Chapitre 3 : Les Ptéridophytes (Fougères et Plantes Alliées)

 

Chapitre 3 : Les Ptéridophytes (Fougères et Plantes Alliées)

Introduction aux Ptéridophytes

Les ptéridophytes regroupent les fougères, les prêles, et les lycophytes. Ce sont des plantes vasculaires sans graines qui se reproduisent par spores et ont une structure vasculaire complexe. Elles sont parmi les premières plantes à avoir développé des systèmes vasculaires, ce qui leur a permis de coloniser de nombreux habitats terrestres.

1. Classification des Ptéridophytes

Les ptéridophytes se classent en deux groupes principaux : les lycophytes et les monilophytes.

A. Lycophytes

Les lycophytes comprennent trois familles principales :

1- Lycopodiaceae : Communément appelées lycopodes, elles sont caractérisées par leurs petites feuilles (microphylles) et leurs spores produites dans des sporanges situés à la base des feuilles.
  • Exemple : Lycopodium clavatum (Lycopode clavaire)
2- Selaginellaceae : Les sélaginelles possèdent des microphylles et produisent des spores de deux types (hétérosporie).
  • Exemple : Selaginella kraussiana
3- Isoetaceae : Les isoètes, ou quenouilles d'eau, ont des microphylles aquatiques ou semi-aquatiques.
  • Exemple : Isoetes lacustris

B. Monilophytes

Les monilophytes comprennent plusieurs classes :

1- Polypodiopsida : Les fougères vraies, avec des frondes généralement grandes et divisées.
  • Exemple : Pteridium aquilinum (Fougère aigle)
2- Equisetopsida : Les prêles, caractérisées par leurs tiges articulées et leurs microphylles réduites en écailles.
  • Exemple : Equisetum arvense (Prêle des champs)
3- Psilotopsida : Les psilotes, plantes primitives sans vraies racines ni feuilles.
  • Exemple : Psilotum nudum

2. Structure et Morphologie

Les ptéridophytes présentent une diversité structurelle et morphologique notable.

A. Tige

1- Rhizome :
  • Les rhizomes sont des tiges souterraines horizontales présentes chez de nombreuses fougères.
  • Ils servent à la fois à la reproduction végétative et à la survie durant les périodes défavorables.
  • Exemple : Rhizome de fougère aigle (Pteridium aquilinum).
2- Stipe :
  • Les stipites sont des tiges aériennes présentes chez certaines fougères arborescentes comme les Dicksoniaceae.
  • Ils soutiennent les frondes et peuvent atteindre plusieurs mètres de hauteur.
  • Exemple : Stipe de Dicksonia antarctica.

B. Feuilles

1- Frondes :

  • Les frondes sont les feuilles des fougères, souvent grandes et divisées en folioles (pennées ou bipennées).
  • Elles jouent un rôle crucial dans la photosynthèse et la reproduction, en portant les sporanges.
  • Exemple : Fronde de fougère mâle (Dryopteris filix-mas).

2- Microphylles :

  • Les microphylles sont de petites feuilles simples trouvées chez les lycophytes.
  • Elles possèdent une seule veine sans ramification.
  • Exemple : Microphylle de lycopode (Lycopodium clavatum).

3- Mégaphylles :

  • Les mégaphylles sont des feuilles complexes trouvées chez les fougères et certaines autres plantes vasculaires.
  • Elles ont plusieurs nervures ramifiées.
  • Exemple : Mégaphylle de fougère.

C. Racines

Racines adventives :
  • Les racines adventives poussent à partir des tiges ou des rhizomes.
  • Elles assurent l'ancrage et l'absorption des nutriments.
  • Exemple : Racines adventives de Dryopteris filix-mas.

D. Système vasculaire

Xylème et phloème :
  • Le xylème transporte l'eau et les minéraux des racines vers le reste de la plante.
  • Le phloème transporte les sucres produits par la photosynthèse vers les zones de croissance et de stockage.
  • Exemple : Coupe transversale d'une tige de fougère montrant le xylème et le phloème.

3. Reproduction et Cycles de Vie

Les ptéridophytes ont un cycle de vie complexe avec une alternance de générations entre un sporophyte diploïde et un gamétophyte haploïde.

