végétal, règne (faune & Flore).

végétal, règne (faune & Flore). 1 PRÉSENTATION végétal, règne, ensemble des êtres vivants pluricellulaires capables de réaliser la photosynthèse grâce à la présence de chlorophylle. À ce jour, près de 290 000 espèces de végétaux ont été décrites (mais de très nombreuses, en particulier dans la forêt amazonienne, restent encore à découvrir). On les classe en deux groupes : o les thallophytes, organismes primitifs constitués par un « thalle «, n'ont ni racines, ni tiges, ni feuilles -- ce sont les algues ; o les cormophytes, plus évolués, sont constitués par un ensemble de rameaux feuillés appelé cormus. Ils sont représentés par les bryophytes (dont les mousses), les ptéridophytes (les fougères) et les spermatophytes, ou spermaphytes (ou encore plantes à graines). Les champignons, longtemps considérés comme appartenant au règne végétal, sont aujourd'hui regroupés dans un règne qui leur est propre en raison de différences de structure cellulaire et de mode de nutrition. Les végétaux ont colonisé la quasi-totalité des milieux terrestres, à l'exception des zones polaires et des déserts extrêmes. On les rencontre aussi en eaux douces et en mer. Leur aspect est très variable, depuis les mousses, à structure simple et de petite taille, qui exigent un contact direct avec l'eau pour se développer, jusqu'aux arbres géants tels les séquoias, capables de conduire l'eau et les substances dissoutes jusqu'à plus de 100 m de hauteur, grâce à un système complexe de vaisseaux conducteurs de sève. Les végétaux terrestres forment l'essentiel de la biomasse, c'est-à-dire la quantité de matière vivante présente pour une surface déterminée. Ainsi, dans une forêt d'Europe occidentale, la biomasse végétale est de l'ordre de 150 t par hectare (à titre comparatif, celle des animaux ne dépasse pas 500 kg, soit 300 fois moins). 2 CARACTÈRES DISTINCTIFS Les végétaux, comme les animaux, sont des organismes dits eucaryotes : leurs cellules possèdent un noyau vrai, c'est-à-dire que leur matériel génétique (ADN) est entouré, à l'intérieur de la cellule, par une double membrane. Les cellules végétales, comparées aux cellules animales ou à celles des champignons, ont la particularité d'être entourées d'une paroi plus ou moins rigide formée notamment de cellulose (chez les animaux, une telle paroi cellulaire n'existe pas ; chez les champignons, elle est constituée principalement de chitine, une substance que l'on retrouve aussi chez les insectes). Les végétaux possèdent généralement de la chlorophylle, un pigment qui donne leur couleur verte aux feuilles. Cette chlorophylle permet la photosynthèse, rendant les végétaux capables de produire eux-mêmes leurs constituants : ils sont dits autotrophes (du grec auto, « soi « et trophê, « nourriture «), par opposition aux animaux, hétérotrophes. Les végétaux partagent cette capacité à réaliser la photosynthèse avec un certain nombre de protistes (organismes unicellulaires eucaryotes), les algues unicellulaires, qui possèdent chlorophylle et chloroplastes. Au cours de l'évolution, quelques rares végétaux ont cependant perdu tout ou partie de leur chlorophylle. Devenus hétérotrophes, ils doivent trouver des éléments carbonés déjà élaborés. Certains, comme le gui, la cuscute, l'orobanche ou la rafflésie, vivent en parasites aux dépens d'autres plantes. D'autres s'installent sur des amas de feuilles mortes ou des débris végétaux en décomposition, où ils trouvent leur nourriture. Ce sont les saprophytes (du grec sapros, « pourri « et phuton, « plante «), qui comptent beaucoup d'orchidées. 3 DIFFÉRENTS GROUPES VÉGÉTAUX 3.1 Algues Toutes les algues sont des organismes pluricellulaires, les trois groupes principaux étant les algues vertes (chlorophycées), les algues brunes (phéophycées) et les algues rouges (rhodophycées). 3.2 Cormophytes Les cormophytes rassemblent tous les végétaux plus évolués que les algues. 