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Botanique est la branche de la biologie qui s'occupe de l'étude scientifique de la vie végétale. Il est aussi parfois appelé science (s) des plantes ou biologie végétale. La botanique couvre un large éventail de disciplines scientifiques qui étudient la structure, la croissance, la reproduction, le métabolisme, le développement, les maladies, l'écologie et l'évolution des plantes.

Historiquement, la botanique couvrait tous les organismes non considérés comme des animaux, y compris certains organismes "végétaux", tels que les algues et les champignons, mais les algues et les champignons ne sont généralement plus considérés comme faisant partie du règne végétal.

Plus de 400 000 espèces de plantes ont été documentées sur Terre. Cette multitude d'espèces joue un rôle essentiel dans le réseau trophique, les cycles biogéochimiques et le maintien de l'équilibre écologique. Les espèces végétales sont généralement de bons exemples de relations complexes d'interdépendance, à la fois entre diverses espèces végétales et entre les espèces végétales et animales. Comme pour les animaux, les plantes dépendent également fortement de la reproduction sexuelle entre les parties mâles et femelles - souvent, dans les plantes, cependant, les parties mâles et femelles coexistent au sein d'une seule fleur.

Datant de l'Empire romain, la botanique est l'une des plus anciennes disciplines de la biologie. L'étude de la botanique peut contribuer au développement d'un environnement humain plus idéal à travers des aspects aussi divers que l'aide à nourrir la population humaine en expansion, la découverte de nouveaux médicaments à partir de plantes, le développement ou l'amélioration de divers produits végétaux et la compréhension des processus de vie fondamentaux, des relations écologiques, et les changements environnementaux.

Histoire

Les outils traditionnels d'un botaniste.

Parmi les premiers ouvrages botaniques, écrits vers 300 avant notre ère, figurent deux grands traités de Théophraste, philosophe et disciple d'Aristote: Sur l'histoire des plantes (Historia Plantarum) et Sur les causes des plantes. Ensemble, ces livres constituent la contribution la plus importante à la science botanique durant l'Antiquité et au Moyen Âge. En conséquence, Theophrastus est considéré comme le fondateur de la botanique.

L'écrivain médical romain Dioscorides au premier siècle de notre ère, a fourni des preuves importantes sur la connaissance grecque et romaine des plantes médicinales. Il a classé les plantes en fonction de leur valeur médicinale, culinaire ou aromatique.

En 1665, à l'aide d'un microscope ancien, Robert Hooke a découvert des cellules dans le liège et peu de temps après dans les tissus végétaux vivants. L'Allemand Leonhart Fuchs, le Suisse Conrad von Gesner et les auteurs britanniques Nicholas Culpeper et John Gerard ont publié des informations sur les usages médicinaux des plantes.

En 1753, Carl Linnaeus publie Espèce Plantarum, qui comprenait 6 000 espèces végétales. Il a créé le nomenclature binominale, qui a depuis été utilisé pour nommer les êtres vivants.

Sous-disciplines de botanique

Forme et fonction

La botanique peut être considérée comme comprenant huit sous-disciplines clés étudiant chacune un aspect différent des plantes. Ces disciplines sont la génétique, la systématique, la cytologie, l'anatomie, la morphologie, la physiologie, la pathologie et l'écologie.

La génétique est l'étude de l'hérédité, des gènes et de la fonction des gènes. Une grande partie de la botanique moderne a utilisé l'ADN végétal et les informations génomiques pour étudier les plantes plus rigoureusement qu'il n'était possible auparavant. La biologie moléculaire a permis aux taxonomistes de classer les espèces végétales en fonction de l'ADN. Les plantes ont été classées en différentes familles et renommées en conséquence. Pour cette raison, les anciens guides botaniques peuvent contenir des noms et des classifications obsolètes. Une quantité considérable de nouvelles connaissances est aujourd'hui générée par l'étude de plantes modèles comme Arabidopsis thaliana (herbe à la moutarde). L'herbe de moutarde a été l'une des premières plantes à avoir séquencé son génome. Le séquençage du génome du riz et une vaste communauté internationale de chercheurs ont fait du riz le modèle de facto céréales / graminées / monocotylédones. Une autre espèce d'herbe, Brachypodium distachyon est également en train de devenir un modèle expérimental pour comprendre la biologie génétique, cellulaire et moléculaire des graminées tempérées. D'autres aliments de base commercialement importants comme le blé, le maïs, l'orge, le seigle, le millet et le soja voient également leur génome séquencé. Certains d'entre eux sont difficiles à séquencer car ils ont plus de deux (ha) ensembles haploïdes de chromosomes, une condition connue sous le nom de polyploïdie, courante dans le règne végétal. La "levure verte" Chlamydomonas reinhardtii (une algue verte unicellulaire) est un autre organisme modèle végétal dont l'étude approfondie a fourni d'importantes informations sur la biologie cellulaire.

