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BIOLOGIE VÉGÉTALE Jean-Claude Laberche Professeur des universités à l’IUT d’Ami

BIOLOGIE VÉGÉTALE Jean-Claude Laberche Professeur des universités à l’IUT d’Amiens 3e édition Illustration de couverture : © 2001 Brand X Pictures © Dunod, Paris, 1999, 2004, 2010 ISBN 978-2-10-054840-8 V © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. TABLE DES MATIÈRES Avant-propos de la troisième édition IX Introduction. Qu’est-ce qu’un végétal ? 1 Chapitre 1 • Les cheminements de la connaissance en biologie végétale 3 1.1 L’acquisition des connaissances biologiques 3 1.2 Les théories de l’évolution et la biologie végétale 8 1.2.1 Le ﬁxisme d’Aristote 8 1.2.2 Le transformisme de Lamarck et de Darwin 9 Chapitre 2 • Savoir décrire un végétal 12 2.1 La description d’une plante à cormus 13 2.1.1 La tige et l’appareil caulinaire 14 2.1.2 La feuille 20 2.1.3 La racine et l’appareil racinaire 22 2.1.4 La ﬂeur 23 2.1.5 Les inﬂorescences 29 2.1.6 Les graines 31 2.1.7 Les fruits 34 2.2 Les plantes à thalle 40 2.2.1 Organisation des thalles des algues 40 2.2.2 Organisation du thalle des champignons 42 2.2.3 Organisation des lichens 43 Chapitre 3 • Comment s’appelle cette plante ? Quelle est sa parenté ? Quelle est son histoire ? 45 3.1 La classiﬁcation des plantes en Europe jusqu’à Linné 45 3.2 La hiérarchie botanique et sa nomenclature 46 3.2.1 L’individu 46 3.2.2 L’espèce 46 3.2.3 Le genre 47 3.2.4 La famille 48 3.2.5 Les catégories supérieures 48 3.2.6 Le taxon 49 3.3 La nomenclature binaire de Linné 49 Table des matières VI 3.4 Les classiﬁcations végétales 50 3.4.1 Les classiﬁcations naturelles 51 3.4.2 Les classiﬁcations phylogénétiques 54 3.5 L’histoire des végétaux 65 Chapitre 4 • L’organisation cellulaire 69 4.1 La cellule bactérienne 71 4.2 La cellule eucaryotique végétale 74 4.2.1 Les membranes cellulaires 74 4.2.2 Le noyau 79 4.2.3 Le cytosol 83 4.2.4 Le réticulum endoplasmique et les plasmodesmes 83 4.2.5 Les ribosomes 84 4.2.6 Les organites cellulaires 85 4.2.7 La paroi cellulaire 91 Chapitre 5 • L’organisation tissulaire de la plante 95 5.1 Les méristèmes primaires 95 5.2 Les différents tissus primaires 97 5.3 Le fonctionnement des méristèmes chez les Angiospermes 99 5.3.1 Le fonctionnement du méristème caulinaire 99 5.3.2 La transformation du méristème apical en méristème ﬂoral 102 5.3.3 Le fonctionnement du méristème racinaire 103 5.4 La structure primaire des organes végétatifs 104 5.5 La structure des organes jeunes chez les Spermaphytes 105 5.5.1 La structure de la racine 106 5.5.2 La structure de la tige 107 5.5.3 La structure de la feuille 108 5.6 Les formations secondaires 110 5.6.1 Les méristèmes secondaires 110 5.6.2 Les tissus secondaires 113 5.7 Structure et importance des tissus conducteurs 116 Chapitre 6 • La reproduction 120 6.1 La méiose 121 6.1.1 La division réductionnelle 121 6.1.2 La division équationnelle 122 6.2 La formation du zygote 123 6.3 La reproduction sexuée chez les Thallophytes 124 6.3.1 La reproduction sexuée chez les algues 124 6.3.2 La reproduction sexuée chez les champignons 126 6.4 La reproduction sexuée chez les Cormophytes 132 6.4.1 La reproduction chez une Bryophyte : le polytric Polytrichum juniperinum Hedw, Polytrichaceae 132 © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. VII Table des matières 6.4.2 La reproduction chez une Ptéridophyte : le polypode, Polypodium vulgare L., Polypodiaceae 134 6.4.3 La reproduction chez les Gymnospermes 136 6.4.4 La reproduction sexuée chez les Angiospermes 142 6.5 L’apomixie ou reproduction asexuée 153 6.5.1 La multiplication végétative 153 6.5.2 L’agamospermie 155 6.6 La dissémination des graines 156 Chapitre 7 • La nutrition de la plante 158 7.1 La nutrition hydrique 158 7.1.1 Les réservoirs d’eau 158 7.1.2 Les mouvements de l’eau dans le système sol-plante-atmosphère 162 7.1.3 L’émission de l’eau : la transpiration 165 7.2 La nutrition minérale des plantes 173 7.2.1 La composition minérale des plantes 173 7.2.2 Les ions absorbés 175 7.2.3 L’absorption des éléments minéraux 178 7.2.4 L’utilisation de ces connaissances 180 7.3 Le cycle vital du carbone et de l’énergie 182 7.3.1 La photosynthèse 182 7.3.2 La respiration des cellules végétales 190 7.3.3 La photorespiration 199 7.4 La circulation de la sève brute et de la sève élaborée 200 7.4.1 L’ensemble transporteur : xylème et phloème 200 7.4.2 Le transport des assimilats 202 Chapitre 8 • La plante dans son milieu environnant 205 8.1 Les plantes et le rythme des saisons 205 8.1.1 Les types biologiques 205 8.1.2 La diapause et la dormance des graines 207 8.1.3 La dormance des bourgeons 210 8.1.4 Les conditions de la germination 212 8.1.5 Les conditions de mise à ﬂeurs 215 8.1.6 La résistance des plantes à la sécheresse 219 8.2 Les plantes dans leur environnement