3.2.1 Bryophytes Les bryophytes réunissent environ 20 000 espèces, dont les mousses, les hépatiques et les anthocérotes. Ces plantes, dépourvues de vraies racines, possèdent des tissus conducteurs de sève, dont la structure rudimentaire est différente de celle des véritables vaisseaux conducteurs. Les bryophytes sont donc des plantes non vasculaires qui vivent dans des milieux humides, où elles absorbent l'eau par toute leur surface. Les bryophytes présentent un cycle reproducteur faisant intervenir une alternance de génération. Ainsi, chez les mousses, la plante feuillée représente le stade reproducteur. Sur cette dernière apparaît une tige grêle, la soie, qui se termine par une capsule dans laquelle se forment des spores. Ce stade est le sporophyte (stade asexué). 3.2.2 Plantes vasculaires Les autres cormophytes se distinguent des bryophytes par la possession de véritables racines et par la présence de tissus conducteurs formés de vaisseaux, dont le rôle est de véhiculer la sève. Ce sont des plantes vasculaires, ou trachéophytes. La sève brute, composée d'eau et de sels minéraux dissous absorbés par les racines, circule dans les vaisseaux du xylème ; la sève élaborée, enrichie par les produits de la photosynthèse, circule des feuilles vers les tiges et vers les racines dans les vaisseaux du phloème. Voir aussi tissu (biologie). Alors que le pied feuillé des mousses représente la génération sexuée (gamétophyte), le pied feuillé des plantes vasculaires représente la génération asexuée (sporophyte). Les fougères produisent des spores, tandis que leurs cellules sexuées sont produites par un organisme indépendant et de petite taille, le prothalle. Les plantes vasculaires se subdivisent encore en deux groupes : les ptéridophytes et les phanérogames. 3.2.2.1 Ptéridophytes Les ptéridophytes ou cryptogames vasculaires (10 000 espèces) comprennent des végétaux aussi divers que les fougères, les prêles, les lycopodes, les sélaginelles ainsi qu'un grand nombre d'espèces fossiles, abondantes à l'ère primaire. 3.2.2.2 Phanérogames Chez les phanérogames, ou spermatophytes, le gamétophyte, de plus en plus petit, est inclus dans le sporophyte, sur lequel a lieu la reproduction sexuée. On admet que cette évolution a permis aux végétaux de réduire peu à peu leur dépendance vis-à-vis de l'eau et de coloniser le milieu terrestre. Les phanérogames sont divisés en gymnospermes (plantes à graines nues) comme le pin, le sapin et autres conifères, et en angiospermes (plantes à graines enfermées dans un fruit). Ces dernières, qui dominent largement le monde vivant, sont les véritables plantes à fleurs. 4 PHYSIOLOGIE VÉGÉTALE 4.1 Chlorophylle Tous les végétaux possèdent des pigments, le principal étant la chlorophylle, dont il existe plusieurs types. Cette dernière est localisée dans certains organites cellulaires, les chloroplastes, qui ont généralement l'aspect de lentilles. Chez les plantes à fleurs, ils peuvent atteindre 10 m de diamètre. Chez les algues, ils se présentent sous des formes variées, par exemple en ruban, chez la spirogyre. La chlorophylle « a « se trouve chez tous les végétaux ; la chlorophylle « b « seulement chez les cormophytes et les algues vertes ; et les chlorophylles « c « et « d « chez les algues brunes et rouges. 4.2 Organes végétaux Les organes des plantes ne sont véritablement différenciés que chez les plantes à graines. Ce sont les feuilles, les tiges et les racines. Les fleurs sont les organes reproducteurs des angiospermes. Les organes végétaux sont constitués de différents types de tissus : le phloème et le xylème (tissus conducteurs) pour les tiges et les racines, les parenchymes palyssadique et lacuneux pour les feuilles (tissus de remplissage), etc. Il existe également des tissus de protection (épiderme et cuticule) et de soutien (mésenchyme et sclérenchyme). Voir tissu (biologie). 4.3 Croissance et différenciation Les processus de croissance et de différenciation sont sous le contrôle de divers facteurs tant externes (lumière, gravité, etc.) qu'internes (hormones végétales), et dont l'action est d'ailleurs souvent corrélée. 