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Fiche explicative de la leçon : Règne végétal Biologie

Dans cette fiche explicative, nous allons rappeler les caractéristiques d’organismes appartenant au règne Végétal.

La Terre possède un éventail incroyablement diversifié d’organismes vivants. Pour rendre ces organismes plus faciles à étudier, les scientifiques les ont classés en groupes distincts en fonction de leurs caractéristiques visibles ou de leur histoire évolutive. Ce processus s’appelle la taxonomie. Tous les organismes vivants découverts jusqu’à présent peuvent être classés en règnes, qui sont des groupes contenant un grand nombre d’organismes partageant certaines caractéristiques.

Définition : Taxonomie

La taxonomie est l’étude scientifique de la classification biologique.

En 1969, un scientifique appelé Robert Whittaker a proposé le système de classification en cinq règnes, décrit dans la figure 1.

Figure 1 : Schéma illustrant le système de classification en cinq règnes.

Le Règne Végétal est un grand groupe taxonomique qui contient toutes les espèces que nous appelons communément les plantes. Les scientifiques estiment que nous avons jusqu’à présent identifié près de 400 000 espèces différentes de plantes. Les plantes ont colonisé presque tous les milieux sur Terre. Sans plantes produisant de l’oxygène pour nous permettre de respirer, la vie humaine cesserait d’exister.

Toutes les espèces de plantes ont certaines caractéristiques en commun. Les plantes sont des eucaryotes, ce qui signifie que leurs cellules contiennent un noyau délimité par une membrane et d’autres organites délimités par une membrane. Leurs cellules sont entourées par une paroi cellulaire, qui fournit structure et soutien. Le composant principal de ces parois est le polymère cellulose. Les plantes sont autotrophes;elles fabriquent leur propre nourriture par un processus appelé photosynthèse. Pour pouvoir réaliser ce processus, l’un des organites entouré d’une membrane qu’elles contiennent dans leurs cellules est le chloroplaste.

Définition : Autotrophe

Un autotrophe est un organisme qui peut synthétiser sa propre nourriture à partir de matériaux inorganiques.

Définition : Photosynthèse

La photosynthèse est le processus par lequel le dioxyde de carbone et l’eau sont convertis en sucres, tels que le glucose et l’oxygène, en présence de la lumière du soleil.

Exemple 1: Rappel des caractéristiques essentielles du règne Végétal

La figure ci-dessous montre un organisme appartenant au règne Végétal. Quelles sont les caractéristiques des organismes appartenant à ce règne?

Plantes d'Aloe vera
  1. Ces organismes sont eucaryotes, multicellulaires et hétérotrophes.
  2. Ces organismes sont procaryotes, multicellulaires et autotrophes.
  3. Ces organismes sont procaryotes, multicellulaires et hétérotrophes.
  4. Ces organismes sont eucaryotes, multicellulaires et autotrophes.

Réponse

Le règne Végétal comprend tous les organismes que nous appelons communément les plantes. Vous êtes fort probablement entourés de plantes au quotidien;sans plantes produisant continuellement de l’oxygène, les humains ne pourraient pas survivre sur Terre. Le processus que les plantes utilisent pour produire de l’oxygène est la photosynthèse, et c’est aussi le processus qu’elles utilisent pour obtenir leur propre alimentation. Cela rend les plantes autotrophes, car elles peuvent fabriquer leur propre nourriture. Les plantes sont des eucaryotes, ce qui signifie qu’elles contiennent des organites entourés d’une membrane, et plus particulièrement un noyau entouré d’une membrane. En regardant l’image de la plante ci-dessus, nous pouvons voir qu’elle est relativement grande et a plusieurs extensions différentes, ce qui lui donne une forme plutôt complexe. On peut donc conclure que ces organismes sont très susceptibles d’être constitués de plusieurs cellules (multicellulaires).

Par conséquent, nous pouvons conclure que les organismes appartenant au règne Végétal sont eucaryotes, multicellulaires et autotrophes.

Dans cette fiche explicative, nous allons examiner les groupes de plantes plus en détail, y compris les algues supérieures et les plantes non vasculaires et vasculaires. Certains systèmes de classification plus récents placent maintenant des algues supérieures dans le règne des Protistes, mais nous allons examiner leurs caractéristiques ici.

Les algues supérieures sont des organismes photosynthétiques vivant dans des milieux aquatiques. Les embranchements qui sont considérés comme des algues supérieures comprennent les Rhodophytes, les Phéophytes et les Chlorophytes. Le tableau 1 résume leurs caractéristiques principales et donne quelques exemples d’organismes.

Tableau 1: Résumé des principales caractéristiques et des exemples d'organismes de chaque embranchement d'algues supérieures.

