Mousses, fougères… les secrets de la reproduction des plantes sans fleurs

Pourquoi certaines plantes ne produisent-elles pas de fleurs ?

La question de pourquoi certaines plantes ne produisent pas de fleurs trouve sa réponse dans la complexité de l’évolution et les stratégies d’adaptation des espèces végétales. La production de fleurs, bien qu’une méthode répandue de reproduction, est en réalité une stratégie énergétiquement onéreuse. Elle nécessite un investissement considérable en termes de ressources pour la croissance, le développement des couleurs, des parfums, et la production de nectar, éléments essentiels pour attirer les pollinisateurs.

Face à ces défis, certaines plantes ont opté pour des voies alternatives, moins exigeantes en ressources. Ces adaptations reflètent la capacité des plantes à évoluer et à s’ajuster aux divers défis écologiques, permettant ainsi une plus grande résilience et un élargissement de leur aire de répartition. En s’affranchissant de la nécessité de produire des fleurs, ces plantes ont pu coloniser des milieux où d’autres espèces florales ne pourraient pas survivre, contribuant ainsi à la richesse et à la diversité des écosystèmes.

Bref, et pour faire simple, les plantes à fleurs (ou spermaphytes, c’est-à-dire les arbres et arbustes feuillus, les conifères, les plants de légumes, les graminées, les fruitiers, les plantes à fleurs en général…) se reproduisent principalement par pollinisation, où le pollen de la fleur mâle féconde l’ovule de la fleur femelle, conduisant à la formation de graines. Cette méthode dépend souvent des pollinisateurs comme les insectes, les oiseaux ou le vent. En revanche, les plantes sans fleurs, telles que les fougères et les mousses, utilisent des spores ou la reproduction asexuée pour se propager. 

Les plantes à fleurs produisent des graines (ici le pissenlit), et les fougères assurent leur reproduction grâce à leurs spores sous les feuilles

Les différents types de plantes sans fleurs

Pour info, le règne « végétal », qui incluait auparavant les plantes terrestres (plantes à fleurs, fougères, mousses et sphaignes) ainsi que les algues et les cyanobactéries, est une notion désormais obsolète. Dorénavant, on parlera du règne des Plantae qui regroupe les organismes pluricellulaires photosynthétiques et autotrophes, c’est-à-dire produisant leur propre matière organique à partir de minéraux : les spermatophytes, donc les plantes à fleurs (de l’arbre à la petite fleur annuelle), les ptéridophytes (les fougères, mais aussi les prêles et les lycopodes) et les bryophytes (les mousses, les sphaignes et les hépatiques). Les lichens ne sont pas classés dans les Plantae, car ils sont issus (dans leur grande majorité) d’une symbiose entre un champignon et une algue. Par conséquent, on classera les lichens dans le règne des Fungi (les champignons), puisque c’est la partie champignon qui permet la reproduction. Jusqu’à ce que le monde scientifique décide, une nouvelle fois, de chambouler totalement la classification…

Tout ça pour vous dire que lorsqu’on parle des plantes sans fleurs, on entend par là uniquement les ptéridophytes et les bryophytes.

• Les fougères et les prêles ou ptéridophytes sont des végétaux vasculaires qui se caractérisent par leurs grandes frondes et leur capacité à se développer dans des environnements humides et ombragés. Leur processus de reproduction est fascinant : elles utilisent des spores plutôt que des graines. Les fougères ne produisent donc pas de fleurs, mais elles ont développé un système complexe de vaisseaux conducteurs pour l’eau et les nutriments, ce qui les distingue des mousses et des algues ;
• Les mousses ou bryophytes sont des petites plantes non vasculaires qui prospèrent dans des milieux humides, frais, et souvent ombragés. Elles absorbent l’eau et les nutriments directement à travers leurs feuilles, n’ayant pas de racines véritables. Comme les fougères, les mousses se reproduisent via des spores, mais elles n’ont pas de système vasculaire élaboré, ce qui limite leur taille.

Mousses, fougères et prêles

Et les algues dans tout ça ?

Oulà, c’est compliqué ! En ce qui concerne les algues, il est important de noter qu’elles ne sont plus classées dans le règne des Plantae. Les algues constituent un groupe polyphylétique, ce qui signifie qu’elles ne proviennent pas toutes d’un ancêtre commun. Elles vivent principalement dans des environnements aquatiques, allant des mares d’eau douce aux vastes océans. Et bien qu’elles partagent certaines caractéristiques avec les plantes terrestres, comme la photosynthèse, les algues se distinguent par leur diversité morphologique et leur reproduction, qui peut être aussi bien asexuée que sexuée. Bref, nous les laisserons de côté pour cet article, car techniquement ce ne sont pas des plantes (en tout cas plus considérés comme telles depuis 1960).

