chapitre 30 La diversité des Végétaux II : l’évolution des plantes à graines 737
Réponses du chapItRe 30
Questions des figures
Figure 30.2 Enfermé dans le sporophyte, le gamétophyte n’est pas
exposé aux effets mutagènes des rayons ultraviolets. Les cellules reproductrices contenues dans le gamétophyte ainsi protégé devraient donc
subir moins de mutations, dont la plupart sont néfastes. La valeur adaptative des embryons devrait par conséquent s’améliorer puisqu’un plus
petit nombre d’entre eux présenteraient de ces mutations néfastes.
Figure 30.3 Trois générations : (1) le sporophyte de la génération
actuelle (cellules 2n contenues dans l’enveloppe de la graine et dans les
restes du mégasporange qui tapisse la paroi de la spore) ; (2) le gamétophyte femelle (cellules n, contenues dans la réserve de nourriture) ;
(3) le sporophyte de la génération suivante (cellules 2n, contenues dans
l’embryon). Figure 30.6 La division mitotique. Une mégaspore haploïde
se divise par mitose pour produire un gamétophyte femelle haploïde
multicellulaire. (Une microspore haploïde se divise de la même façon
par mitose pour produire un gamétophyte mâle multicellulaire.)
Figure 30.12 Non. L’ordre des ramifications présenté pourrait toujours
convenir si l’origine d’Amborella et d’autres Angio spermes primitives
remontait à plus de 150 millions d’années, et que les fossiles d’Angiospermes datant de cette époque n’avaient pas encore été découverts.
Si tel était le cas, il serait toutefois inexact de fixer l’origine des Angiospermes à 140 millions d’années, comme l’indique la phylogenèse de la
figure 30.12 (b). Figure 30.16 La température et la quantité de lumière
atteignant le sol de la forêt augmenteraient et les pluies diminueraient.
Chacun de ces changements pourrait avoir des conséquences graves sur
les espèces vivant dans les zones limitrophes de ce qui reste de la forêt.
retour sur le concept 30.1
1. Pour avoir une chance d’atteindre les oosphères, les spermatozoïdes
flagellés des Vasculaires sans graines doivent nager dans une mince
couche d’eau, et leur parcours est de l’ordre de quelques centimètres
seulement. Pour leur part, les spermatozoïdes des Vasculaires à graines
se forment dans des grains de pollen résistants et que le vent ou les
animaux pollinisateurs peuvent transporter sur de très longues distances.
Bien qu’ils soient flagellés chez certaines espèces, les spermatozoïdes de
la plupart des Vasculaires à graines ne le sont pas, puisqu’ils n’ont pas
besoin de se déplacer dans l’eau : les tubes polliniques leur permettent
de parvenir directement aux oosphères. 2. Les minuscules gamétophytes
des Vasculaires à graines sont nourris par les sporophytes, qui les protègent
des facteurs de stress, comme la sécheresse et les rayons ultraviolets.
Les grains de pollen sont entourés de deux enveloppes, l’une interne et
l’autre externe ; cette dernière renferme de la sporopollénine, une substance qui les protège lors de leur transport par le vent ou les animaux.
Les graines présentent une ou deux couches de tissu protecteur, une
enveloppe qui améliore leur survie en les protégeant mieux des agressions du milieu que ne le feraient les parois des spores. Les graines
contiennent aussi une réserve de nourriture, qui assure la croissance
de l’embryon devenu plantule. 3. Si une graine ne pouvait entrer en état
de dormance, l’embryon entreprendrait son développement après la
fécondation. Par conséquent, il pourrait rapidement devenir trop gros
pour être transporté passivement, ce qui limiterait son déplacement.
Les chances de survie de l’embryon pourraient également être réduites
puisque sa croissance ne pourrait être retardée jusqu’à l’apparition
de conditions favorables.
retour sur le concept 30.2
1. Les Gymno spermes se ressemblent en ce que leurs graines ne sont
pas enfermées dans des ovaires et dans des fruits, mais les structures
qui portent ces graines varient beaucoup d’un embranchement à l’autre.
Ainsi, les Cycadophytes possèdent des cônes volumineux, tandis que,
chez les Ginkgophytes et les Gnétophytes, les cônes sont de petite taille
et ressemblent un peu à des baies, bien qu’il ne s’agisse pas de fruits.