EmbranchementCaractéristiquesExemple d’organismes
Rhodophyte
(algue rouge)
Leurs cellules (chromatophores) ayant de rouges
pigments photosynthétiques.
Vit surtout dans les milieux marins.
Parois cellulaires recouvertes d'une couche
gélatineuse qui colle aux autres cellules.
Polysiphonia
Phéophyte
(algue brune)
Leurs cellules (chromatophores) ayant des pigments
photosynthétiques bruns.
Vit dans les milieux marins.
Peut avoir des filaments simples ou ramifiés.
Fucus
Chlorophyte
(algue verte)
Leurs cellules ayant des chloroplastes (pigments verts).
Vit dans des milieux aquatiques.
Peut être unicellulaire ou multicellulaire.
Spirogyra (multicellulaire),
Chlamydomonas
(unicellulaire)

La photo ci-dessous montre Spirogyra au microscope optique. Vous pouvez voir sur l’image que ce Spirogyra a des chloroplastes en forme de spirale dans ses cellules.

Spirogyre
Figure 2

Les plantes qui ne sont pas considérées comme des algues supérieures appartiennent aux embranchements des Bryophytes et des Trachéophytes. La figure 3 illustre grossièrement leurs relations évolutives.

Figure 3 : Schéma d’un arbre phylogénétique simple décrivant l'évolution des Bryophytes et des Trachéophytes.

Les organismes appartenant à l’embranchement des Bryophytes sont des plantes non vasculaires. Cela signifie qu'elles ne possèdent pas de tissus vasculaires complexes ou spécialisés, caractérisés par des cellules formant un réseau de vaisseaux qui transportent l'eau, les minéraux et les nutriments dans la plante. Les Bryophytes peuvent aussi avoir des structures appelées rhizoïdes, qui s’étendent à partir de leurs cellules épidermiques inférieures pour aider à ancrer la plante dans le sol. Des exemples de plantes non vasculaires incluent la mousse Funaria hygrometrica , illustrée sur la photo ci-dessous, qui vit dans des environnements très humides afin de pouvoir toujours accéder à l’eau et aux minéraux.

Funaria hygrometrica
Figure 4

Les organismes appartenant à l’embranchement des Trachéophytes possèdent quant à eux des tissus vasculaires spécialisés. Ceux-ci incluent le phloème et le xylème, qui sont respectivement utilisés pour transporter les sucres et l’eau.

Exemple 2: Classer un organisme donné en utilisant nos connaissances des Bryophytes et des Trachéophytes

On a trouvé une fleur avec une longue tige contenant un système spécialisé pour le transport de l’eau et des sucres. À quel embranchement, Bryophytes ou Trachéophytes, cette plante est-elle plus susceptible d’appartenir?

Réponse

On dit que toute plante qui dispose d’un système spécialisé pour le transport de l’eau et des sucres a un système vasculaire. Cela est fréquent chez les plantes à fleurs à longues tiges et les arbres à long tronc, plutôt que chez les petites plantes proches du sol, telles que les mousses. Nous savons que les plantes appartenant à l’embranchement des Trachéophytes sont appelées plantes vasculaires et ont des tissus de transport spécialisés.

Par conséquent, la plante décrite doit appartenir à l’embranchement des Trachéophytes.

L’embranchement des Trachéophytes peut être divisé en trois classes:Filicophytes, Gymnospermes et Angiospermes.

Les plantes appartenant à la classe des Filicophytes dans l’embranchement des Trachéophytes sont plus communément appelées fougères. La majorité des fougères se trouvent sous forme d’herbes, et certaines sont des arbustes ou des arbres. Elles ont des tiges, des feuilles et des racines qui traversent le sol. Les fougères ne produisent pas de fleurs ni de graines, mais se reproduisent à l’aide de petites structures de reproduction appelées spores. Leurs feuilles ont une forme pennée, que vous pouvez voir sur la photo d’une fougère communément trouvée ci-dessous. Les fougères comprennent également les genres végétaux Polypodium et Adiantum.

pétales de fougère
Figure 5

Les plantes appartenant à la classe des Gymnospermes sont en grande partie des arbres. Ces plantes produisent des graines qui ne sont pas enfermées dans d’autres structures, contrairement à beaucoup d’autres classes de plantes. En fait, le mot Gymnosperme vient des mots grecs pour « nu » et « graines », de sorte que le nom se traduit littéralement par « graines nues ». Tout comme les fougères, les Gymnospermes ne produisent pas de fleurs, mais elles possèdent des cônes, qui peuvent être masculins ou féminins. Elles ont des feuilles simples qui forment des aiguilles. Les sapins et les pins sont des exemples de Gymnospermes que les gens utilisent souvent comme arbres de Noël. La photo ci-dessous montre un gros plan sur les branches d’un arbre Pinus flexilis.

Pin flexible
Figure 6

Les Angiospermes sont une classe de Trachéophytes qui comprend des plantes à fleurs. Ces plantes vivent sur terre et produisent des graines, des feuilles et des fruits. Cette classe peut être divisée en deux groupes:les Monocotylédones et les Dicotylédones.

Un cotylédon est la feuille embryonnaire d'une plante. C’est une partie importante de l’embryon d’une graine de plante. Les scientifiques peuvent utiliser cette partie pour classer les Angiospermes en Monocotylédones (graines avec un cotylédon) et en Dicotylédones (graines avec deux cotylédons).