Première méthode : la reproduction asexuée

Vous l’aurez compris, la reproduction asexuée chez les plantes sans fleurs permet à ces organismes de se multiplier sans la nécessité de la reproduction sexuée. Dans ce mode de reproduction, un nouvel individu est créé à partir d’une seule plante parente, ce qui assure une reproduction rapide et efficace, particulièrement adaptée aux environnements où les conditions de croissance sont favorables. De plus, cette méthode de reproduction garantit que les nouvelles plantes possèdent les mêmes caractéristiques génétiques que la plante parente, assurant ainsi une certaine uniformité au sein de la population.

Prenons l’exemple des mousses qui se reproduisent principalement par fragmentation. Ce processus implique qu’une partie de la plante se détache du corps principal. Cette partie détachée a la capacité de se développer en un nouvel individu indépendant, pourvu qu’elle trouve un environnement propice. Cette méthode de reproduction assure une colonisation rapide des espaces disponibles, ce qui est crucial pour les espèces qui vivent dans des milieux compétitifs ou changeants.

Les mousses arrivent par fragmentation à se disséminer rapidement sur un espace

Autre exemple, les lycopodes ou Lycopodium, appartenant au groupe des fougères et des plantes alliées, possèdent des tiges rampantes qui s’étendent sur le sol ou sur d’autres substrats. Lorsque ces tiges rampantes entrent en contact avec un sol humide et propice, elles peuvent développer de nouvelles racines et, éventuellement, de nouvelles pousses. Ce processus est analogue au marcottage, bien connu dans la culture des plantes à fleurs, où une partie de la plante est encouragée à prendre racine tout en restant attachée à la plante mère. Une fois que la nouvelle partie du lycopode a établi ses propres racines et commence à croître de manière autonome, elle peut devenir une nouvelle plante indépendante.

Enfin, bien que les prêles aient un cycle de vie qui inclut la reproduction sexuée par spores, elles peuvent également se reproduire de manière asexuée. Celle-ci se fait via leurs rhizomes souterrains. Ces rhizomes sont des tiges souterraines qui se propagent horizontalement dans le sol. À partir de ces rhizomes, de nouvelles pousses peuvent émerger à la surface, donnant naissance à de nouvelles plantes. Ce système de rhizomes permet aux prêles de coloniser rapidement de grandes surfaces, formant souvent de denses colonies.

Lycopodium et Equisetum arvense

Deuxième méthode : la reproduction sexuée sans fleurs

Même si on va parler de reproduction sexuée, la chose risque de ne pas vous paraitre sexy, même plutôt rébarbative. Vous voilà prévenus. Mais rappelons-nous que la reproduction asexuée chez les plantes sans fleurs entraîne une faible diversité génétique, car les descendants sont des clones génétiques de la plante parente, limitant leur capacité d’adaptation à des environnements changeants. En revanche, la reproduction sexuée, bien que moins commune, favorise une plus grande diversité génétique, améliorant ainsi les facultés d’adaptation et la survie de l’espèce face à de nouveaux défis environnementaux.

Chez les fougères

Les fougères se reproduisent sexuellement via un cycle de vie qui implique deux phases distinctes : le sporophyte et le gamétophyte. La phase dominante est le sporophyte, qui est la grande plante verte que nous reconnaissons comme une fougère. Cette plante produit des spores, généralement sur la face inférieure de ses frondes, dans des structures appelées sporanges. Lorsque les spores mûrissent et sont libérées, elles peuvent germer pour devenir un gamétophyte, également connu sous le nom de prothalle. Le prothalle est une petite structure en forme de cœur qui produit à la fois des gamètes mâles (spermatozoïdes) et femelles (ovules). Les spermatozoïdes nécessitent de l’eau pour nager vers l’ovule et la féconder, aboutissant à la formation d’un nouveau sporophyte, qui grandira alors pour devenir une nouvelle fougère.

Les spores regroupées en sporanges

Chez les prêles

Les prêles ont un cycle de vie similaire aux fougères avec des phases de sporophyte et de gamétophyte. Le sporophyte est la forme la plus visible de la plante, avec ses tiges caractéristiques. Les prêles produisent des spores dans des structures appelées sporanges, souvent situées à l’extrémité des tiges. Une fois libérées, les spores germent pour former des gamétophytes, qui sont beaucoup plus petits et moins visibles que les sporophytes. Ces gamétophytes produiront les gamètes mâles et femelles. Comme chez les fougères, la fécondation nécessite la présence d’eau, permettant aux spermatozoïdes de nager vers les ovules.

