La reproduction est un processus vital pour la survie et la diversification des espèces végétales. Les plantes, capables de se reproduire de manière sexuée ou asexuée, présentent des adaptations remarquables à leur environnement, notamment dans le milieu aquatique. Cet article explore le fonctionnement de la fécondation aquatique chez les plantes, en mettant en lumière les différents modes de pollinisation, les adaptations morphologiques et physiologiques, ainsi que l'importance écologique des hydrophytes.
Diversité de la Reproduction chez les Végétaux
Les végétaux ont la capacité de se reproduire de deux manières distinctes : sexuée et asexuée. La reproduction asexuée permet à une plante de se reproduire à l’identique à partir d’un élément de la plante mère, tandis que la reproduction sexuée combine le patrimoine génétique d’une plante mâle avec celui de la plante femelle, donnant ainsi naissance à un nouvel individu différent de ses parents dans le cas d’une fécondation croisée (plante allogame). Dans le cas d’une autofécondation, chez les plantes autogames, les nouveaux individus seront génétiquement identiques entre eux et avec leurs parents. Il n’y a donc pas besoin de transport du pollen. La reproduction sexuée d’une plante allogame nécessite le transport du pollen vers le pistil de la plante femelle, ce qu’on appelle la pollinisation.
La reproduction sexuée des angiospermes (plantes à fleurs) implique la formation de gamètes mâles et femelles, leur union lors de la fécondation, et le développement d'une graine contenue dans un fruit. La fleur, structure reproductrice des angiospermes, est composée de pièces stériles (sépales et pétales) et fertiles (étamines et pistil) disposées en verticilles. Les étamines produisent le pollen, qui contient les gamètes mâles, tandis que le pistil renferme l'ovaire, où se trouvent les ovules contenant les gamètes femelles.
Les Modes de Pollinisation
La pollinisation, étape cruciale de la reproduction sexuée, est le transfert du pollen des étamines vers le pistil. Ce transfert peut être réalisé de différentes manières, en fonction des agents de pollinisation impliqués.
Pollinisation Anémophile
Dans le cas des graminées et des pins, une grosse quantité de pollen est produite par les plantes et transportée par le vent, il s’agit de la pollinisation anémophile.
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Pollinisation Entomophile
Les insectes forment une grande partie des pollinisateurs : on parle alors de pollinisation entomophile, mais il peut aussi s’agir d’oiseaux ou de petits mammifères, principalement dans les territoires d’outre-mer.
Pollinisation Hydrophile
Pour certaines plantes aquatiques, il existe un mode de dispersion du pollen dans l’eau grâce aux courants, c’est la pollinisation hydrophile. De petits invertébrés aquatiques peuvent aussi transporter le pollen dans l’eau.
Adaptation des Hydrophytes à la Reproduction
Les hydrophytes, ou plantes aquatiques, présentent des adaptations spécifiques pour assurer leur reproduction dans le milieu aquatique. Ces adaptations concernent à la fois la morphologie, la physiologie et les stratégies de reproduction.
Reproduction Sexuée des Hydrophytes
La reproduction sexuée des hydrophytes montre souvent des similitudes avec celle des plantes terrestres. Bien que le milieu aquatique y soit peu favorable, les hydrophytes possèdent des fleurs ayant les mêmes caractéristiques et attributs que leurs voisines terrestres. Néanmoins, un problème existe : celui du maintien des inflorescences au-dessus du niveau de l’eau. Ce dernier affecte la pollinisation croisée de ces végétaux qui ne s’effectue que rarement dans de bonnes conditions. Pour pallier ce problème, certaines plantes ont su s’adapter. En effet, la rigidité du pédoncule floral favorise le maintien de la fleur au-dessus du niveau de l’eau. Ainsi, une pollinisation entomophile ou anémophile peut avoir lieu. De plus, la formation de fleurs dites cléistogames peut être une solution à ce problème : ces fleurs restent fermées permettant une autopollinisation dans le bouton floral. La Renoncule aquatique est un exemple d’hydrophyte ayant ce type de reproduction sexuée. Cependant, même si la fécondation a lieu, il est à noter que le rendement de la germination reste faible. Aussi, beaucoup d’hybrides sont moins fertiles que les espèces dont ils sont issus. Il est même possible que la reproduction sexuée soit inexistante chez certains végétaux aquatiques telle l’Élodée du Canada (Elodea canandensis) pour qui, seuls des plants femelles semblent être présents sur notre territoire.
Reproduction Asexuée des Hydrophytes
La multiplication végétative ou reproduction asexuée présente des modalités très variées à la fois entre les espèces et au sein même d’une espèce. De plus, des organes spécialisés dans la dissémination existent chez beaucoup d’hydrophytes. En détails, il s’agit de stolons, de tubercules, de rejets au niveau de rameaux latéraux comme chez l’Élodée du Canada (fig. 2), de bourgeons, ou encore de turions, aussi appelés hibernacles, étant les organes de multiplication végétative les plus spécialisés. L’ensemble de ces modalités de multiplication végétative permettent aussi aux hydrophytes de coloniser des milieux et ainsi d’accroitre leur aire de répartition, notamment par dispersion de propagules. Par ailleurs, cette fonction de reproduction est fondamentale et essentielle dans l’aptitude de certains végétaux à envahir le milieu. Enfin, pratiquer un tel mode de reproduction montre aussi un tout autre intérêt biologique : celui de l’adaptation aux contraintes de l’habitat. De ce fait, la reproduction asexuée apparaît comme un facteur important dans la résistance aux perturbations du milieu environnant.
