Contrairement aux animaux, les plantes sont immobiles, et ne peuvent pas chercher de partenaires sexuels pour se reproduire. Dans l’évolution des premières plantes, des moyens abiotiques, dont l’eau et le vent, transportaient les spermatozoïdes pour la reproduction. Les premières plantes étaient aquatiques, comme décrit dans la page « Histoire de l’évolution des plantes », et libéraient librement le sperme dans l’eau pour qu’il soit transporté par les courants. Les plantes terrestres primitives comme les hépatiques et les mousses avaient des spermatozoïdes mobiles qui nageaient dans une fine pellicule d’eau ou qui étaient projetés en gouttelettes d’eau depuis les organes de reproduction mâles sur les organes femelles. Au fur et à mesure de l’évolution de plantes plus grandes et plus complexes, des modifications de l’alternance des générations se sont produites ; à l’ère paléozoïque, les progymnospermes se reproduisaient en utilisant des spores dispersées par le vent. Les plantes à graines comprenant les fougères à graines, les conifères et les cordées, qui étaient toutes des gymnospermes, ont évolué il y a 350 millions d’années ; elles avaient des grains de pollen qui contenaient les gamètes mâles pour la protection des spermatozoïdes pendant le processus de transfert des parties mâles aux parties femelles.
On pense que les insectes se nourrissaient du pollen, et les plantes ont donc évolué pour utiliser les insectes pour transporter activement le pollen d’une plante à l’autre. Les plantes productrices de graines, qui comprennent les angiospermes et les gymnospermes, présentent une alternance hétéromorphe des générations avec de grands sporophytes contenant des gamétophytes beaucoup plus réduits. Les angiospermes ont des organes reproducteurs distincts appelés fleurs, avec des carpelles, et le gamétophyte femelle est fortement réduit à un sac embryonnaire femelle, avec aussi peu que huit cellules. Le gamétophyte mâle est constitué des grains de pollen. Les spermatozoïdes des plantes à graines sont non mobiles, à l’exception de deux groupes de plantes plus anciens, les Cycadophytes et les Ginkgophytes, qui possèdent des flagelles
Les plantes à fleursEdit
Les plantes à fleurs sont la forme végétale dominante sur terre et elles se reproduisent par voie sexuée et asexuée. Souvent, leur caractéristique la plus distinctive est leurs organes reproducteurs, communément appelés fleurs. La reproduction sexuée des plantes à fleurs implique la production de gamètes mâles et femelles, le transfert des gamètes mâles aux ovules femelles dans un processus appelé pollinisation. Après la pollinisation, la fécondation a lieu et les ovules se transforment en graines à l’intérieur du fruit. Après que les graines sont prêtes à être dispersées, le fruit mûrit et par divers moyens, les graines sont libérées du fruit et après un temps variable et dans des conditions spécifiques, les graines germent et se développent pour donner la génération suivante.
L’anthère produit des gamétophytes mâles qui sont des grains de pollen, qui se fixent au stigmate au sommet d’un carpelle, dans lequel se trouvent les gamétophytes femelles (à l’intérieur des ovules). Après la croissance du tube pollinique à travers le style du carpelle, les spermatozoïdes du grain de pollen migrent dans l’ovule pour féconder l’ovule et la cellule centrale du gamétophyte femelle dans un processus appelé double fécondation. Le zygote qui en résulte se développe en un embryon, tandis que l’endosperme triploïde (un spermatozoïde et une cellule femelle binucléée) et les tissus femelles de l’ovule donnent naissance aux tissus environnants de la graine en développement. L’ovaire, qui a produit le ou les gamétophytes femelles, se développe ensuite en un fruit, qui entoure la ou les graines. Les plantes peuvent s’autopolliniser ou se polliniser de manière croisée.
PollinationEdit
Dans les plantes qui utilisent des insectes ou d’autres animaux pour déplacer le pollen d’une fleur à l’autre, les plantes ont développé des parties de fleurs fortement modifiées pour attirer les pollinisateurs et faciliter le déplacement du pollen d’une fleur à l’insecte et de l’insecte à la fleur suivante. Les fleurs des plantes pollinisées par le vent sont généralement dépourvues de pétales ou de sépales ; elles produisent généralement de grandes quantités de pollen et la pollinisation a souvent lieu au début de la saison de croissance, avant que les feuilles n’interfèrent avec la dispersion du pollen. De nombreux arbres et toutes les herbes et les laîches sont pollinisés par le vent, à ce titre ils n’ont besoin d’aucune fleur.