La forme des feuilles des Gymno spermes varie aussi grandement : chez
de nombreux Conifères, ce sont des aiguilles, chez les Cycadophytes,
elles ressemblent à des feuilles de palmier, et chez les Gnétophytes, elles
sont semblables à celles des plantes à fleurs. 2. Le cycle de développement
du pin illustre l’hétérosporie. En effet, les cônes femelles produisent des
mégaspores et les cônes mâles, des microspores. Le schéma montre les
minuscules gamétophytes mâles à l’intérieur de grains de pollen microscopiques, et un gamétophyte femelle microscopique à l’intérieur d’une
mégaspore. On y voit aussi une oosphère qui se développe dans un
ovule, et le tube pollinique contenant les spermatozoïdes. Le schéma
montre également l’enveloppe protectrice et la réserve de nourriture
de la graine. 3. Non. Les archives géologiques indiquent que les Gymnospermes sont apparues il y a au moins 305 millions d’années. Cela ne
signifie pas que l’apparition des Angio spermes remonte à cette période,
seulement que l’ancêtre commun le plus récent qu’elles partagent avec
les Gymno spermes doit dater de cette époque.
retour sur le concept 30.3
1. Dans le cycle de développement du chêne, l’arbre (le sporophyte)
produit des fleurs, qui contiennent des gamétophytes enfermés dans des
grains de pollen et dans des ovules ; les oosphères des ovules sont fécondées ; les ovaires matures deviennent des fruits secs appelés glands.
On peut considérer le début du cycle de développement du chêne au
moment où les graines des glands germent, permettant à des embryons
de devenir des plantules puis des arbres matures, lesquels produisent des
fleurs puis d’autres glands. 2. Les cônes de pins et les fleurs possèdent
tous deux des sporophylles, c’estàdire des feuilles modifiées produisant
des spores. Les pins portent des cônes mâles (contenant des grains de
pollen) et des cônes femelles (dont l’écaille porte des ovules) distincts.
Dans les fleurs, les grains de pollen sont produits par les anthères des
étamines, et les ovules sont compris dans les ovaires des carpelles.
Contrairement aux cônes de pin, beaucoup de fleurs engendrent à la fois
du pollen et des ovules. 3. Le fait que le clade des fleurs à symétrie bilatérale comporte plus d’espèces établit une corrélation entre la forme des
fleurs et la vitesse de spéciation. La forme de la fleur (symétrie bilatérale
ou radiaire) n’est cependant pas nécessairement responsable de cette
vitesse puisqu’elle est peutêtre corrélée avec un autre facteur qui, lui,
est la cause véritable du résultat observé. Remarquez néanmoins qu’on
a établi un lien entre la forme de la fleur et la vitesse de spéciation accrue,
et ce, pour 19 paires de lignées différentes. Dans la mesure où ces 19 paires
étaient indépendantes les unes des autres, cette association donne à
penser – sans le confirmer – que des différences sur le plan de la forme
causent la modification de la vitesse de spéciation. Les expériences contrôlées fournissent de solides preuves en ce sens, mais elles sont habituellement impossibles à réaliser pour des événements évolutifs passés.
retour sur le concept 30.4
1. On peut envisager la diversité des Végétaux comme une ressource
parce que ceuxci procurent de nombreux avantages importants aux
humains ; or, cette ressource est non renouvelable parce que l’extinction
des espèces végétales est irréversible. 2. Une phylogenèse détaillée des
Vasculaires à graines permettrait de recenser de nombreux groupes
monophylétiques. À partir d’une telle phylogenèse, les chercheurs pourraient chercher des clades dont les espèces renferment des composés
médicinaux déjà découverts. En identifiant ces clades, il serait possible
de restreindre les recherches de nouveaux composés à certains groupes
de plantes au lieu de chercher à l’aveuglette parmi les quelque
250 000 espèces de Vasculaires à graines connues.
Questions du résumé des concepts clés
30.1 Le tégument de l’ovule devient l’enveloppe protectrice de la graine.
La mégaspore de l’ovule devient un gamétophyte femelle haploïde et
deux parties de la graine sont liées au gamétophyte : la réserve de nourriture de la graine provient des cellules haploïdes du gamétophyte et son
embryon se développe après que l’oosphère du gamétophyte femelle
a été fécondée par un spermatozoïde. Ce qui reste du mégasporange de
l’ovule entoure la paroi de la spore qui renferme la réserve de nourriture
et l’embryon. 30.2 Les Gymno spermes sont apparues il y a quelque
305 millions d’années, ce qui leur confère une remarquable longévité sur
le plan de l’évolution. Elles présentent les cinq caractères dérivés propres
à toutes les Vasculaires à graines (petits gamétophytes, hétérosporie,
ovules, pollen et graines), ce qui les rend bien adaptées à la vie sur la terre
ferme. Enfin, les Gymno spermes dominent de vastes régions géographiques,
et leur distribution géographique est donc imposante. 30.3 L’origine des
Végétaux à fleurs est intrigante parce que leurs caractéristiques distinctives
Réponses du chapItRe 30
Questions des figures
Figure 30.2 Enfermé dans le sporophyte, le gamétophyte n’est pas
exposé aux effets mutagènes des rayons ultraviolets. Les cellules reproductrices contenues dans le gamétophyte ainsi protégé devraient donc
subir moins de mutations, dont la plupart sont néfastes. La valeur adaptative des embryons devrait par conséquent s’améliorer puisqu’un plus
petit nombre d’entre eux présenteraient de ces mutations néfastes.
