716 cinqUièMe partie La diversité biologique à travers l’évolution
Bryophytes, ces plantes disposent d’une surface accrue pour la photosynthèse et sont en mesure de tirer plus facilement les nutriments du sol.
3. Si les Lycophytes et les Ptérophytes formaient un clade, les caractères
communs aux Ptérophytes et aux Vasculaires à graines auraient pu être
présents chez l’ancêtre commun de toutes les Vasculaires, mais disparaître
chez les Lycophytes. Ou bien, on peut imaginer que l’ancêtre commun
de toutes les Vasculaires aurait été dépourvu des caractères communs aux
Ptérophytes et aux Vasculaires à graines ; le cas échéant, ces deux derniers
groupes auraient obtenu ces caractères communs par évolution convergente. 4. Trois mécanismes contribuent à la variation génétique par
reproduction sexuée : l’assortiment indépendant de chromosomes, l’enjambement et la fécondation aléatoire. Si deux gamètes du même gamétophyte devaient fusionner, tous les descendants seraient génétiquement
identiques puisque toutes les cellules que produit un gamétophyte – y
compris ses spermatozoïdes et ses oosphères – descendent, par mitose,
d’une même spore. Les deux premiers mécanismes mentionnés entraîneraient des variations génétiques, mais dans l’ensemble le nombre de
variations générées par reproduction sexuée chuterait.
Questions du résumé des concepts clés
29.1
Hépatiques
Mousses
Anthocérotes
Lycophytes
Ptérophytes
Gymnospermes
Angiospermes
Gamétanges
multicellulaires
ANCÊTRE
COMMUN
DE TOUS
LES VÉGÉTAUX
Tissu
vasculaire
Graines
29.2 Certaines espèces de Mousses colonisent des sols nus et sablonneux,
permettant ainsi une meilleure rétention de l’azote dans ces milieux,
qui en sont généralement dépourvus. D’autres Mousses entretiennent
une association symbiotique avec des Cyanobactéries fixatrices d’azote,
ce qui accroît la disponibilité de l’azote dans l’écosystème. La sphaigne
est souvent une composante majeure des tourbières (constituées de
matières organiques partiellement décomposées). Les milieux humides
formés d’épaisses couches de tourbe que sont les tourbières couvrent
de vastes régions et contiennent d’importantes réserves de carbone.
Les tourbières influent sur le climat planétaire par leur capacité de fixer
de grandes quantités de carbone – c’est-à-dire en soustrayant du CO 2
de l’atmosphère. Elles remplissent donc un rôle écologique considérable.
29.3 Le tissu vasculaire lignifié procure la solidité requise pour résister à
la force gravitationnelle. Il constitue aussi une voie de transport de l’eau
et des nutriments vers les parties aériennes des plantes. Les racines ont
également joué un rôle clé en ancrant les plantes dans le sol et en leur
procurant un soutien structural additionnel propice à la croissance en
hauteur. Les plantes de grande taille gardaient les plantes plus courtes
à l’ombre et, ce faisant, remportaient la compétition pour la lumière.
Et parce que les spores d’une plante de grande taille se dispersent plus loin
que celles d’une plante basse, il est également probable que les plantes
les plus grandes ont colonisé de nouveaux habitats plus rapidement que
les plantes basses.