A. Cycle de vie

1- Sporophyte :

  • Le sporophyte est la génération dominante et diploïde qui produit des spores par méiose.
  • Chez les fougères, le sporophyte est représenté par la plante adulte avec des frondes.
  • Exemple : Sporophyte de Pteridium aquilinum.

2- Gametophyte :

  • Le gamétophyte est la génération haploïde, souvent petite et discrète, qui produit des gamètes par mitose.
  • Chez les fougères, le gamétophyte est une petite lame verte appelée prothalle.
  • Exemple : Prothalle de fougère.

B. Processus de reproduction

1- Sporanges :

  • Les sporanges sont des structures produisant des spores, souvent regroupées en amas appelés sores sur les frondes.
  • Exemple : Sores de Pteridium aquilinum.

2- Spores :

  • Les spores sont des cellules haploïdes capables de germer pour donner un gamétophyte.
  • Elles sont produites en grande quantité pour augmenter les chances de survie.
  • Exemple : Spores de fougère.

3- Prothalle :

  • Le prothalle est le gamétophyte des fougères, une petite lame verte photosynthétique.
  • Il porte les organes reproducteurs mâles (anthéridies) et femelles (archégones).
  • Exemple : Prothalle de Pteridium aquilinum.

4- Anthéridies et archégones :

  • Les anthéridies sont les organes mâles produisant les spermatozoïdes.
  • Les archégones sont les organes femelles produisant les oosphères (œufs).
  • Exemple : Anthéridies et archégones sur un prothalle de fougère.

5- Fécondation :

  • La fécondation se fait par la nage des spermatozoïdes vers les archégones, nécessitant la présence d'eau.
  • Le zygote diploïde formé se développe en un nouveau sporophyte.
  • Exemple : Développement du zygote en un jeune sporophyte de fougère.

6- Développement du sporophyte :

  • Le sporophyte croît à partir du zygote, développant des frondes, un rhizome, et des racines.
  • Il devient la forme mature de la plante, capable de produire de nouvelles spores.
  • Exemple : Croissance du jeune sporophyte de Dryopteris filix-mas.

4. Importance Écologique et Économique des Ptéridophytes

A. Importance écologique

1- Biodiversité :

  • Les ptéridophytes fournissent des habitats pour une variété d'organismes, y compris des insectes, des oiseaux et d'autres plantes.
  • Exemple : Fougères hébergeant des épiphytes dans les forêts tropicales.

2- Sol :

  • Elles contribuent à la formation et à la stabilisation des sols grâce à leurs racines et leur décomposition.
  • Exemple : Les fougères qui aident à prévenir l'érosion des sols sur les pentes.

3- Eau :

  • Elles jouent un rôle dans la régulation de l'eau dans les écosystèmes forestiers, influençant l'humidité du sol et le cycle de l'eau.
  • Exemple : Les fougères qui contribuent à la rétention d'eau dans les forêts humides.

B. Importance économique

1- Ornementation :

  • De nombreuses fougères sont utilisées comme plantes décoratives dans les jardins et les aménagements paysagers.
  • Exemple : Utilisation de Nephrolepis exaltata (Fougère de Boston) dans l'aménagement paysager.

2- Médicinal :

  • Certaines espèces de ptéridophytes sont utilisées en médecine traditionnelle pour traiter diverses affections.
  • Exemple : Utilisation de Polypodium vulgare (Fougère polypode) en phytothérapie.

3- Écologie industrielle :

  • Les ptéridophytes sont utilisées dans la phytoremédiation pour dépolluer les sols et les eaux contaminés par les métaux lourds et d'autres polluants.
  • Exemple : Utilisation de Pteris vittata (Fougère de Chine) pour la phytoremédiation de l'arsenic.

Conclusion

Les ptéridophytes, avec leur diversité structurelle et morphologique, ainsi que leurs cycles de vie complexes, jouent un rôle crucial dans les écosystèmes terrestres et ont une importance économique notable. Leur étude approfondie révèle des aspects fascinants de la biologie végétale et de l'évolution des plantes, soulignant leur adaptation et leur importance écologique à travers les âges.