Figure 30.3 Trois générations : (1) le sporophyte de la génération
actuelle (cellules 2n contenues dans l’enveloppe de la graine et dans les
restes du mégasporange qui tapisse la paroi de la spore) ; (2) le gamétophyte femelle (cellules n, contenues dans la réserve de nourriture) ;
(3) le sporophyte de la génération suivante (cellules 2n, contenues dans
l’embryon). Figure 30.6 La division mitotique. Une mégaspore haploïde
se divise par mitose pour produire un gamétophyte femelle haploïde
multicellulaire. (Une microspore haploïde se divise de la même façon
par mitose pour produire un gamétophyte mâle multicellulaire.)
Figure 30.12 Non. L’ordre des ramifications présenté pourrait toujours
convenir si l’origine d’Amborella et d’autres Angio spermes primitives
remontait à plus de 150 millions d’années, et que les fossiles d’Angiospermes datant de cette époque n’avaient pas encore été découverts.
Si tel était le cas, il serait toutefois inexact de fixer l’origine des Angiospermes à 140 millions d’années, comme l’indique la phylogenèse de la
figure 30.12 (b). Figure 30.16 La température et la quantité de lumière
atteignant le sol de la forêt augmenteraient et les pluies diminueraient.
Chacun de ces changements pourrait avoir des conséquences graves sur
les espèces vivant dans les zones limitrophes de ce qui reste de la forêt.
retour sur le concept 30.1
1. Pour avoir une chance d’atteindre les oosphères, les spermatozoïdes
flagellés des Vasculaires sans graines doivent nager dans une mince
couche d’eau, et leur parcours est de l’ordre de quelques centimètres
seulement. Pour leur part, les spermatozoïdes des Vasculaires à graines
se forment dans des grains de pollen résistants et que le vent ou les
animaux pollinisateurs peuvent transporter sur de très longues distances.
Bien qu’ils soient flagellés chez certaines espèces, les spermatozoïdes de
la plupart des Vasculaires à graines ne le sont pas, puisqu’ils n’ont pas
besoin de se déplacer dans l’eau : les tubes polliniques leur permettent
de parvenir directement aux oosphères. 2. Les minuscules gamétophytes
des Vasculaires à graines sont nourris par les sporophytes, qui les protègent
des facteurs de stress, comme la sécheresse et les rayons ultraviolets.
Les grains de pollen sont entourés de deux enveloppes, l’une interne et
l’autre externe ; cette dernière renferme de la sporopollénine, une substance qui les protège lors de leur transport par le vent ou les animaux.
Les graines présentent une ou deux couches de tissu protecteur, une
enveloppe qui améliore leur survie en les protégeant mieux des agressions du milieu que ne le feraient les parois des spores. Les graines
contiennent aussi une réserve de nourriture, qui assure la croissance
de l’embryon devenu plantule. 3. Si une graine ne pouvait entrer en état
de dormance, l’embryon entreprendrait son développement après la
fécondation. Par conséquent, il pourrait rapidement devenir trop gros
pour être transporté passivement, ce qui limiterait son déplacement.
Les chances de survie de l’embryon pourraient également être réduites
puisque sa croissance ne pourrait être retardée jusqu’à l’apparition
de conditions favorables.
retour sur le concept 30.2
1. Les Gymno spermes se ressemblent en ce que leurs graines ne sont
pas enfermées dans des ovaires et dans des fruits, mais les structures
qui portent ces graines varient beaucoup d’un embranchement à l’autre.
Ainsi, les Cycadophytes possèdent des cônes volumineux, tandis que,
chez les Ginkgophytes et les Gnétophytes, les cônes sont de petite taille
et ressemblent un peu à des baies, bien qu’il ne s’agisse pas de fruits.