Définition : Cotylédon

Un cotylédon est la feuille embryonnaire d’une plante contenue dans la graine de la plante.

Exemple 3: Application de la hiérarchie taxonomique pour classifier un organisme donné

La photo fournie montre une plante de bambou, qui est une plante monocotylédone. Laquelle des classifications taxonomiques suivantes du bambou est dans l’ordre de la plus grande à la plus petite?

Plante de bambou
  1. Plantae, Tracheophyta, Angiospermae, Monocotylédones
  2. Tracheophyta, Plantae, Angiospermae, Monocotylédones
  3. Monocotylédones, Plantae, Tracheophyta, Angiospermae
  4. Plantae, Angiospermae, Tracheophyta, Monocotylédones

Réponse

L’ordre de la hiérarchie taxonomique va du groupe le plus global, c’est à dire celui qui contient le plus grand nombre et la plus grande variété d’espèces, au groupe le plus petit et le plus spécifique. Dans ce cas, le groupe le plus important est le règne, qui est le règne Végétal. Cela signifie que nous pouvons immédiatement éliminer toutes les options de réponse qui ne commencent pas par Plantae. Le Règne Végétal est divisé en algues supérieures, Trachéophytes (plantes vasculaires) et Bryophytes (plantes non vasculaires). Le bambou est une plante vasculaire, car il a des tissus vasculaires spécialisés pour le transport. Les Trachéophytes peuvent se rediviser en trois catégories:Filicophytes, Gymnospermes et Angiospermes. Le bambou a des feuilles et des graines et peut produire des fleurs, alors il est classé comme un angiosperme. Les Angiospermes peuvent être divisés en deux groupes en fonction du nombre de feuilles embryonnaires, ou cotylédons, qu’elles ont dans leurs graines. Le bambou en a un, donc il est classé comme un monocotylédon.

Par conséquent, l’ordre correct de la classification taxonomique pour une plante de bambou est Plantae, Tracheophyta, Angiospermae, Monocotyledones.

Nous savons maintenant que les Monocotylédones et les Dicotylédones diffèrent par la structure de leurs graines. Elles ont également d’autres différences structurelles et fonctionnelles importantes, qui sont illustrées à la figure 7.

Figure 7 : Diagramme de Venn comparant les principales caractéristiques des Monocotylédones et des Dicotylédones.

Comme nous pouvons le voir, les Monocotylédones et les Dicotylédones produisent des graines, des fleurs et des feuilles et ont des systèmes vasculaires spécialisés. Cependant, il existe certaines différences clés:ces faisceaux vasculaires sont disposés en anneaux dans la tige d’une dicotylédone, mais sont dispersés dans la tige d’une monocotylédone. Les feuilles d’une monocotylédone sont étroites avec des nervures parallèles, mais une dicotylédone a des feuilles pennées ou palmées. Les racines d’une monocotylédone sont ramifiées et fibreuses, mais une dicotylédone est susceptible d’avoir une racine principale, ou une racine pivotante, à partir de laquelle des racines plus petites se ramifient.

Exemple 4: Identifier les Monocotylédones et les Dicotylédones à partir des images

Le schéma montre quelques caractéristiques essentielles d’une plante. S’agit-il d’une dicotylédone ou d’une monocotylédone?

Réponse

Les Monocotylédones et les Dicotylédones sont deux groupes de plantes appartenant à la classe des Angiospermes. Les Angiospermes sont des plantes à fleurs qui ont des feuilles et des systèmes vasculaires et produisent des graines. Les plantes peuvent être classées en Monocotylédones ou en Dicotylédones selon diverses caractéristiques.

Une Monocotylédone a des organes floraux qui se produisent généralement en multiples de trois. Leurs feuilles sont étroites avec des nervures parallèles les unes aux autres, et leurs racines sont fibreuses et ramifiées. Les Dicotylédones ont des organes floraux qui se produisent par multiples de quatre ou cinq. Leurs feuilles sont susceptibles d’être pennées ou palmées (elles ont donc une forme beaucoup plus large avec des folioles s’étendant à partir d’un point central). Elles ont aussi une racine principale ou pivotante plus grande. Si nous regardons les schémas fournis, nous pouvons voir que la feuille est étroite, avec des nervures parallèles, et que les racines sont très ramifiées.

Par conséquent, la plante en question est susceptible d’être une monocotylédone.

Résumons ce que nous avons appris sur les organismes appartenant au règne Végétal.

Points Clés

  • Les organismes appartenant au règne Végétal sont hétérotrophes, eucaryotes et multicellulaires.
  • Le règne Végétal peut être divisé entre les embranchements des algues supérieures (Rhodophytes, Phéophytes et Chlorophytes) et les embranchements des Trachéophytes et Bryophytes.
  • L’embranchement des Trachéophytes peut être divisé en classes:Filicophytes, Gymnospermes et Angiospermes.
  • La classe des Angiospermes contient des plantes à fleurs et peut être divisée en Monocotylédones et Dicotylédones.

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