USCMB et ASER Subaquatique - Formation. Biologie Auteur : Annick Lebreton LES VÉGÉTAUX. Formation Biologie sous-marine 2011 Annick Lebreton

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1 1 LES VÉGÉTAUX Formation Biologie sous-marine 2011 Annick Lebreton

2 SOMMAIRE Embranchements et caractéristiques des végétaux Les Algues Les Plantes à fleurs 2

3 SOMMAIRE Embranchements et caractéristiques des végétaux Les Algues Les Plantes à fleurs 3

4 CLASSIFICATION Début du XXe siècle : Cyanobactéries En 1969, classification à 5 règnes (Robert Whittaker) : les protistes (unicellulaires) les monères (ou procaryotes) les fungi (champignons) les végétaux Végétaux Thallophytes Algues Champignons Lichens Cormophytes (Plantes à tige) les animaux 4

5 RÈGNE VÉGÉTAL Thallophytes (pas de différenciation de tissus et d organes) Cormophytes (système feuillé avec des tissus et des organes vrais) Algues Phanérogames Mousses Fougères (organes reproducteurs visibles) Préspermathytes Spermaphytes (plantes à fleurs) 5

6 PLACE DES ALGUES DANS LE RÈGNE VÉGÉTAL 6

7 CARACTÉRISTIQUES DES VÉGÉTAUX Les végétaux sont des eucaryotes pluricellulaires réalisant la photosynthèse et cela grâce à des organites bien particuliers. Les cellules végétales se distinguent des autres cellules eucaryotes par une paroi pectocellulosique faite de cellulose et de protéines. 7

8 LES VÉGÉTAUX : CRÉATEURS DE MATIÈRE ORGANIQUE Les végétaux sont des êtres vivants pourvus de chlorophylle et/ou d autres pigments contenus dans des chloroplastes. La chlorophylle permet la production de matière organique (glucose, amidon, cellulose, huiles) à partir de l eau, du gaz carbonique et des sels minéraux, grâce à l énergie lumineuse Eau Gaz carbonique Photosynthèse Lumière Chlorophylle Eau MATIERE ORGANIQUE Sels minéraux OXYGENE 8

9 VÉGÉTAUX VS ANIMAUX Les végétaux sont autotrophes : Ils peuvent se nourrir eux-mêmes grâce à la photosynthèse. Les animaux sont hétérotrophes : Ils doivent manger d autres animaux ou végétaux pour se nourrir. Pas de vie animale sur Terre sans les végétaux Les algues sont un maillon essentiel de la vie marine Les végétaux n ont pas d organes nerveux ni d organes de sens et de mouvement, contrairement aux animaux. 9

10 SOMMAIRE Embranchements et caractéristiques des végétaux Les Algues Description Nutrition Reproduction Répartition Mode de vie Prédateurs Exemples d individu Les Plantes à fleurs 10

11 CARACTÉRISTIQUES DES ALGUES Thallophytes Le thalle est constitué de cellules indifférenciées possède : fronde, stipe, disque, crampons, filaments embrouillés ne possède ni racine, ni tige, ni feuilles, ni fleurs, ni fruit n a pas de système circulatoire peut avoir des formes variées 11

12 NUTRITION, REPRODUCTION DES ALGUES Nutrition Chaque cellule du thalle puise dans le milieu les éléments nutritifs nécessaires à sa photosynthèse. La respiration s effectue également au niveau cellulaire. Reproduction Multiplication asexuée par multiplication végétative : une partie du thalle se détache, se fixe et redonne un individu par production de spores qui donnent directement un individu Reproduction sexuée par production de gamètes mâles et femelles qui fusionnent et donnent un œuf ; les gamètes peuvent provenir d un même thalle (monoïque) ou de thalles différents (dioïques). Sexuée et asexuée alternance gamètes/spores cycle biologique 12

13 RÉPARTITION DES ALGUES Conditions de vie des algues La lumière Jusqu à 100 m de profondeur (lumière nécessaire pour la photosynthèse) Dépendance entre la lumière captée (en fonction des pigments) et la profondeur Le substrat Support solide Roche, bouée, coque de bateau Végétal algues épiphytes Animal algues épizoïques ou épibiontes L hydrodynamisme Agitation du milieu (courant, houle, vagues) indispensable pour apporter les sels minéraux Adaptations aux modes battus (algues bien cramponnées) ou aux modes calmes (algues dressées) Dépendance des marées Autres facteurs abiotiques Tolèrent peu les changements de température et de salinité 13