évaluation
1. b ; 2. e ; 3. d ; 4. c ; 5. a ; 6. a) diploïde ; b) haploïde ; c) haploïde ;
d) diploïde ; e) haploïde ; 7. c ;
8. D’après notre compréhension actuelle de l’évolution des grands groupes de Végétaux, la phylogenèse comporte les quatre points de bifurcation suivants :
Charophytes
Mousses
Lycophytes
Fougères
Gymnospermes
Les caractères dérivés propres au clade des Charophytes et des végétaux
terrestres (indiqué par le point de bifurcation ➊) sont les anneaux de
cellulose synthase, les enzymes des peroxysomes, la structure des spermatozoïdes flagellés et la formation d’un phragmoplaste. Les caractères
dérivés propres au clade des végétaux terrestres (point de bifurcation ➋)
sont les méristèmes apicaux, l’alternance de générations, la production
de spores entourées d’une paroi dans des sporanges et les gamétanges
multicellulaires. Les caractères dérivés propres au clade des Vasculaires
(point de bifurcation ➌) sont le cycle de développement dominé par les
sporophytes, les systèmes vasculaires complexes (xylème et phloème)
et la présence de racines et de feuilles bien développées. Les caractères
dérivés propres au clade des Ptérophytes et des Vasculaires à graines
(point de bifurcation ➍) sont les mégaphylles et le développement
asymétrique.
9. a)
Années
(nombre écoulé depuis l'incendie)
Taux de fixation de l’azote (N)
(kg de N par hectare par année)
1
50
100
150
200
250 300 350
400
1
0
2
3
b) Durant les 40 années qui suivent un incendie de forêt, le taux de
fixation de l’azote se situe au-dessous de 0,01 kg par hectare par année,
ce qui représente moins de 1 % de la quantité des dépôts d’azote provenant de l’atmosphère. C’est donc dire que durant la première décennie
qui suit un incendie de forêt, Pleurozium et la Cyanobactérie fixatrice
d’azote qu’elle porte ont relativement peu d’effet sur la quantité d’azote
ajoutée à la forêt. Avec le temps, cependant, Pleurozium et sa partenaire
symbiotique jouent un rôle de plus en plus important. Environ 170 ans
après l’incendie, le pourcentage de surface au sol couverte par la mousse
a cru de 70 %, entraînant une augmentation équivalente de la population
de la bactérie symbiotique. Comme ces données le laissent deviner, le
taux d’azote ajouté par fixation plutôt que par dépôts atmosphériques
est considérablement plus important (de 130 à 300 % de plus) dans les
forêts les plus vieilles.
Bryophytes, ces plantes disposent d’une surface accrue pour la photosynthèse et sont en mesure de tirer plus facilement les nutriments du sol.
3. Si les Lycophytes et les Ptérophytes formaient un clade, les caractères
communs aux Ptérophytes et aux Vasculaires à graines auraient pu être
présents chez l’ancêtre commun de toutes les Vasculaires, mais disparaître
chez les Lycophytes. Ou bien, on peut imaginer que l’ancêtre commun
de toutes les Vasculaires aurait été dépourvu des caractères communs aux
Ptérophytes et aux Vasculaires à graines ; le cas échéant, ces deux derniers
groupes auraient obtenu ces caractères communs par évolution convergente. 4. Trois mécanismes contribuent à la variation génétique par
reproduction sexuée : l’assortiment indépendant de chromosomes, l’enjambement et la fécondation aléatoire. Si deux gamètes du même gamétophyte devaient fusionner, tous les descendants seraient génétiquement
identiques puisque toutes les cellules que produit un gamétophyte – y
compris ses spermatozoïdes et ses oosphères – descendent, par mitose,
d’une même spore. Les deux premiers mécanismes mentionnés entraîneraient des variations génétiques, mais dans l’ensemble le nombre de
variations générées par reproduction sexuée chuterait.
Questions du résumé des concepts clés
29.1
Hépatiques
Mousses
Anthocérotes
Lycophytes
Ptérophytes
Gymnospermes
Angiospermes
Gamétanges
multicellulaires
ANCÊTRE
COMMUN
DE TOUS
LES VÉGÉTAUX
Tissu
vasculaire
Graines
29.2 Certaines espèces de Mousses colonisent des sols nus et sablonneux,
permettant ainsi une meilleure rétention de l’azote dans ces milieux,
qui en sont généralement dépourvus. D’autres Mousses entretiennent
une association symbiotique avec des Cyanobactéries fixatrices d’azote,
ce qui accroît la disponibilité de l’azote dans l’écosystème. La sphaigne
est souvent une composante majeure des tourbières (constituées de
matières organiques partiellement décomposées). Les milieux humides
formés d’épaisses couches de tourbe que sont les tourbières couvrent
de vastes régions et contiennent d’importantes réserves de carbone.