Épi sporifère d’Equisetum arvense

Chez les bryophytes (mousses, sphaignes…)

Les mousses suivent un schéma de reproduction sexuée distinct. Dans leur cycle de vie, le gamétophyte est la phase dominante, c’est-à-dire la structure verte et douce typiquement associée aux mousses. Sur les gamétophytes se développent de petites structures reproductrices, les anthéridies produisant des spermatozoïdes et les archégones produisant des ovules. L’eau joue également un rôle crucial dans la reproduction des mousses, car les spermatozoïdes ont besoin d’un film d’eau pour atteindre et féconder les ovules dans les archégones. Après la fécondation, le zygote se développe en un sporophyte, qui reste attaché au gamétophyte. Ce sporophyte produit des spores qui, une fois libérées, peuvent germer pour former de nouveaux gamétophytes.

En milieu humide, les mousses vont proliférer rapidement

Influence environnementale et adaptations

Les éléments environnementaux tels que l’eau et le vent jouent un rôle primordial dans la reproduction chez les plantes sans fleurs comme les fougères et les mousses. Pour les fougères, le vent sert de moyen de transport efficace pour leurs spores légères, permettant une dissémination sur de longues distances. Cette dispersion éolienne favorise la colonisation de nouveaux habitats et la diversification génétique, des facteurs essentiels pour la survie de l’espèce dans divers environnements. De même, l’eau est un élément vital, particulièrement pour la reproduction des mousses, car elle facilite non seulement le déplacement des spermatozoïdes vers les ovules lors de la fécondation, mais contribue aussi à la dispersion des spores dans des conditions humides.

D’autre part, certaines plantes sans fleurs ont développé des adaptations uniques pour optimiser leur reproduction face aux défis environnementaux. Les mousses, par exemple, ont la capacité remarquable de survivre à des périodes prolongées de déshydratation. Elles peuvent rester en dormance dans des conditions sèches, pour ensuite reprendre rapidement leur croissance dès le retour de l’humidité. Cette capacité de résistance à la sécheresse et de régénération rapide est une stratégie d’adaptation essentielle qui permet aux mousses de prospérer dans des environnements où d’autres plantes échoueraient.

L'évolution et l'impact écologique des fougères et des mousses

Toutes ces plantes, ayant évolué sur des millions d’années, ont développé des stratégies de reproduction diversifiées, telles que la production de spores et la reproduction asexuée, pour assurer leur survie dans des conditions environnementales changeantes. Cette adaptabilité a permis non seulement leur propre pérennité, mais a aussi eu un impact significatif sur la biodiversité et les cycles des nutriments dans leurs écosystèmes. En contribuant à la diversité génétique et en participant activement au cycle de vie des écosystèmes, ces plantes jouent un rôle crucial dans le maintien de la santé et de la résilience des habitats naturels.

En outre, les plantes sans fleurs ont un impact profond sur leur environnement naturel. Elles servent d’habitat et de source de nourriture pour une multitude d’organismes, allant des insectes aux animaux plus grands, contribuant ainsi à la complexité des chaînes alimentaires. Leur présence est également essentielle pour la santé des sols ; en se développant, elles aident à stabiliser le sol, à prévenir l’érosion et, en se dégradant, permettent la création d’un substrat pour les spermaphytes (les plantes à fleurs). Cette capacité de retenir le sol est particulièrement importante dans les zones vulnérables telles que les pentes et les berges des cours d’eau. Ainsi, en comprenant l’évolution et l’importance écologique de ces plantes, on peut mieux apprécier leur rôle indispensable dans la préservation des écosystèmes et dans la promotion de la biodiversité sur notre planète.

Mais, les plantes sans fleurs, comme les fougères et les mousses, sont aussi cruciales pour l’Homme, offrant des bienfaits médicinaux, alimentaires, et des utilisations dans des produits industriels, en plus de leur rôle esthétique en horticulture et conception paysagère. Leur faculté à filtrer les polluants de l’air et du sol en fait également des acteurs importants pour l’environnement et la santé humaine. Hélas, ces plantes font face à des menaces croissantes telles que la perte d’habitat due à l’urbanisation, les effets du changement climatique et la pollution.

Présentes le long des berges, fougères et mousses assurent entre autres un rôle de stabilisateur