Le monde botanique : exploration des plantes terrestres et de leur écosystème

Définition

Une plante terrestre est une plante verte embryophyte, un groupe monophylétique formé par les descendants de certaines algues vertes, dont les espèces sont caractérisées par une série d'adaptations à la vie hors de l'eau, et sont donc responsables de la colonisation de la terre par les plantes.

Le clade comprend toutes les plantes terrestres : bryophytes (hépatiques, anthocérotes et mousses), les Lycopodes, les géophytes et les fougères, les plantes à graines, parmi lesquels les Gymnospermes et les Angiospermes.

Un arbre feuillu est une plante terrestre par essence :

L'arbre est une plante terrestre

Les plantes terrestres, facilement vus avec les arbres et les plantes ligneuses, forment un très grand groupe et elles comprennent aussi les plantes aquatiques, qui ne sont que des plantes adaptées à vivre immergée, en tout ou partie, dans l'eau.

Explications

La monophylie des embryophytes est largement acceptée tant par les études morphologiques que moléculaires. Le nom Embryophyta vient du stade caractéristique de l'embryon en sporophyte diploïde, ce qui les différencie de leurs ancêtres qui n'ont pas de sporophyte multicellulaire ou d'embryon (car haploïdes). Techniquement, il est préférable d'appeler les "embryophytes" au lieu de "plantes terrestres" parce que de nombreuses lignées d'algues ne sont pas liées aux ancêtres des embryophytes et ont fait leur transition à la vie sur la surface de la terre. En plus de posséder des sporophytes multicellulaires avec le stade embryonnaire, les embryophytes sont caractérisés par des structures de reproduction multicellulaire à la fois sporophyte (les sporanges) et gamétophyte (les anthères et archégones).

Traditionnellement, les embryophytes ont été divisés en deux groupes, avec les bryophytes (anthocérotes, mousses et hépatiques), et les plantes vasculaires (fougères et alliés de fougères, gymnospermes et angiospermes). Avec des analyses phylogénétiques, il a été de plus en plus clair que les bryophytes "au sens large" sont en fait un groupe paraphylétique par rapport aux plantes vasculaires, bien que leurs relations phylogénétiques exactes sont encore en discussion.

Les plantes terrestres fleurissent comme le souci des jardins :

Le souci des jardins est une plante terrestre

Calendula officinalis est une plante terrestre dite plante médicinale car les fleurs, et d'autres organes de la plante qui croît sur un substrat de terre, sont comestibles tout en apportant certains bienfaits médicinaux.

Évolution et écologie

Ce clade semble avoir reçu une pression de sélection pour fixer les caractères morphologiques adaptés à la vie terrestre, dont certains sont déjà présents dans certains clades d'algues vertes.

Les adaptations pour la vie terrestre sont dues à plusieurs évolutions écologiques :

L'apparition de la cuticule protégeant le sporophyte et de la sporopolycine formant une paroi épaisse dans la spore semble être une réponse à la dessiccation.

L'échange de gaz avec l'environnement se fait par petits pores dans l'épiderme ou, dans les groupes les plus avancés, par des stomates authentiques.

Les flavonoïdes aident à absorber la lumière ultraviolette.

Ce clade a également subi des adaptations pour faire face à la forte concentration d'oxygène dans l'atmosphère (beaucoup plus élevée que dans l'eau), car une forte concentration d'oxygène inhibe la fixation du dioxyde de carbone. Le métabolisme de ce clade comprend un système d'oxydation du glycolate.

L'interaction entre les plantes terrestres et les champignons a été documentée avec de nombreuses bryophytes et aussi avec les plantes vasculaires. Dans cette interaction, les plantes fournissent aux champignons des sous-produits de la photosynthèse, et en échange, les champignons explorent le sol et les plantes obtiennent les nutriments du sol à travers les champignons.

Origine des embryophytes

Il est probable que les premières plantes terrestres dépendaient de leur association avec les champignons pour survivre sur terre, d'où ils ont obtenu des nutriments qu'ils ont retirés du sol. Apparemment, ces associations n'existaient initialement qu'avec le gamétophyte des embryophytes et ont été établies très tôt dans le Silurien/Devonien. Les gloméromycètes Glomeromycota semblent avoir été les champignons qui ont d'abord participé à cette symbiose. Il est intéressant de noter que cette association n'existe pas avec les mousses.

Les précurseurs de plusieurs des adaptations terrestres mentionnées ci-dessus, ainsi que de nombreux aspects du cycle de vie, se trouvent dans les clades d'algues vertes Coleochaetales et Charales (qui sont très liés). Le cycle de vie des plantes terrestres provient probablement d'un cycle de vie de Charophytes, qui sont des algues au cycle de vie haplonte qui conservent le zygote diploïde unicellulaire dans le gamétophyte et le nourrissent à travers un placenta. Apparemment, l'ancêtre des plantes terrestres a retardé la méiose que les gamètes donneraient, et à travers une série de divisions mitotiques du zygote diploïde a généré une génération de sporophytes multicellulaires.

La première plante terrestre date d'un milliard d'années. En effet, l'apparition des premiers végétaux terrestres peut avoir un milliard d'années de vie sur terre, ou plus, et il est possible que certaines lignées d'algues vertes aient existé dans le précambrien. Une variété de fossiles d'algues vertes date du Cambrien (il y a environ 550 millions d'années), y compris les Ulvophycées Ulvophyceae. Les charophytes n'apparaissent pas comme fossile avant le milieu du Silurien. L'occupation de la terre par les algues vertes est probablement intervenue juste au mi-Ordovicien, il y a environ 450 millions d'années. Il y a des spores fossiles qui datent de cette époque, et probablement plus tôt aussi, semblables à celles que l'on voit aujourd'hui. De l'ordovicien, ils semblent remonter des éléments de la cuticule et des structures tumulaires des plantes. Le Silurien semble marquer les caractéristiques des plantes terrestres.

Il est probable que les bryophytes et les plantes terrestres telles que nous les connaissons aujourd'hui ne sont apparues que dans l'ordovicien tardif. Un peu plus tard, à partir du milieu du silurien, des macrofossiles bien conservés du clade des plantes vasculaires ont été trouvés. L'occupation de la surface terrestre semble avoir pris peu de temps après.

La spécialisation des organes sexuels des gamétophytes englobe les mécanismes de transport de fluide (les tissus vasculaires), les tissus structurels (comme le bois), les structures de l'épiderme pour l'échange gazeux des stomates, les feuilles et les racines de différents types, les divers organes porteurs de spores (sporanges), les graines et les arborescentes, sont des organes et types qui ont évolué vers la fin de la période Dévonienne.

Pédiophile, pédiophytes

Ce qui est pédiophile vit sur les hauts plateaux, sur la terre pédestre, et qui est donc terrestre, c'est-à-dire non aquatique. 

Une pédiophyte désigne et qualifie une plante terrestre, forcément non aquatique, pédiophile.