14 L'IMPLANTATION DES ALGUES DÉPEND AUSSI DES MARÉES 14

15 MODE DE VIE DES ALGUES Algues pélagiques Phytoplancton : 99% de la biomasse végétale aquatique Algues unicellulaires invisibles à l œil nu Algues pluricellulaires comme les sargasses, portées par leurs flotteurs Algues symbiotiques Algues unicellulaires comme les zooxanthelles qui vivent dans les tissus de certains spongiaires, de l anémone verte, de la gorgone blanche etc. auxquels elles apportent de la matière organique fabriquée par photosynthèse à partir des sels minéraux rejetés par leur hôte. Algues benthiques Fixées au substrat Classification en fonction de la couleur de leur pigment principal : chlorophylle (verte), pigments jaunes ou rouges : Algues vertes, brunes, rouges 15

16 LES PRÉDATEURS DES ALGUES Mollusques brouteurs Patelle Aplysie Littorines Echinodermes Oursins Ormeaux Poissons herbivores Saupes 16

17 PHYTOPLANCTON sargasse 17

18 PHYTOPLANCTON Concentration moyenne en phytoplancton dans l'océan (croissante du violet au vert) et de l'indice de végétation terrestre (croissante du jaune au vert). SeaWiFS, NASA 18

19 ZOOXANTELLES Zooxanthelle sur anémone verte 19

20 ALGUES VERTES (CHLOROPHYCÉES) espèces Teinte : couleur de la chlorophylle non cachée par d autres pigments. Captent la lumière rouge qui est absorbée dans les 10 premiers mètres zone 0 à 10m Unicellulaires, microscopique Grandes algues pluricellulaires ou unicellulaires comme l acétabulaire Acétabulaire Codium en boule Codium fragile 20 Laitue de mer, Ulve

21 ALGUES VERTES (CHLOROPHYCÉES) Palmophyllum crassum (sciaphile) Udotée 21 Valonia Monnaie de Poséidon

22 ALGUES VERTES (CHLOROPHYCÉES) Caulerpa taxifolia Algue verte d origine tropicale Modifiée génétiquement par utilisation en aquarium Introduite en mer accidentellement à Monaco Prolifération et expansion importante due à son extraordinaire adaptation à son nouveau milieu Aucun moyen de lutte efficace à grande échelle aujourd hui Prévention et signalisation Caulerpa racemosa Croissance encore plus rapide Caulerpa prolifera Non envahissante! Caulerpa prolifera et racemosa Caulerpa taxifolia

23 ALGUES BRUNES (PHÉOPHYCÉES) 1500 espèces Teinte : chlorophylle +/- cachée par un pigment brun Captent la lumière jaune orangée zone 0 à 20m Algues pluricellulaires, plutôt grandes Padine Fucus vésiculeux 23 Dictyote dichotome

24 ALGUES BRUNES (PHÉOPHYCÉES) 24 Laminaires

25 ALGUES BRUNES (PHÉOPHYCÉES) Himanthale Sargasse 25

26 ALGUES ROUGES (RHODOPHYCÉES) 6000 espèces Teinte : chlorophylle cachée par un pigment rouge et/ou par dépôts calcaires aspect blanchâtre Captent la lumière jaune orangée zone 0 à 100m Algues pluricellulaires, taille petite à moyenne Sphaerococcus coronopifolius Fausse gorgone 26 Coralline de Méditerranée

27 ALGUES ROUGES (RHODOPHYCÉES) Amphiroa cryptarthrodia 27 Algue à crochets Mésophylle, Mesophyllum lichenoides

28 UTILISATION DES ALGUES En cuisine 14 espèces d algues sont autorisées à la consommation en France Alimentation directe : haricot de mer, nori Additifs alimentaires : gélifiants Dans l agriculture Engrais Alimentation animale sous forme de farine Dans l industrie Production de soude, iode, potasse Pharmacologie et médecine Cosmétique Etude des possibilités de production de biocarburants à partir des algues 28

29 PRODUCTION MONDIALE D ALGUES Evolution Production aquacole par groupe d'algues 29 Source FAO, 2009 (productions 2007).