4.3.1 Facteurs externes La lumière, tout particulièrement, joue un rôle considérable dans la vie d'un végétal. L'alternance régulière des jours et des nuits et ses variations au cours des saisons, qui constitue la photopériode, déclenche chez les végétaux (ainsi que chez certains animaux comme les insectes) des réactions dont l'ensemble constitue le photopériodisme. Ce phénomène est impliqué, entre autres, dans le déclenchement de la floraison. Tous les végétaux ne réagissent cependant pas de la même façon à la lumière. À côté de végétaux indifférents à la longueur du jour, comme la tomate et le maïs, il en existe qui ne fleurissent que lorsque la durée du jour est longue et supérieure à une certaine valeur, la période critique. Ce sont des espèces qui, comme le blé ou l'iris, fleurissent au printemps. Certains ne fleurissent qu'en jours courts, donc en automne, comme le chrysanthème. Mais d'autres facteurs externes, telle la température, sont également impliqués dans le déclenchement de la floraison, phénomène complexe s'il en est. Cette propriété est exploitée en horticulture : en jouant sur l'éclairage dans les serres, on peut faire fleurir des plantes à l'époque de l'année où la vente est la plus importante. C'est le cas du chrysanthème, acheté traditionnellement pour la fête chrétienne de la Toussaint. De la même manière, la germination des graines peut être obtenue, chez certaines plantes comme le blé d'hiver, par exposition des semences à de basses températures, de l'ordre de 1 °C, pendant un mois. Cette technique est la vernalisation. 4.3.2 Facteurs internes Ce sont les hormones végétales, parmi lesquelles les plus importantes sont l'auxine (hormone de croissance) et les gibbérellines (qui, par exemple, participent au contrôle de la germination des graines). 4.4 Reproduction 4.4.1 Propagation asexuée La propagation asexuée, encore appelée multiplication végétative, est une forme de reproduction, réalisée sans l'intervention de l'appareil reproducteur et, chez les plantes supérieures, sans formation de graines. Certaines algues, mousses et hépatiques produisent des « propagules «. Ces petits organes, formés d'un amas de quelques cellules chlorophylliennes, se détachent de la plante mère, et redonnent chacun un individu complet. Quelques végétaux supérieurs, comme le fraisier, produisent des stolons. Ce sont de longues tiges grêles, dépourvues de feuilles, qui partent du pied de la plante et se terminent par un bourgeon. Quand l'extrémité d'un stolon prend contact avec le sol, elle s'enracine. Le bourgeon terminal produit alors un nouveau pied, tandis que, peu à peu, le reste du stolon meurt. D'autres plantes (framboisier, églantier) élaborent des drageons, tiges issues de bourgeons développés sur des racines, qui donnent également de nouveaux individus. Le marcottage se produit quand une tige feuillée banale touche le sol et que des racines se développent au point de contact (c'est le cas de la ronce). La multiplication végétative peut encore se faire par formation de bulbilles, bourgeons aux feuilles minuscules gorgées de réserves. Les bulbilles se détachent de la plante mère, et chacune produit un nouvel individu complet. Ces bulbilles, selon les plantes, se développent à l'aisselle des feuilles (jacinthe), sur le pourtour des bulbes (glaïeul), à la base des tiges (saxifrage), etc. Des bulbilles peuvent même commencer à se développer sur la plante mère et former des plantules prêtes à s'enraciner dès qu'elles se détachent. Tel est le cas des Bryophyllum, plantes grasses dont le pourtour des feuilles produit une plantule à l'extrémité de chaque nervure. La fragmentation des rhizomes et des tubercules, qui sont des tiges (ou des portions de tiges) souterraines gorgées de réserves, assure une multiplication végétative aisée (pomme de terre, iris). Enfin, le bouturage, résultant de l'enracinement d'un axe feuillé détaché de la plante mère, est également un moyen efficace de propagation végétale. Il est fréquent, par exemple, chez l'élodée du Canada, aquatique. Tous ces processus naturels de reproduction asexuée sont utilisés et amplifiés dans de nombreuses pratiques agricoles. 