Les plus anciennes traces de plantes vasculaires terrestres, découvertes en Arabie Saoudite, datent de 450 millions d'années

Jeudi, 16 avril 2009

Une équipe internationale de chercheurs Belges, Britanniques, Français (Domaines océaniques - INSU-CNRS/ IUEM Brest et Géosciences Rennes INSU-CNRS/Université de Rennes 1), et d'Arabie Saoudite décrivent cette semaine dans la revue Science un assemblage spectaculaire de spores de plantes vasculaires présents dans des sédiments d'Arabie Saoudite datant de l'Ordovicien supérieur (-460 à -443 millions d'années). Cette découverte replace l'origine et la radiation adaptative des plantes vasculaires, une étape importante de l'invasion des continents par les plantes, plusieurs millions d'années avant ce que l'on imaginait antérieurement, et sur le Gondwana.

La vie a débuté sur Terre il y a 3,5 à 3,8 milliards d'années, et son histoire, presque aussi longue que celle de la Terre, comporte une succession d'étapes essentielles. La vie a d'abord été microbienne, puis est apparue la cellule eucaryote, avec un noyau bien délimité, et des traces de vie de plus en plus complexes. Une des premières explosions de la diversité est représentée par la faune d'Ediacara, composée en grande partie d'organismes à corps mous et qui correspondrait à l'apparition des métazoaires (organismes pluricellulaires possédant des cellules diversement spécialisées), apparue il y a environ 572 Millions d'années, découverte en Australie mais retrouvée ensuite dans différents sites sur tous les continents.

Au début de l'ère primaire, au Cambrien à partir de 542 millions d'années, la vie animale explose littéralement, et presque tous les embranchements modernes (mollusques, brachiopodes, arthropodes, échinodermes ...) font leur apparition avec des faunes à coquilles, carapaces et squelettes, ou des types d'organisation anatomique très développés dont certains inconnus aujourd'hui, comme pour les organismes de la faune des schistes de Burgess en Colombie Britannique, dont on fête cette année le 100ème anniversaire de la découverte.

Au départ la vie est uniquement aquatique. La découverte des premiers indices de plantes terrestres et de la diversification de la vie sur les continents avec la sortie des eaux des animaux par la suite est une autre étape décisive de l'évolution de l'histoire de la vie et de la Terre. Cette colonisation de la surface terrestre, phénomène que l'on appelle encore « terrestrialisation », et le déploiement progressif du couvert végétal avec le développement des sols, vont fondamentalement modifier l'environnement et le climat, par le stockage de carbone ou l'intensification des processus d'altération continentale.

Pour les plantes, la première évidence de leur présence, nous est donnée par leurs spores (organes de dispersion et de reproduction), qui ont des enveloppes organiques très résistantes ce qui permet leur conservation dans les sédiments. C'est la palynologie, une des spécialités des Sciences de la Terre, qui nous donne accès à ces indices, et à cette documentation, par l'extraction chimique et l'étude sous le microscope du contenu organique des roches sédimentaires.

  • Dyades de l'Ordovicien moyen (Darriwillien) d'Arabie Saoudite, diamètre de 20 à 40?m (Le Hérissé et al., 2007)Tétrades et dyades de l'Ordovicien moyen (Darriwillien) d'Arabie Saoudite, diamètre de 20 à 40 µm.
  • Tétrades et dyades de l'Ordovicien moyen (Darriwillien) d'Arabie Saoudite, diamètre de 20 à 40 µm.

On trouve d'abord des cryptospores, qui sont des spores simples, trouvées soit sous forme de cellules isolées (monades), ou associées par deux (dyades), ou par quatre (tétrades permanentes), nues ou enfermées à l'intérieur d'une enveloppe organique. Ces éléments sont produits par une flore primitive, apparentée aux mousses par exemple, et encore largement inféodée au milieu aquatique. Ces premiers végétaux sont des cryptogames non vasculaires (1). Les plus vieux assemblages incontestés de cryptospores sont datés de l'Ordovicien moyen (Darriwilien, environ 468 Millions d'années), mais pourraient remonter au Cambrien moyen.