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Les turions ne sont pas seulement des organes de reproduction, mais sont également des organes de résistance aux conditions défavorables. Les hydrophytes ont une importante capacité de régénération et de colonisation des milieux. En cela réside leur haut potentiel adaptatif vis-à-vis des contraintes biotiques et/ou abiotiques de leur habitat.
Importance des Lacunes Aérifères
Quel est le système porteur qui permet à la plante aquatique de se dresser ? Les éléments vasculaires conducteurs de la sève assurant la fonction de porteur chez les plantes terrestres sont peu nombreux, parfois même absents chez les végétaux aquatiques et cependant la plante aquatique peut se dresser. L’explication peut être donnée en observant un détail d’une coupe transversale de tige de Nénuphar colorée au carmin vert d’iode et examinée au microscope (les éléments cellulosiques sont colorés en rose, ici clair ; les éléments ligneux en vert, ici foncé (fig.4). Apparaissent essentiellement un grand nombre de lacunes aérifères séparées par des assises cellulaires et des sclérites en forme d’étoile en foncé sur cette coupe. Les lacunes se comportent comme des cylindres verticaux chargés de gaz, ce qui donne à la tige une souplesse remarquable et une très bonne résistance vis-à-vis des mouvements de l’eau extérieure. Sur des lacs afghans les pêcheurs construisent des barques en tressant des feuilles de Massettes (Typha), les feuilles rubanées avec nombreuses lacunes constituent des flotteurs.
Rôles Écologiques des Hydrophytes
Outre leurs stratégies de régénération et de colonisation, les hydrophytes, étant souvent envisagées comme des nuisances, participent activement aux fonctionnements écologiques des milieux aquatiques. En tant que producteur primaire de matière organique, les hydrophytes sont à la base du fonctionnement des écosystèmes aquatiques. Cette matière organique, produite par photosynthèse, possède deux principaux devenirs. Tout d’abords, celle-ci peut être directement consommée par des organismes phytophages, ou consommée sous forme de matière organique morte par des décomposeurs. Ces derniers vont transformer la matière organique morte afin de produire des éléments minéraux et des molécules inorganiques.
De plus, les hydrophytes établissent des relations plus ou moins étroites avec les autres espèces des écosystèmes aquatiques. En effet, une compétition interspécifique peut exister. Dans de nombreux cas, elle permet le maintien local d’un équilibre dynamique favorisant ainsi la coexistence d’espèces de plantes aquatiques appartenant souvent à des types biologiques différents. Cette compétition interspécifique peut également provoquer, dans certains habitats, la dominance d’une seule espèce d’hydrophyte à l’origine de l’élimination des autres espèces de plantes aquatiques. Pour exemple, nous pouvons citer le cas de la Jussie (Ludwigia sp.) dominant certains milieux.
Aussi, la matière organique produite par les hydrophytes est consommée par de nombreux animaux aquatiques comme des Invertébrés et quelques Poissons. Des animaux inféodés aux milieux aquatiques tels certains Oiseaux et Mammifères comme le Ragondin par exemple consomment également cette matière organique (fig. 4). Les plantes aquatiques font office d’habitats permanents pour quelques Invertébrés (notamment pour les Eumollusques) en offrant un lieu de vie, un support pour la ponte, etc. À propos des Poissons, les hydrophytes servent d’habitats temporaires, de supports de ponte (Carpe, Gardon et Brochet) ou encore de refuges pour les alevins.
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Les hydrophytes modifient leur environnement de par la densité des herbiers formés, la rigidité de leurs tiges et feuilles, puis de par la résistance de leur système racinaire. L’occupation du milieu par ces plantes aquatiques peut diminuer les effets mécaniques des mouvements des eaux circulantes et, de ce fait, réduire les phénomènes d’érosion locale des berges des cours d’eau ou des plans d’eau. Cela a été compris depuis plusieurs années et utilisé pour protéger voire restaurer certaines berges.
Les modifications physico-chimiques des eaux sont fonction des types biologiques de plantes aquatiques. En effet, la production d’oxygène photosynthétique dans les eaux environnantes peut, dans certains cas, engendrer une sursaturation de l’eau en oxygène, dépassant les 200% en fin de journée ! A contrario, la respiration de ces plantes peut conduire, au cours de la nuit, à des sous-saturations significatives en oxygène dans le milieu ambiant. Cette variation nycthémérale de la concentration en oxygène des eaux est corrélée à la variation du potentiel d’hydrogène ou pH pouvant atteindre deux unités. La variation du pH aquatique peut impacter la survie de certaines espèces de Poissons. Aussi, de par la consommation d’éléments nutritifs et autres éléments indispensables à la croissance, les hydrophytes jouent un rôle non négligeable dans les cycles biogéochimiques des milieux qu’elles occupent. Les plantes aquatiques sont caractérisées par des teneurs moyennes en phosphore et azote valant respectivement 0,5% et 1,5% des matières sèches.
Néanmoins, en sachant que des sédiments fins sont souvent retenus par les herbiers d’hydrophytes (fig.
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