La forme des feuilles des Gymno spermes varie aussi grandement : chez
de nombreux Conifères, ce sont des aiguilles, chez les Cycadophytes,
elles ressemblent à des feuilles de palmier, et chez les Gnétophytes, elles
sont semblables à celles des plantes à fleurs. 2. Le cycle de développement
du pin illustre l’hétérosporie. En effet, les cônes femelles produisent des
mégaspores et les cônes mâles, des microspores. Le schéma montre les
minuscules gamétophytes mâles à l’intérieur de grains de pollen microscopiques, et un gamétophyte femelle microscopique à l’intérieur d’une
mégaspore. On y voit aussi une oosphère qui se développe dans un
ovule, et le tube pollinique contenant les spermatozoïdes. Le schéma
montre également l’enveloppe protectrice et la réserve de nourriture
de la graine. 3. Non. Les archives géologiques indiquent que les Gymnospermes sont apparues il y a au moins 305 millions d’années. Cela ne
signifie pas que l’apparition des Angio spermes remonte à cette période,
seulement que l’ancêtre commun le plus récent qu’elles partagent avec
les Gymno spermes doit dater de cette époque.
retour sur le concept 30.3
1. Dans le cycle de développement du chêne, l’arbre (le sporophyte)
produit des fleurs, qui contiennent des gamétophytes enfermés dans des
grains de pollen et dans des ovules ; les oosphères des ovules sont fécondées ; les ovaires matures deviennent des fruits secs appelés glands.
On peut considérer le début du cycle de développement du chêne au
moment où les graines des glands germent, permettant à des embryons
de devenir des plantules puis des arbres matures, lesquels produisent des
fleurs puis d’autres glands. 2. Les cônes de pins et les fleurs possèdent
tous deux des sporophylles, c’estàdire des feuilles modifiées produisant
des spores. Les pins portent des cônes mâles (contenant des grains de
pollen) et des cônes femelles (dont l’écaille porte des ovules) distincts.
Dans les fleurs, les grains de pollen sont produits par les anthères des
étamines, et les ovules sont compris dans les ovaires des carpelles.
Contrairement aux cônes de pin, beaucoup de fleurs engendrent à la fois
du pollen et des ovules. 3. Le fait que le clade des fleurs à symétrie bilatérale comporte plus d’espèces établit une corrélation entre la forme des
fleurs et la vitesse de spéciation. La forme de la fleur (symétrie bilatérale
ou radiaire) n’est cependant pas nécessairement responsable de cette
vitesse puisqu’elle est peutêtre corrélée avec un autre facteur qui, lui,
est la cause véritable du résultat observé. Remarquez néanmoins qu’on
a établi un lien entre la forme de la fleur et la vitesse de spéciation accrue,
et ce, pour 19 paires de lignées différentes. Dans la mesure où ces 19 paires
étaient indépendantes les unes des autres, cette association donne à
penser – sans le confirmer – que des différences sur le plan de la forme
causent la modification de la vitesse de spéciation. Les expériences contrôlées fournissent de solides preuves en ce sens, mais elles sont habituellement impossibles à réaliser pour des événements évolutifs passés.
retour sur le concept 30.4
1. On peut envisager la diversité des Végétaux comme une ressource
parce que ceuxci procurent de nombreux avantages importants aux
humains ; or, cette ressource est non renouvelable parce que l’extinction
des espèces végétales est irréversible. 2. Une phylogenèse détaillée des
Vasculaires à graines permettrait de recenser de nombreux groupes
monophylétiques. À partir d’une telle phylogenèse, les chercheurs pourraient chercher des clades dont les espèces renferment des composés
médicinaux déjà découverts. En identifiant ces clades, il serait possible
de restreindre les recherches de nouveaux composés à certains groupes
de plantes au lieu de chercher à l’aveuglette parmi les quelque
250 000 espèces de Vasculaires à graines connues.
Questions du résumé des concepts clés
30.1 Le tégument de l’ovule devient l’enveloppe protectrice de la graine.
La mégaspore de l’ovule devient un gamétophyte femelle haploïde et
deux parties de la graine sont liées au gamétophyte : la réserve de nourriture de la graine provient des cellules haploïdes du gamétophyte et son
embryon se développe après que l’oosphère du gamétophyte femelle
a été fécondée par un spermatozoïde. Ce qui reste du mégasporange de
l’ovule entoure la paroi de la spore qui renferme la réserve de nourriture
et l’embryon. 30.2 Les Gymno spermes sont apparues il y a quelque
305 millions d’années, ce qui leur confère une remarquable longévité sur
le plan de l’évolution. Elles présentent les cinq caractères dérivés propres
à toutes les Vasculaires à graines (petits gamétophytes, hétérosporie,
ovules, pollen et graines), ce qui les rend bien adaptées à la vie sur la terre
ferme. Enfin, les Gymno spermes dominent de vastes régions géographiques,
et leur distribution géographique est donc imposante. 30.3 L’origine des
Végétaux à fleurs est intrigante parce que leurs caractéristiques distinctives