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L’évolution chez les végétaux

Des bactéries aux arbres et plantes à fleurs
 novembre 2009
par  Paul Mazliak

ISBN 978-2-35656-005-6

Darwin déclarait en 1879 que l’origine des plantes à fleurs était « un abominable mystère ». Les nombreux fossiles végétaux découverts depuis trois siècles, les filiations ou phylogénies moléculaires établies à partir de l’ADN des plantes, ont considérablement éclairci ce mystère. Ce livre retrace l’évolution du règne végétal au cours des temps géologiques.

On y découvre d’abord le temps des bactéries, apparues il y a trois milliards d’années, suivi du temps des algues marines. Après la conquête des terres émergées, c’est le temps des mousses, prêles et fougères géantes des grandes forêts carbonifères de l’ère primaire. La flore terrestre n’a jamais été aussi luxuriante qu’à cette époque d’arbres géants poussant dans les marécages où s’est accumulée la houille. Les conifères s’épanouissent à l’ère secondaire et depuis l’ère tertiaire, les plantes à fleurs (arbustes, arbres et plantes herbacées) ont conquis tous les milieux de la planète.

L’auteur présente clairement, à l’aide d’arguments anatomiques et génétiques, les filiations les plus probables menant des plantes fossiles aux végétaux des flores contemporaines.
Aujourd’hui, les activités industrielles de l’homme menacent de faire disparaître en quelques années la splendide biodiversité des plantes résultant de millions d’années d’évolution.

De nombreuses figures tout au long de l’ouvrage.


Fondé sur les travaux scientifiques les plus récents (les phylogénies moléculaires par exemple) l’ouvrage évite néanmoins tout jargon technique et reste accessible à un très large public : enseignants, étudiants en sciences de la vie, agronomie, sciences horticoles et forestières, médecine, pharmacie, lycéens des classes terminales, écologistes et botanistes amateurs, philosophes.

L’originalité pédagogique de l’ouvrage consiste en une présentation nouvelle de la botanique fondée sur l’emboîtement successif, dans les organismes végétaux, de structures de plus en plus complexes au fur et à mesure de leur apparition au cours de l’évolution.

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size="2">Sommaire

Avant-propos

Prologue

- Les temps géologiques

L’apparition de la vie

Le temps des bactéries

L’apparition des protistes

Le temps des algues

La conquête des terres émergées

Le temps des prêles et des fougères. La forêt carbonifère

Le temps des Conifères

Le temps des plantes à fleurs (Angiospermes)

Conclusion

- Glossaire

- Bibliographie

- Index

Après une revue des hypothèses actuelles sur les origines de la vie, l’ouvrage présente le temps de bactéries, peuplant seules les eaux du globe pendant au moins deux milliards d’années. Au cours de cet énorme laps de temps, les métabolismes bactériens (chimiosynthèses, photosynthèses, respirations) se sont grandement diversifiés. Les associations à bénéfices réciproques entre bactéries ont donné naissance au temps des protozoaires et protophytes, il y a environ un milliard d’années. Les protophytes, unicellulaires végétaux de structure complexe (avec noyaux, mitochondries, chloroplastes, etc.) sont à l’origine de la « lignée verte » des organismes chlorophylliens. Les premières associations multicellulaires sont apparues au temps des algues et, après la conquête des terres émergées, il y a cinq cent millions d’années, surgit le temps des mousses, prêles et fougères géantes des grandes forêts carbonifères. Viennent ensuite le temps de Conifères puis celui des plantes à fleurs apparues à l’ère tertiaire (il y a environ cent millions d’années).

À chaque étape de l’évolution, sont décrits les végétaux fossiles et leurs descendants caractéristiques.


<font
color="#000080" size="3" face="Arial">Avant-propos

L’évolution des êtres vivants est un des fondements de la biologie moderne. Depuis son apparition sur Terre, la vie a toujours évolué : des proto-cellules au « monde des thio-esters », de celui-ci au « monde de l’ARN » et de ce dernier au monde actuel des cellules à ADN . Évolution encore des bactéries aux cellules eucaryotes (à noyau véritable), aux colonies cellulaires, aux êtres multicellulaires, aux animaux, aux champignons et aux plantes.

Les cycles conjoints du carbone et de l’énergie constituent un autre fondement de la biologie. Les végétaux chlorophylliens (algues marines, mousses, herbes, arbres) et leurs ancêtres de l’ère primaire : cyanophycées (« algues bleues »), algues vertes et bactéries photosynthétiques, sont les seuls fixateurs de carbone minéral de la planète : absorbant le dioxyde de carbone atmosphérique, les plantes sont responsables de sa transformation, par photosynthèse, en carbone organique (saccharose, protéines) et donc, de son entrée dans la biosphère. De même, les végétaux, toujours situés au début des chaînes alimentaires, sont les principaux fixateurs primaires d’énergie (sous forme de lumière solaire). On peut donc dire – sans aucune emphase – que la vie terrestre dépend essentiellement de la photosynthèse réalisée par les plantes vertes et les algues du plancton marin.
Du coup, il est assez paradoxal que, pour le « grand public », l’Évolution ne s’incarne presque exclusivement que dans la succession des formes animales au cours des temps géologiques : des méduses aux oursins, des vers aux vertébrés, des poissons aux mammifères, des singes à l’homme. De sorte que les végétaux, qui ont pourtant rendu possible, à chaque période géologique, l’existence même de ces organismes animaux, sont quasiment toujours oubliés.

