Les Cyanobactéries, premiers organismes photosynthétique sont à l’origine de l’oxygénation d’un océan primitif. Leur action a laissé des traces comme l’oxydation du fer à l’origine de la formation d’hématite dans des roches sédimentaires australienne de plus de 3 milliards d’années. Une fois tout le dioxygène combinée avec le fer, l’oxygénation de l’atmosphère a pu commencer. 

Des reliques témoins de l’évolution

Les premiers fossiles de végétaux terrestres vasculaires ( à vaisseaux conducteurs de sève) datent d’environ 400 millions d’années (Silurien). Ce sont des « Fougères » primitives appartenant au genre Rhynia. Elles évolueront vers des formes arborescentes qui ont constitués les dépôts houillers actuels.

Fossile d'Asterophyllites (Carbonifère,-360 à 300 Ma) présentant une tige articulée et des feuilles verticillées (cliché C.Mathieu)

De cette flore primitive ne subsistent aujourd’hui que 10 000 espèces dont certaines sont considérées comme de véritables « reliques ».

Les espèces dites "relictes" sont considérées comme des "fossiles vivants" survivantes de grands groupes d'organismes autrefois très répandus et aujourd'hui presque complètement disparus, comme l'Ornithorynque, le Ginkgo, ou encore les Limules.

Elles apportent un éclairage sur les mécanismes d’évolution ( caractères ancestraux) et d’extinctions dans différents groupes d’organismes.

Sporanges de Huperzia selago (cliché C.Mathieu)     Megaspores d’Isoetes echinospora  ( cliché C.Mathieu)

Le genre actuel Isoetes comprend approximativement 250 espèces, vestiges des plantes vasculaires qui peuplaient jadis la planète. Anciennement considérées comme des fougères ou ptéridophytes, on s’accorde aujourd’hui largement à les réunir au sein d’un groupe différent et plus ancien de plantes, appelés lycophytes.

Il faut remonter jusqu’au Silurien pour trouver une telle organisation. Le groupe auquel Isoetes appartient s’enracine dans une période ou les Dinosaures n’étaient pas encore apparus !

Du fait de la rareté de leurs peuplements aujourd’hui, ces espèces relictes ont une valeur "patrimoniale" exceptionnelle dans la conservation de la biodiversité. Les mesures de protection « in situ » de leur habitat (tourbières…) sont largement insuffisantes pour garantir leur pérennité.

Les tourbières sont des écosystèmes comportant aussi une flore très spécialisées comme la plante carnivore Drosera rotundifolia.  (Clichés C.Mathieu)

Dès – 350 Ma apparaissent les premiers fossiles de végétaux à ovules, dont il ne reste aujourd’hui que quelques cycadaceae. Ce sont les plus anciennes plantes à graines relativement semblables à leurs ancêtres d’il y a 250 millions d’années. Des feuille modifiées ( mégasporophylles) portent des ovules.

Encephalartos transvenosus du Limpopo portant des cônes femelles de plus de 40 kg . Ce sont les plus grands cônes du règne végétal. (Clichés C.Mathieu)

Les cycadales constituent une lignée basale dans le groupe des plantes à graines (Spermaphyta)

Le règne des plantes à fleurs et à fruits

« the rapid rise and early diversification of angiosperms is « an abominable mystery » (Charles Darwin 1879 )

Les premières plantes à fleurs connues ( angiospermes) apparaissent dans les archives fossiles au début du Crétacé, il y a 136 millions d’années. Elle se diversifient en quelques dizaines de millions d’années. Cette « explosion » rapide intriguait Darwin qui voyait en l’évolution un processus lent et régulier d’accumulation de variations.

Certaines angiospermes basales actuelles ont conservé des caractères archaïques de ces premières fleurs primitives, comme la légendaire Amborella trichopoda (arbuste endémique de Nouvelle calédonie) ou encore les nympheacées de nos étangs ! 

                Schéma des relations de parenté au sein des Angiospermes.

Illicium anisatum ( Badiane) est une angiosperme primitive de la famille des Schisandraceae dont le fruit d'une espèce voisine (Illicium verum) est employé pour aromatiser certaines boissons anisés.  Cliché C.Mathieu.

Le succès des plantes à fleurs est en partie dû aux adaptations permettant une meilleure gestion de l’eau : la présence de vaisseaux et, typiquement, les feuilles caduques. L’inclusion des graines dans les fruits les protège de la dessication. Les fleurs attirent les pollinisateurs, ce qui facilite la pollinisation croisée. 

Ainsi, la diversification des angiospermes a été amplifiée par une co-évolution avec les insectes, comme le montrent les dispositifs mis en œuvre dans une fleur pour favoriser la pollinisation.

Thermographie montrant une spathe d’Amorphophallus titanium diffusant un air chaud ascendant et nauséabond qui attire les insectes pollinisateurs sur de longues distances. A gauche : spathe de Dracontium pittieri  ( Araceae du Jardin Botanique de Lyon, cliché C.Mathieu)