Cooksonia caledonica. Quelques cm haut. Un exemple des premières plantes vasculaires qui produisent ces spores trilètes, que l'on trouve dans le Silurien (Ludlow à Pridoli) du Pays de Galles. © Illustration de Françoise Gantet (1997) dans Le Monde des végétaux. Spores trilètes de la Formation Qasim de l'Ordovicien supérieur (Katien) Du sondage QSAIBA étudié ici. (diamètre 30 à 40 µm) Il faut attendre l'Ordovicien supérieur, pour trouver aussi des spores trilètes, c'est-à-dire qui portent une fente germinative caractéristique en forme de croix à trois branches, indiquant qu'elles étaient formées en tétrades avant d'être dissociées. On ne connaissait jusqu'à présent que de rares spécimens, non ornementés. La présence de spores trilètes est pourtant très importante, puisque l'on considère généralement qu'elles sont dérivées des plantes vasculaires (2) ou de leurs précurseurs (protracheophytes), c'est-à-dire de végétaux, fougères par exemple, possédant des tissus spécialisés pour le transport de la sève.

Le développement des plantes vasculaires, était fixé généralement au Silurien (-443 à _416 ma), et considéré comme une étape essentielle dans l'organisation des plantes sur le continent, avec une exploitation d'un spectre plus large de niches écologiques. Mais, la découverte en Arabie Saoudite, dans l'Ordovicien supérieur (Katien moyen, environ 450 Millions d'années), de nombreuses spores trilètes ornementées, avec une diversité qui n'était connue auparavant qu'à partir du Silurien moyen (Wenlock, Homerien, 426 Millions d'années), vient bouleverser ce schéma, avec l'hypothèse que l'expansion des plantes vasculaires et de leurs précurseurs (protracheophytes), s'est opérée beaucoup plus tôt, et à partir du continent gondwanien.

Cette hypothèse est importante à double titre. Tout d'abord, elle change notre perception du processus de colonisation des continents par les plantes, et de la période de sortie des eaux, liée à une innovation, l'apparition de tissus de soutien conducteurs de sève jusqu'à l'extrémité des tiges (tissus vasculaires), qui va permettre la vie émergée. Par ailleurs, cette découverte en Arabie Saoudite, comparée à d'autres éléments trouvés antérieurement en Turquie (Steemans et al., 1996), est en faveur d'une origine gondwanienne des plantes vasculaires qui auraient migré ailleurs et en se diversifiant.

Note(s): 
  1. Cryptogames non vasculaires : cette catégorie rassemble des algues, champignons et lichens, des bryophytes (hépatiques, mousses), ne comprenant pas de tissus conducteurs
  2. Cryptogames vasculaires : végétaux dont les appareils reproducteurs sont cachés, et qui comportent des vaisseaux pour la montée de la sève, ex : fougères
Source(s): 

Origin and radiation of the earliest vascular land plants,
Science,
Philippe Steemans 1, Alain Le Hérissé 2, John Melvin 3, Merrell A. Miller 4, Florentin Paris 5, Jacques Verniers 6, Charles H. Wellman 7,

  1. NFSR Research Associate, Paléobotanique-Paléopalynologie-Micropaléontologie, University of Liège,
  2. Université de Brest, INSU-CNRS, Domaines Océaniques, Institut Universitaire Européen de la Mer
  3. Gas Field Characterization Division, Saudi Aramco, Dhahran, Saudi Arabia
  4. Geological Technical Services Division, Saudi Aramco, Dhahran, Saudi Arabia
  5. Géosciences-Rennes INSU-CNRS, Université de Rennes
  6. Ghent University, Research Unit Palaeontology, Krijgslaan,Belgium
  7. Dept. of Animal & Plant Sciences, University of Sheffield
Contact(s):
  • Alain Le Hérissé, Domaine Océanique (INSU-CNRS)
    alain [dot] le [dot] herisse [at] univ-brest [dot] fr, 02 98 01 61 87

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