4.4.2 Reproduction sexuée À la multiplication végétative s'ajoute, pour tous les végétaux, une reproduction sexuée, qui permet la variation génétique des individus d'une même espèce. Celle-ci implique la formation d'organes reproducteurs, qui, eux-mêmes, fabriquent les cellules sexuelles, ou gamètes. Les gamètes mâle et femelle, produits à distance l'un de l'autre, doivent se rapprocher pour assurer leur fusion, ou fécondation. Chez les végétaux supérieurs, l'organe femelle de la fleur, le pistil (qui contient l'ovule), reçoit les grains de pollen (qui contiennent les spermatozoïdes) transportés par le vent, les insectes ou les oiseaux (voir Pollinisation). 5 RELATIONS AVEC LES AUTRES RÈGNES 5.1 Avec le règne animal De nombreuses plantes à fleurs ont, avec des animaux, des relations de dépendance réciproque que l'on qualifie de mutualisme ou de symbiose. Chaque partenaire de l'association dépend de l'autre pour sa survie et sa reproduction. Ainsi, beaucoup d'insectes se nourrissent de produits de plantes à fleurs (nectar, pollen), mais en assurent, en « contrepartie «, la pollinisation. Il en est de même pour divers oiseaux, voire certains mammifères comme les chauves-souris qui, en Afrique, assurent la pollinisation des baobabs. Dans les forêts tropicales, principalement, beaucoup d'oiseaux et de mammifères frugivores rejettent les graines non digérées avec leurs excréments : ils assurent ainsi la dispersion de nombreuses plantes. 5.2 Avec les champignons Certaines plantes vivent en association permanente avec d'autres organismes ; un exemple remarquable est celle qui se réalise entre les racines d'arbres, comme les chênes et le mycélium, de champignons, comme les bolets ou les truffes. Le champignon forme autour des racines de l'arbre des manchons appelés mycorhizes, qui ont pour rôle principal de retenir l'eau autour des racines. En retour, les champignons reçoivent les substances élaborées véhiculées par la sève des arbres. Très souvent, l'arbre et le champignon ne peuvent survivre l'un sans l'autre. 5.3 Avec les bactéries De même, certaines plantes vivent en symbiose avec des bactéries fixatrices d'azote atmosphérique, les Rhizobium, qui forment, sur les racines des plantes de la famille des légumineuses (trèfle, haricot, etc.), des renflements de quelques millimètres de diamètre, appelés nodosités. Les légumineuses trouvent leur source d'azote organique (le seul qu'elles puissent assimiler) dans les produits synthétisés par ces bactéries à partir de la molécule atmosphérique. Les méthodes actuelles de génie génétique permettent d'incorporer le gène de la fixation de l'azote atmosphérique aux plantes qui ne le possèdent pas (comme le riz). Cette technique évite l'emploi d'engrais azotés coûteux, souvent polluants, utilisés dans les sols pauvres en azote organique. 6 ÉCOLOGIE VÉGÉTALE ET BIOGÉOGRAPHIE L'écologie végétale étudie les relations réciproques des plantes et de leur environnement et s'efforce de les expliquer. 6.1 Compétition entre espèces végétales La compétition entre les végétaux concerne en particulier la lumière et les éléments nutritifs. Par exemple, dans une forêt, certains arbres de petite taille sont dominés par les arbres plus grands, qui interceptent la lumière. Les petits arbres finissent par être éliminés, ce qui assure un éclaircissement naturel des peuplements forestiers. Par ailleurs, beaucoup de plantes produisent des composés chimiques toxiques qui, en bloquant la germination des graines des autres espèces, réduisent les risques de compétition. Dans nos régions, par exemple, une petite plante herbacée, l'épervière piloselle, élimine toutes ses concurrentes en sécrétant une substance toxique de ce genre. Elle arrive ainsi à former des tapis continus de plusieurs mètres carrés où elle seule subsiste. 6.2 Communautés végétales Des groupements d'espèces, encore appelés communautés végétales, se retrouvent dans des localités déterminées, définies par des conditions particulières de milieu, de climat, etc. Quand les conditions sont reproduites, les mêmes espèces ont tendance à s'assembler (par exemple, conifères et feuillus sur les versants des montagnes calcaires). La phytosociologie est la science qui étudie la composition spécifique de ces groupements, et cherche à en comprendre la ou les raisons. 