La conquête de la terre par les plantes

Cette petite plante a été découverte par William Lang en 1937, qui l’a nommée Cooksonia en l’honneur de sa collaboratrice Isabel Cookson. Elle a été datée du début du Dévonien (de 419 à 359 Ma), mais des découvertes ultérieures ont fait remonter l’existence de plantes semblables au Silurien, plus exactement à une série appelée le Wenlock (de 433 à 427 Ma).

Les premières plantes vivaient dans l’eau, sous formes d’algues. Elles ont effectué d’importantes innovations qui leur ont permis de s’adapter à la vie terrestre. Quand on parle de l’évolution, on pense plutôt aux innovations des animaux, telle que la transformation de nageoires de poisson en pattes. Pourtant, si les plantes ne nous avaient pas précédés, nous ne serions pas là. Sur une terre dépourvue de plantes, aucun animal ne peut vivre.

Les « inventions » des plantes terrestres sont les suivantes :
– Les organes aériens sont protégés par une sorte de cire, la cuticule. Une autre substance, la sporopollénine, empêche les spores de se dessécher.
– Des stomates, constitués de deux cellules, peuvent se fermer et s’ouvrir pour permettre les échanges gazeux entre les organes aériens et le milieu extérieur.
– Des cellules conductrices de sève se différencient.
– Il apparaît des rhizoïdes à la base de la tige : des petites racines primitives. Ces caractéristiques sont celles des mousses
– Des vaisseaux conducteur de sève apparaissent. Ils sont constitués de cellules vidées de leur contenu, dont il ne reste que leurs parois lignifiées, épaisses et dures. Ces plantes sont des trachéophytes (du grec trach– « dur » et –phyte « plante »).
– Des branches latérales portant des feuilles poussent.
– Il apparaît une distinction entre le xylème, les vaisseaux conduisant la sève brute (l’eau absorbée par les racines) et le phloème, les vaisseaux conduisant la sève élaborée (chargée des substances issues de la photosynthèse).

Et l’on ne parle pas des méthodes de reproduction, qui se sont faites d’abord par spores et ensuite par graines. Mais les plantes ont aussi la capacité d’utiliser la multiplication végétative.

Ceci dit, il ne faudrait pas croire que les première innovations ont été faites pour que les plantes puissent sortir de l’eau : l’évolution des espèces n’est pas orientée. Les premiers tétrapodes avaient des pattes et des poumons mais continuaient à vivre dans l’eau. Ainsi, leurs pattes ne leur servaient pas à marcher mais à pagayer. Plus tard, ils les ont utilisées pour ramper sur la terre ferme. Ce changement d’utilisation d’un organe s’appelle l’exaptation. Un tel phénomène s’est aussi produit avec les plantes. On sait maintenant que les plantes terrestres proviennent d’un groupe d’algues d’eau douce, les charophytes. La sporopollénine existe déjà chez elles. Initialement, cette substance, la plus résistante que la nature ait créée, servait à protéger les spores et non à éviter leur dessiccation. Les charophytes ont aussi, comme les plantes terrestres, de minuscules canaux (les plasmodesmes) qui permettent la circulation de substances entre deux cellules voisines. Leurs tiges croissent par bifurcation : elles se divisent en deux. C’est justement ce que l’on voit chez Cooksonia.

Les fossiles de Cooksonia vont de 433 à 393 millions d’années et ont été retrouvés sur plusieurs continents. Ce sont les plus anciens fossiles de plantes terrestres. Comme le montre l’illustration, elles étaient composées de simples tiges bifurquées. Les petites boules qui les surmontent sont des sporanges : des organes émettant des spores. Ces plantes étaient des trachéophytes mais elles ne portent aucune feuille et l’on ne sait pas comment elles étaient fixées au sol et y puisaient l’eau. On suppose ordinairement que c’étaient les tiges qui effectuaient la photosynthèse. Sur certains fossiles, des stomates sont visibles.

Le plus ancien écosystème complet a été découvert en 1912 près du village de Rhynie en Écosse. Toutes les plantes et certains animaux (des arthropodes) ont été excellemment conservés. Ce site est daté à 408 millions d’années. Il est donc du Dévonien inférieur. C’était un marécage dans lequel de l’eau provenant de sources chaudes venait se mêler. La silice dissoute cristallisait au contact des eaux froides, emprisonnant les fossiles des plantes dans une roche composée de microcristaux de quartz appelée le chert en anglais, que l’on peut considérer comme du jaspe. Les plus communes, Rhynia gwynne-vaughanii et Aglaophyton, avaient à peu près l’aspect de Cooksonia, mais elles étaient plus grandes, atteignant les 20 à 30 centimètres. Les parties aériennes de Rhynia s’élevaient à partir de rhizomes fixés sur le sol, ce qui leur permettait une multiplication végétative. Ces rhizomes avaient des rhizoïdes. Rhynia était vasculaire et avait même du phloème et du xylème, mais les feuilles n’existaient pas encore. Ces plantes étaient munies de cuticule et de stomates. Enfin, il y avait aussi des charophytes. Ce groupe d’algues existait bien à cette époque, dans le même milieu d’eau douce que les embryophytes (les plantes terrestres).

En conclusion, les algues se sont adaptées à la vie terrestre en plusieurs étapes. Elles ont d’abord été apportées sur les continents par les marées ou les tempêtes, peut-être par les estuaires. Des marais salés, situés en bord de mer, devaient être habités par des algues. Ensuite, elles sont passées de l’eau salée à l’eau douce, ce qui leur a permis de pénétrer plus profondément à l’intérieur des continents. Grâce à certaines innovations, elles se sont élevées hors de l’eau et se sont aventurées sur des sols d’abord très humides.