Les tourbières influent sur le climat planétaire par leur capacité de fixer
de grandes quantités de carbone – c’est-à-dire en soustrayant du CO 2
de l’atmosphère. Elles remplissent donc un rôle écologique considérable.
29.3 Le tissu vasculaire lignifié procure la solidité requise pour résister à
la force gravitationnelle. Il constitue aussi une voie de transport de l’eau
et des nutriments vers les parties aériennes des plantes. Les racines ont
également joué un rôle clé en ancrant les plantes dans le sol et en leur
procurant un soutien structural additionnel propice à la croissance en
hauteur. Les plantes de grande taille gardaient les plantes plus courtes
à l’ombre et, ce faisant, remportaient la compétition pour la lumière.
Et parce que les spores d’une plante de grande taille se dispersent plus loin
que celles d’une plante basse, il est également probable que les plantes
les plus grandes ont colonisé de nouveaux habitats plus rapidement que
les plantes basses.
évaluation
1. b ; 2. e ; 3. d ; 4. c ; 5. a ; 6. a) diploïde ; b) haploïde ; c) haploïde ;
d) diploïde ; e) haploïde ; 7. c ;
8. D’après notre compréhension actuelle de l’évolution des grands groupes de Végétaux, la phylogenèse comporte les quatre points de bifurcation suivants :
Charophytes
Mousses
Lycophytes
Fougères
Gymnospermes
Les caractères dérivés propres au clade des Charophytes et des végétaux
terrestres (indiqué par le point de bifurcation ➊) sont les anneaux de
cellulose synthase, les enzymes des peroxysomes, la structure des spermatozoïdes flagellés et la formation d’un phragmoplaste. Les caractères
dérivés propres au clade des végétaux terrestres (point de bifurcation ➋)
sont les méristèmes apicaux, l’alternance de générations, la production
de spores entourées d’une paroi dans des sporanges et les gamétanges
multicellulaires. Les caractères dérivés propres au clade des Vasculaires
(point de bifurcation ➌) sont le cycle de développement dominé par les
sporophytes, les systèmes vasculaires complexes (xylème et phloème)
et la présence de racines et de feuilles bien développées. Les caractères
dérivés propres au clade des Ptérophytes et des Vasculaires à graines
(point de bifurcation ➍) sont les mégaphylles et le développement
asymétrique.
9. a)
Années
(nombre écoulé depuis l'incendie)
Taux de fixation de l’azote (N)
(kg de N par hectare par année)
1
50
100
150
200
250 300 350
400
1
0
2
3
b) Durant les 40 années qui suivent un incendie de forêt, le taux de
fixation de l’azote se situe au-dessous de 0,01 kg par hectare par année,
ce qui représente moins de 1 % de la quantité des dépôts d’azote provenant de l’atmosphère. C’est donc dire que durant la première décennie
qui suit un incendie de forêt, Pleurozium et la Cyanobactérie fixatrice
d’azote qu’elle porte ont relativement peu d’effet sur la quantité d’azote
ajoutée à la forêt. Avec le temps, cependant, Pleurozium et sa partenaire
symbiotique jouent un rôle de plus en plus important. Environ 170 ans
après l’incendie, le pourcentage de surface au sol couverte par la mousse
a cru de 70 %, entraînant une augmentation équivalente de la population
de la bactérie symbiotique. Comme ces données le laissent deviner, le
taux d’azote ajouté par fixation plutôt que par dépôts atmosphériques
est considérablement plus important (de 130 à 300 % de plus) dans les
forêts les plus vieilles.