6.3 Relations avec le milieu extérieur : influences réciproques 6.3.1 Influence du milieu extérieur sur la végétation Les facteurs écologiques externes les plus importants sont abiotiques ou biotiques. Les facteurs abiotiques sont soit de nature climatique (température, pluviosité, éclairement), soit de nature édaphique, c'est-à-dire liée au sol (nature chimique, fertilité, rapports avec l'eau, texture, etc.). Les facteurs biotiques ont pour origine les autres êtres vivants. Ainsi les herbivores dévorent-ils certaines plantes, dont ils peuvent réduire considérablement l'abondance, et en ignorent d'autres. L'ensemble des facteurs écologiques détermine la nature et la diversité des espèces végétales présentes dans une région, leur abondance relative et leur répartition. Voir écologie. C'est la phytogéographie qui cartographie les aires de répartition des espèces ou des groupements d'espèces. Le résultat est la réalisation de cartes de la végétation. Ainsi, une carte au 1/200 000, couvrant toute la France, a récemment été réalisée. 6.3.2 Influence de la végétation sur le milieu Les végétaux jouent un rôle considérable dans l'évolution des conditions environnementales. Ils agissent, par exemple, sur les climats. On sait que la forêt équatoriale influe sur la pluviosité, et que, par conséquent, la sécheresse est consécutive à la déforestation. Les végétaux contribuent également à la formation des sols et à leur maintien. En leur absence, lorsque le sol est nu, des processus d'érosion catastrophiques peuvent survenir. C'est ce qui s'est produit aux États-Unis, en 1934 : des pratiques culturales aberrantes, qui laissaient le sol nu pendant de longues périodes, coïncidèrent avec une période de sécheresse. L'érosion du sol, accompagnée de nuages de poussière, désertifia et ruina une région des Grandes Plaines d'une superficie égale à la moitié de la France. Ce phénomène, resté dans les mémoires sous le nom de dust bowl (« boule de poussière «), illustre le rôle fondamental de la couverture végétale dans la conservation des sols. En Chine 25 p. 100 des sols ont aujourd'hui perdu leur fertilité à cause de déforestations massives. En outre, chaque année, 2,5 milliards de tonnes de loess, une terre jaune très fertile, sont perdues et emportées en mer par le Huang he. On pourrait multiplier ces exemples à l'infini. 6.4 Rôle dans les cycles biogéochimiques Les algues unicellulaires -- qui constituent le phytoplancton du plein océan -- et les végétaux terrestres sont les seuls organismes eucaryotes produisant leur matière organique à partir de composés minéraux puisés dans le milieu. Le gaz carbonique atmosphérique (CO 2), fixé par photosynthèse, est à l'origine des sucres (ou glucides) et des graisses (ou lipides). Les nitrates (NO3-) et les sels d'ammonium (NH4+) sont à l'origine des protéines, molécules azotées fondamentales des êtres vivants. Ce sont les végétaux qui assurent la subsistance des organismes herbivores. Les herbivores sont eux-mêmes consommés par les carnivores ou, lorsqu'ils sont morts, par des saprophytes (voir Trophique, réseau). Finalement, sous l'action des organismes décomposeurs, essentiellement des champignons et des bactéries, toute la matière organique retourne à l'état minéral sous la forme de gaz carbonique, d'eau, d'ammoniac ou de nitrates. Et à nouveau, les végétaux utilisent ces composés minéraux. Ces cycles sans fin, qui font passer des éléments fondamentaux comme le carbone ou l'azote de l'état minéral à l'état organique puis de l'état organique à l'état minéral, sont les cycles biogéochimiques. Les végétaux sont la condition sine qua non de toute forme de vie animale. Une gestion saine et rigoureuse des espaces cultivés et des espaces encore naturels -- ou presque naturels --, ainsi que la sauvegarde des espèces végétales et animales, apparaissent donc comme des impératifs essentiels pour assurer la survie de l'espèce humaine elle-même.