édaphique 221 8.2.1 Les plantes nitrophiles 221 8.2.2 Les plantes calcicoles et les plantes calcifuges 221 8.2.3 Les plantes halophiles 222 8.3 Les plantes et les organismes qui les entourent 223 8.3.1 Le parasitisme 223 8.3.2 Les symbioses dans la rhizosphère 225 8.3.3 Les mycorhizes 225 8.3.4 La ﬁxation symbiotique de l’azote 226 8.3.5 Les défenses contre les organismes pathogènes 228 Table des matières VIII 8.4 Les plantes dans la biosphère 231 8.4.1 La biomasse et la productivité primaire 232 8.4.2 Chaînes alimentaires et pyramides écologiques 233 8.4.3 Les plantes dans le cycle du carbone 234 8.4.4 Les plantes dans le cycle de l’oxygène 236 8.4.5 Les plantes dans le cycle de l’azote 236 Chapitre 9 • L’homme et les plantes 239 9.1 Les mécanismes naturels de l’évolution chez les végétaux 239 9.1.1 Les notions de base 239 9.1.2 L’expression de la variation 241 9.1.3 Les mécanismes 243 9.1.4 Un exemple d’apparition spontanée d’une espèce nouvelle : Spartina townsendii Groves 247 9.2 La création de plantes cultivées 249 9.2.1 La sélection massale 251 9.2.2 L’utilisation des ressources génétiques 251 9.3 Les cultures in vitro 259 9.3.1 Les régulateurs de croissance 260 9.3.2 L’utilisation des cultures in vitro 263 Glossaire 275 Index 295 À Sarah et Antoinette C. en hommage aux merveilleux propos qu’elles tenaient sur les tagettes, les berclures et autres salades à tondre de leur carreau aux Pendants. XI © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. AVANT-PROPOS Près de dix ans après sa parution, l’arrivée de cette troisième édition est l’occasion de compléter et poursuivre la révision entamée lors de la deuxième. L’architecture même du livre n’a pas été modiﬁée aﬁn de conserver une approche simple et facile des grandes notions de biologie végétale. Ainsi, s’écartant des traités de botanique ou de biologie végétale traditionnels, nous proposons à l’étudiant de premières années d’études supérieures, qu’il soit en licence, en IUT ou en BTS ou en classe préparatoire, d’aborder progressivement la richesse du monde végétal puis de découvrir les règles générales de la classiﬁcation avant d’envisager les grandes lignes de l’organisation et de la nutrition des plantes. À l’occasion de cette nouvelle édition ont été corrigées des maladresses qui avaient trouvé le moyen de passer au travers des mailles des différentes relectures. Mais ce fut surtout l’occasion de reprendre plusieurs chapitres qui ont été remaniés. Nous avons tenu compte, à la fois, des avancées des Sciences et des souhaits exprimés par nos collègues utilisateurs de cet ouvrage. C’est le cas, en particulier, du chapitre deux où plusieurs notions de biologie ﬂorale ont été précisées et complétées et du chapitre sept où un paragraphe traitant de la respiration végétale a été ajouté. Entre le désir de rester court et concis et les souhaits d’être le plus complet possible, il nous a fallu souvent trancher. L’avis de nos collègues français mais aussi étrangers, puisqu’au ﬁl des ans ce livre se trouve aussi bien dans les bibliothèques africaines, américaines qu’asiatiques, a été souvent déterminant. Cette nouvelle édition a été aussi l’occasion de retravailler complètement le glossaire en précisant le plus souvent les déﬁnitions. Le résultat ﬁnal doit beaucoup à notre collègue et collaboratrice, Madame Josiane Paré, Docteur es Sciences de l’Université de Picardie Jules Verne, qui nous a suggéré bon nombre de modiﬁcations et complé- ments. Qu’elle en soit ici grandement remerciée. Déjà initiée dans les précédentes éditions l’introduction d’encarts présentant des exemples intéressants, des anecdotes, des éléments de réﬂexion, est cette fois dévelop- pée de manière signiﬁcative. Ceci rend cet ouvrage moins austère, mais c’est surtout l’occasion pour le lecteur de remarquer que la biologie végétale n’est pas une science dispensée par des universitaires pour des universitaires, mais qu’au contraire, elle est présente dans tous les actes de la vie courante. Ces encarts permettront aussi au lecteur de réﬂéchir aux rôles dans notre environnement de ces organismes apparem- ment immobiles et d’appréhender les actions que l’Homme peut avoir sur les plantes. Enﬁn, un index est introduit. Il sera, nous n’en doutons pas, apprécié des lecteurs. Avant-propos XII D’édition en édition, la mise en page change. Grâce à la compétence des éditions Dunod la présentation générale s’améliore. En effet, des schémas sont agrandis, d’autres, au contraire, diminués, des titres sont renforcés et des remarques mieux précisées. Tout ceci devrait faciliter la lecture de ce livre que nous avons voulu à la fois simple mais complet, précis mais non ésotérique. Amiens, octobre 2009 1 © Dunod – La photocopie non autorisée est un délit. INTRODUCTION. QU’EST-CE QU’UN uploads/Ingenierie_Lourd/ biologie-vegetale.pdf