Les livres de vulgarisation traitant de l’Évolution, négligent généralement les premières « algues bleues » qui ont cependant formé les plus vieux fossiles jamais retrouvés : Stromatolithes d’Australie ou du Groenland, vieux de deux milliards cinq cent millions d’années. Souvent négligées aussi, les magnifiques empreintes fossiles des arbres des forêts de l’ère carbonifère : les empreintes de fougères arborescentes, celles des Lépidodendrons, des Sigillaires ou des Calamites, splendides formes géantes de 40 m de hauteur. Leurs fossiles carbonisés nous ont fourni la houille ayant permis l’essor industriel du XIXe siècle. Le pétrole, ressource énergétique majeure au XXe siècle, dérive également de végétaux décomposés aux ères secondaire, tertiaire ou quaternaire.
Puisque « la vie est née dans l’eau », il convient de s’interroger sur la conquête des terres émergées par les êtres vivants. Les vertébrés de l’ère primaire, auraient-ils pu partir à la conquête des continents si, à la même époque, les premiers végétaux de la « lignée verte », les Characées, les Psilophytes (Cooksonia, Rhynia), les premières fougères, lycopodes, sélaginelles ne s’étaient pas aussi élancés à l’assaut des terres ? Certes, la transformation de certains poissons en tétrapodes retient beaucoup notre attention parce que cela concerne les origines de l’homme… Mais ces animaux terrestres devaient manger ! Sans herbe, pas d’herbivores ni de carnivores qui mangent les herbivores. Il est nécessaire de rappeler que l’herbe n’existait pas encore au temps des dinosaures et que ceux d’entre eux qu’on qualifie « d’herbivores » devaient se contenter des jeunes feuillages.

L’évolution qui mène des algues aux fougères, de celles-ci aux Ptéridospermes (ou fougères à graines), puis aux Gymnospermes et aux plantes à fleurs (Angiospermes) pose autant de problèmes de génétique, de morphogenèse, d’adaptation, etc. que les transformations des lignées animales. L’étude des fossiles végétaux (la paléobotanique, science très récente) offre de multiples occasions de retracer l’évolution des phylums végétaux. Pour certaines époques, les fossiles végétaux sont très nombreux ; par exemple on trouve de très grandes quantités de pollens d’Angiospermes du Tertiaire (ce qui aide bien les prospecteurs de pétrole). De même, les formes végétales anciennes qui ont traversé les temps géologiques jusqu’à nous (on les appelle des « fossiles vivants ») sont assez nombreuses (prêles, sélaginelles, araucarias, magnolias, etc.) Il suffit de s’allonger le long d’un ruisseau bordé de prêles, pour avoir, en miniature, un paysage parfait de grande forêt carbonifère peuplée de Calamites.

Les champignons ont longtemps été considérés comme des végétaux cryptogames (sans organes reproducteurs apparents), en raison de leur immobilité et de la paroi épaisse entourant leurs cellules. Nous les avons cependant exclus de notre étude de l’évolution du règne végétal, comme c’est d’ailleurs aujourd’hui la règle. En effet, les champignons ne sont pas chlorophylliens, donc incapables d’effectuer la photosynthèse ; ils ne sont pas autotrophes mais saprophytes, vivant en semi-parasites sur des substances organiques, souvent en décomposition, synthétisées par d’autres êtres vivants ; beaucoup de champignons d’ailleurs sont de vrais parasites mais il n’y a pas de prédateurs parmi eux ; leurs parois cellulaires ne sont pas cellulosiques (comme chez les plantes) mais chitineuses (comme chez les insectes ou les crustacés). Pour toutes ces raisons (plus d’autres fondées sur les phylogénies moléculaires), les champignons ne peuvent s’inscrire dans une dichotomie animal/végétal et depuis la classification en cinq règnes des êtres vivants (Whittaker, 1969), les champignons forment un règne entier à eux seuls.

Dans le présent ouvrage, l’auteur, en évitant autant que possible le vocabulaire technique s’est efforcé de présenter un tableau moderne et raisonné de l’évolution des plantes. Les termes techniques subsistants, d’emploi obligatoire, ont toujours été accompagnés de leur définition que le lecteur pourra d’ailleurs retrouver dans le glossaire, en annexe. L’ouvrage s’adresse au « grand public » et aux étudiants des premières années des cursus de biologie, d’agronomie, de médecine, de sciences vétérinaires ou de pharmacie, aux professeurs des écoles ou aux enseignants de SVT (sciences de la vie et de la Terre). La succession des paysages végétaux que retrace le livre : des mousses aux fougères, des pins aux forêts de feuillus ou aux savanes, n’est qu’une belle et luxuriante illustration de la grande loi de la sélection naturelle. Pour l’auteur, Darwin reste finalement le plus grand biologiste de tous les temps, même si l’on tient compte des progrès récents de la phylogénie moléculaire.


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color="#000080" size="3" face="Arial">Introduction


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color="#000080" size="3" face="Arial">Auteur

- Paul Mazliak : Professeur de biologie à l’université Pierre et Marie Curie (Paris VI) ; Directeur (1977-1997) du Laboratoire de physiologie cellulaire et moléculaire de cette université ; Docteur honoris causa de l’université de Neuchâtel.

- Paul Mazliak a publié de nombreux articles scientifiques, des ouvrages d’enseignement dont un Traité de Physiologie végétale en deux volumes aux éditions Hermann, Paris (1re édition 1974 ; 2e édition 1998) puis des livres d’histoire des sciences formant une Histoire de la biologie en six volumes en coédition Vuibert-Adapt, Paris :
-* La biologie du XXe siècle, 2001
-* Les fondements de la biologie au XIXe siècle, 2002
-* La biologie au siècle des Lumières, 2006
-* Descartes, de la science universelle à la biologie, 2005
-* Avicenne et Averroès, 2004
-* Naissance de la biologie dans les grandes civilisations de l’Antiquité, 2007


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color="#000080" size="3" face="Arial">Revue de presse



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