Les plantes ont un certain nombre de moyens différents pour attirer les pollinisateurs, y compris la couleur, l’odeur, la chaleur, les glandes à nectar, le pollen comestible et la forme de la fleur. Parallèlement aux modifications impliquant les structures ci-dessus, deux autres conditions jouent un rôle très important dans la reproduction sexuée des plantes à fleurs, la première est le moment de la floraison et l’autre est la taille ou le nombre de fleurs produites. Souvent, les espèces végétales ont quelques grandes fleurs très voyantes, tandis que d’autres produisent de nombreuses petites fleurs. Souvent, les fleurs sont rassemblées en grandes inflorescences pour maximiser leur effet visuel, devenant ainsi plus visibles pour les pollinisateurs de passage. Les fleurs sont des stratégies d’attraction et les expressions sexuelles sont des stratégies fonctionnelles utilisées pour produire la prochaine génération de plantes, les pollinisateurs et les plantes ayant co-évolué, souvent à certains degrés extraordinaires, rendant très souvent un bénéfice mutuel.
La plus grande famille de plantes à fleurs est celle des orchidées (Orchidaceae), dont certains spécialistes estiment qu’elle compte jusqu’à 35 000 espèces, qui ont souvent des fleurs très spécialisées qui attirent des insectes particuliers pour la pollinisation. Les étamines sont modifiées pour produire du pollen en grappes appelées pollinies, qui s’attachent aux insectes qui rampent dans la fleur. La forme des fleurs peut obliger les insectes à passer à côté du pollen, qui est « collé » à l’insecte. Certaines orchidées sont encore plus spécialisées, avec des formes de fleurs qui imitent la forme des insectes pour les attirer et tenter de s' »accoupler » avec les fleurs, quelques-unes ont même des parfums qui imitent les phéromones des insectes.
Un autre grand groupe de plantes à fleurs est celui des Astéracées ou famille des tournesols avec près de 22 000 espèces, qui ont également des inflorescences très modifiées qui sont des fleurs rassemblées en têtes composées d’un composite de fleurs individuelles appelées fleurons. Les têtes comportant des fleurons d’un seul sexe, lorsque les fleurs sont pistillées ou fonctionnellement staminées ou composées de tous les fleurons bisexués, sont dites homogames et peuvent inclure des têtes de type discoïde et liguliflore. Certaines têtes radiées peuvent également être homogames. Les plantes dont les têtes ont des fleurons de deux formes sexuelles ou plus sont appelées hétérogames et comprennent les formes de têtes radiées et disciformes, bien que certaines têtes radiées puissent être hétérogames aussi.
FougèresEdit
Les fougères produisent généralement de grandes diploïdes avec une tige, des racines et des feuilles ; et sur les feuilles fertiles appelées sporanges, des spores sont produites. Les spores sont libérées et germent pour produire des gamétophytes courts et minces qui sont généralement en forme de cœur, petits et de couleur verte. Les gamétophytes, ou thalle, produisent à la fois des spermatozoïdes mobiles dans les anthéridies et des ovules dans des archégones séparés. Après les pluies ou lorsque la rosée dépose un film d’eau, les spermatozoïdes mobiles sont projetés loin des anthéridies, qui sont normalement produites sur la face supérieure du thalle, et nagent dans le film d’eau jusqu’aux anthéridies où ils fertilisent l’ovule. Pour favoriser le croisement ou la fécondation croisée, les spermatozoïdes sont libérés avant que les œufs ne soient réceptifs aux spermatozoïdes, ce qui augmente les chances que les spermatozoïdes fécondent les œufs des différents thalles. Un zygote se forme après la fécondation, qui se développe en une nouvelle plante sporophyte. La condition d’avoir des plantes sporophytes et gamétophytes séparées est appelée alternance des générations. Parmi les autres plantes ayant des moyens de reproduction similaires, on trouve le Psilotum, le Lycopodium, le Selaginella et l’Equisetum.
BryophytesEdit
Les bryophytes, qui comprennent les hépatiques, les hornworts et les mousses, se reproduisent à la fois de manière sexuée et végétative. Le gamétophyte est la phase la plus connue de la plante. Toutes sont de petites plantes qui poussent dans des endroits humides et, comme les fougères, ont des spermatozoïdes mobiles avec des flagelles et ont besoin d’eau pour faciliter la reproduction sexuelle. Ces plantes commencent par une spore haploïde qui se développe jusqu’à la forme dominante, qui est un corps haploïde multicellulaire avec des structures ressemblant à des feuilles qui font de la photosynthèse. Les gamètes haploïdes sont produits dans les anthéridies et les archégonies par mitose. Les spermatozoïdes libérés par les anthéridies répondent aux substances chimiques libérées par les archégones mûrs et nagent jusqu’à eux dans un film d’eau pour féconder les ovules, produisant ainsi des zygotes qui sont diploïdes. Le zygote se divise par division mitotique et se développe en un sporophyte qui est diploïde. Le sporophyte diploïde multicellulaire produit des structures appelées capsules de spores. Les capsules de spores produisent des spores par méiose, et lorsqu’elles sont mûres, les capsules éclatent et les spores sont libérées. Les bryophytes montrent une variation considérable dans leurs structures de reproduction et ce qui précède est un aperçu de base. Chez certaines espèces, chaque gamétophyte est d’un seul sexe tandis que d’autres espèces produisent à la fois des anthéridies et des archégones sur le même gamétophyte qui est donc hermaphrodite.