30 SOMMAIRE Embranchements et caractéristiques des végétaux Les Algues Les Plantes à fleurs Description Nutrition Reproduction Répartition Exemples d individu 30

31 CARACTÉRISTIQUES DES PLANTES À FLEURS Cormophytes ont des cellules différenciés ont un système circulatoire (vascularisés) possèdent : racines, tiges rampantes ou rhizomes, feuilles peuvent avoir des fleurs ou des fruits 31

32 LES PLANTES À FLEURS Nutrition Photo- autotrophe Assimilation des sels minéraux par les racines Reproduction Asexuée (rhizomes) Sexuée (fleurs) 32

33 RÉPARTITION DES PLANTES À FLEURS Habitat De 0 à 40m, sur des substrats meubles : fonds sableux Rhizomes enfouis dans le substrat mattes Feuilles dressées en faisceaux à partir des rizhomes Espèces de nos régions Posidonies Endémique de la Méditerranée Reproduction asexuée (bourgeonnement des rhizomes) sexuée (fleurs hermaphrodites) Zostères Cymodocées Peu d espèces mais essentielles pour la biodiversité 33

34 POSIDONIES Plante vivace à fleurs, endémique de la Méditerranée Rhizomes ligneux bruns rampants (épaisseur 1 à 2 cm) sur lesquels se développent des rhizomes dressés qui se terminent par des faisceaux de 4 à 8 feuilles vertes rubanées larges de 1 cm environ et longues de 20 à 100 cm, groupées en faisceaux de 6 à 7 feuilles possédant 13 à 17 nervures parallèles. Les rhizomes développent des racines qui s ancrent dans le substrat sous-jacent. Matte : formée de l entrelacement de rhizomes et de racines compactés par des sédiments fixation des fonds, retenue des sédiments 34

35 POSIDONIES Rôle essentiel dans l'écosystème : Production d'oxygène et de matière organique Fixation des fonds, maintien de la clarté des eaux Pôle de biodiversité : Lieu de reproduction Pouponnière Cachette Nourriture directe Support pour des épibionthes Espèce menacée : Aménagement anarchique du littoral Pollution, rejets de déchets Ancrage, chalutage Caulerpa Taxifolia Sur la liste des espèces menacées et est protégée par la loi en France et en Espagne 35

36 ZOSTÈRES Plante vivace à feuilles vertes souples, rubanées, alternes sur 2 rangs, arrondies au sommet, larges de 4 à 10 millimètres, avec 3 à 5 nervures longitudinales, pouvant atteindre 20 à 120 centimètres de longueur. Ses feuilles sont portées par une tige souterraine, ou rhizome, ancrée dans le sédiment sablo-vaseux grâce à des racines adventives. 36

37 CYMODOCÉES Ses feuilles rubanées vert clair sont étroites (3 à 4 mm de large, 7 à 9 nervures longitudinales parallèles), allongées (jusqu'à 40 cm), avec une base dépourvue d écaille. L extrémité présente des bords dentelés, visibles à la loupe. Les rhizomes sont minces et annelés à intervalles réguliers. C est une espèce vivace ; elle peut perdre ses feuilles en hiver et persiste par son rhizome. Elle se propage horizontalement et n offre que peu de place aux animaux pour s installer sur ses rhizomes. 37

38 POINTS À RETENIR Les végétaux sont des êtres autotrophes pratiquant la photosynthèse Sans les végétaux, pas de vie possible Sous l eau, on distingue les algues et les plantes à fleurs Les algues sont classées en fonction de la couleur de leurs chloroplastes Les plantes à fleurs sont similaires à leurs homologues terrestres (fleur et fruit) 38

39 RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES Le monde sous-marin du plongeur biologiste en Méditerranée Jean Bonnefis et Michel Pathé Editions Gap Wikipédia Site web du projet DORIS (Données d'observations pour la Reconnaissance et l Identification de la faune et de la flore Subaquatiques) Site web de l Ifremer 39