospermes) et porté par des pièces foliaires groupées sur un rameau fertile (cône), sauf chez les Ginkgo, les Cycas et les ifs femelles. Les grains de pollen sont présents dans les cônes mâles (rameau portant de très nombreuses écailles fertiles). Le terme « gymnosperme » est souvent utilisé en paléobotanique pour désigner toutes les plantes à graines non angiospermes. Dans ce cas, pour spécifier le groupe monophylétique moderne des gymnospermes, le terme Acrogymnospermae est parfois utilisé.
La plupart des Gymnospermes sont des conifères (Coniferophyta, ou Pinophyta), tels que les sapins (Abies), les épicéas (Picea), les mélèzes (Larix), les séquoias géants (Sequoiadendron) , les pins (Pinus), les genévriers (Juniperus), les cyprès (ChamaecyparisetCupressus), les ifs (Taxus), ou les thuyas (Thuja). Les cycas et les ginkgos sont également des Gymnospermes, mais appartiennent respectivement aux Cycadophyta et aux Ginkgophyta, et non aux conifères.
Il existe de soixante-quinze à quatre-vingt genres et environ huit cents à mille espèces actuellement, répartis en quatorze familles. Mais il a existé jusqu'à 20 000 espèces. La flore actuelle est principalement représentée par les conifères qui comptent sept familles. On ne rencontre que des plantes ligneuses c’est-à-dire des arbres et des arbustes (on trouve quelques espèces herbacées à l'état fossile). Elles ont un cambium classique bifacial qui va donner vers l'intérieur du xylème et vers l'extérieur du phloème. Le bois est homoxylé (que des trachéides) sauf chez les Gnetales et leurs organes reproducteurs (qui ne sont pas des fleurs) sont toujours unisexués.
Chez les espèces dioïques, les sexes sont séparés alors que chez les espèces monoïques, les structures reproductrices mâles et femelles sont portées par un même pied. Les organes reproducteurs sont localisés au niveau des cônes. Les grains de pollen sont présents dans les cônes mâles et les cônes femelles abritent les ovules qui se transforment en graines chez les conifères et les chlamydospermes. La graine libérée contient un embryon et peut germer lorsqu'elle se pose dans un habitat propice.
Chez les Gymnospermes, la fécondation est simple, c'est-à-dire qu'un seul spermatozoïde féconde l'oosphère. Il s'agit d'une reproduction par siphonogamie, n'ayant pas besoin d'eau. Ce sont des grains de pollen (et non des spores), produits dans les cônes mâles, qui sont disséminés par le vent. Les grains de pollen peuvent voler grâce à deux petits ballonets qu'ils possèdent. Ils sont protégés du milieu extérieur par leur paroi d'exine. Le grain de pollen contient deux cellules : la cellule végétative et la cellule anthéridiale. La cellule anthéridiale se divise l'année suivante en une cellule socle et une cellule spermatogène. La cellule spermatogène se divise en deux et forme alors deux spermatozoïdes. L'ovule est composé d'un nucelle (tissu sporogène), d'un tégument (paroi) et d'une cellule mère. La cellule mère subit des mitoses et donne quatre mégaspores dont trois dégénèrent et une seule se développe en endosperme. La mégaspore restante contient un noyau qui se divise de nombreuses fois, ce qui donne finalement une cellule contenant plusieurs noyaux et une grande vacuole. On nomme cette cellule l'endosperme coenocytique. Cet endosperme évolue ensuite en prothalle[réf. nécessaire] femelle. Ce dernier met en place un archégone dans lequel se retrouve un oosphère. Toujours un seul oosphère par ovule peut être fécondé.
Une fois que tous les éléments précédents sont mis en place, l'année suivante il peut y avoir fécondation. Les grains de pollen arrivent au niveau de l'ovule, puis il y a formation d'un tube pollinique par la cellule végétative, capable d'atteindre l'endosperme coenocytique (le gamétophyte femelle). Ce tube pollinique déverse ensuite ses spermatozoïdes : il y en a deux de formés mais un seul peut féconder. L'un d'entre eux va jusqu'à l'oosphère, contenu dans l'archégone, où se forme le zygote. Ce zygote subit ensuite deux divisions successives qui mènent à la formation de quatre étages de quatre noyaux. À la suite de cela, une différenciation cellulaire s'effectue pour chaque étage de cellule : des cellules du suspenseur, des cellules de la rosette, des cellules ouvertes et des cellules embryonnaires. La particularité des Gymnospermes est qu'ils forment quatre embryons indépendants à partir des cellules embryonnaires, mais seul l'un d'eux se différencie, se développe et produit une graine.
La graine des gymnospermes est composée d'un embryon au milieu, entouré de réserves organiques (l'endosperme) et d'une enveloppe, nommée le tégument, provenant de l'ovule. Cette graine est nue : elle n'est pas enfermée dans un fruit. Elle peut rester en dormance et ne germer que lorsque les conditions sont favorables.
Les Gymnospermes sont surtout abondantes dans les milieux froids où elles sont très largement dominantes, grâce à leur adaptation à la sécheresse et au froid, en particulier leurs feuilles fines et aciculaires[a] (nommées « aiguilles » pour cette raison) qui limitent la surface transpirante de la plante, à cuticule épaisse, à stomates enfoncés dans des puits ou des sillons, grâce aussi à leur endurcissement hivernal (fermeture des stomates, épaississement des tissus) et la permanence du feuillage qui permet au printemps une assimilation rapide sans attendre le développement de nouvelles aiguilles, préjudiciable pour une saison végétative courte[3].
Cette physiologie permet aux plantes de devenir dominantes dans les régions bio-géographiques caractérisées par un climat froid :
Il existe également d'autres types de forêts naturelles, ce sont les forêts édaphiques (liées à la nature du sol), telles que les zones marécageuses du golfe du Mexique où on rencontre le Cyprès chauve (Taxodium) ou bien les tourbières qui peuvent dans certains cas être colonisées par les Pins à crochets.
Il existe également de nombreuses forêts artificielles telles que la forêt des Landes, ou celles de la Méditerranée qui étaient autrefois peuplées par du Chêne vert.
Dès le Dévonien moyen, deux groupes de végétaux, les Lycophytes et les Progymnospermes (Gymnospermes archaïques), acquièrent le port arborescent. Les Gymnospermes sont déjà représentées dans les forêts carbonifères (Cordaitales) où la végétation est dominée par les Ptéridophytes (fougères, prêles…)[4]. Au Permo-Trias marqué par un climat plus chaud et sec, la flore à larges feuilles (Ptéridospermalesoufougères à graines, Cordaitales) fait place à une nouvelle flore cosmopoliteetoligotrophe à Progymnospermes (Ginkgo, Cycadales), à nouvelles Ptéridospermales (Dicroidium (en)) et Ptéridophytes, mais aussi à Gymnospermes avec des Conifères comme Voltzia[5].
Le groupe des Gymnospermes connaît une grande extension et un maximum de diversificationauMésozoïque qui est souvent appelée « ère des Gymnospermes » [6] (simultanément, pour les vertébrés, c'est l'« ère des reptiles » car elle voit l'apogée des Dinosaures, les Gymnospermes et les fougères étant la source principale d'alimentation des dinosaures herbivores)[7], depuis les régions tropicales jusqu'aux habitats plus secs dont s'emparent les conifères et cycadales[8].
Alors que le Crétacé voit l'avènement des Angiospermes, de nombreuses Gymnospermes s'éteignent et sont supplantées dans les régions tropicales, les survivantes possédant probablement l'aptitude physiologique requise pour s'adapter à des habitats xérophytes (feuilles en écaille de Cupressacées adaptées au climat sec, résineux qui constituent les forêts sempervirentes boréale et subalpine grâce à leur adaptation à la sécheresse et au froid, en particulier leurs feuilles fines et aciculaires[a] nommées « aiguilles » pour cette raison)[8].
Aucénozoïque, les principales Gymnospermes modernes se répandent, en occupant leurs habitats actuels (Conifères adaptés au froid et aux sols pauvres, Cycadales dans les régions tropicales, Gingko sauvé de l'extinction par des moines bouddhistes chinois qui les ont élevé dans leurs temples, Gnetales à large répartition mais surtout en climat tropical)[9].
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Gymnospermae |
C'est sans doute Théophraste (v. 374 av. J.-C. – v.286 av. J.-C.) qui, le premier, distingue les Angiospermes des Gymnospermes. John Ray utilise, à la fin du XVIIe siècle, ces différences dans sa classification qui sont les premières tentatives de classification naturelle de l'époque moderne.
Les Gymnospermes comprennent les six ordres en quatre classes :
Il s'agit d'un groupe considéré comme paraphylétique[b], regroupant Cycadophytes, GinkgoalesetConiférophytes avec les Gnétophytes supposées apparentées aux Angiospermes sur des critères morphologiques. Mais les analyses moléculaires les plus récentes attestent plutôt la monophylie du groupe, les seules Gymnospermes plus proches des Angiospermes étant des groupes fossiles. Les Gnétales seraient le groupe frère des Pinales, voire des Pinacées.
Les Gymnospermes sont les arbres de tous les records :
[PDF])
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