Botanique systématique est l'étude des caractéristiques des plantes, en particulier dans le but de discerner leurs relations évolutives et d'établir des associations phylogénétiques de différentes plantes. Le terme «systématique» peut ou non recouvrir la «taxonomie», qui concerne la classification scientifique des espèces et d'autres taxons. Les développements récents sont la cladistique et la systématique moléculaire.

Cytologie est l'étude des cellules, y compris leur fonction, leur structure et leur cycle biologique.

Anatomie est l'étude de la structure intérieure des êtres vivants.

Morphologie est l'étude de la forme extérieure des plantes, y compris le placement des tiges et des feuilles sur une tige (c'est-à-dire alternées ou opposées), ainsi que l'étude des histoires de vie et du développement évolutif. Les guides botaniques de terrain s'appuient souvent sur la morphologie des plantes pour aider les biologistes à identifier les espèces végétales sur le terrain.

Physiologie végétale est l'étude de la fonction des plantes et de leurs cellules et tissus. Des exemples de recherche physiologique comprennent l'étude des voies photosynthétiques dans différentes plantes et l'absorption de minéraux par les plantes.

Plante pathologie est l'étude des maladies et des changements structurels et fonctionnels qui se produisent avec les maladies. Cela peut être important pour divers domaines, notamment la biologie de la conservation, l'écologie, l'agriculture et l'horticulture.

Écologie est l'étude des interactions entre les organismes et leur environnement biotique et abiotique en tant que système intégré (Chapin et al. 2002).

Autres sous-disciplines

D'autres sous-disciplines de la botanique comprennent ethnobotanique, l'étude de la façon dont une culture ou une région particulière a utilisé des plantes locales et indigènes, y compris leur utilisation pour la nourriture, le logement, les médicaments, les vêtements, la chasse et la religion. Alors que l'ethnobotanique a ses racines dans la botanique, les ethnobotanistes reçoivent également une formation en anthropologie, sociologie, histoire, religion ou mythologie.

Paléobotanique est l'étude des plantes fossiles. Palynologie, l'étude des pollens modernes et fossiles, est aussi souvent regroupée avec la paléobotanique. La paléobotanique et la palynologie jouent un rôle déterminant dans l'étude de la paléoclimatologie.

Bryologie est l'étude des mousses, hépatiques et hornworts; phycologie est l'étude des algues; ptéridolgie est l'étude des fougères; et mycologie est l'étude des champignons.

Portée et importance de la botanique

Hibiscus

Comme pour les autres formes de vie, la vie végétale peut être étudiée sous différents angles, du niveau moléculaire, génétique et biochimique à travers les organites, les cellules, les tissus, les organes, les individus, les populations végétales, les communautés de plantes et les écosystèmes entiers. À chacun de ces niveaux, un botaniste peut se préoccuper de la classification (taxonomie), de la structure (anatomie) ou de la fonction (physiologie) de la vie végétale.

Historiquement, la botanique couvrait tous les organismes qui n'étaient pas considérés comme des animaux. Certains de ces organismes «végétaux» comprennent les champignons (étudiés en mycologie), les bactéries et les virus (étudiés en microbiologie) et les algues (étudiés en phycologie). La plupart des algues, des champignons et des microbes ne sont plus considérés comme faisant partie du règne végétal. Cependant, les botanistes leur accordent encore une attention et les bactéries, les champignons et les algues sont généralement couverts dans les cours d'introduction à la botanique.

Les plantes sont une partie fondamentale de la vie sur terre. Ils génèrent l'oxygène, la nourriture, les fibres, le carburant et les médicaments qui permettent aux formes de vie supérieures d'exister. Les plantes absorbent également le dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre important, par la photosynthèse. Une bonne compréhension des plantes est cruciale pour l'avenir des sociétés humaines car elle nous permet de:

  • Nourrir le monde
  • Comprendre les processus de vie fondamentaux
  • Utiliser des médicaments et du matériel
  • Comprendre les changements environnementaux
  • Maintenir la fonction écologique, la biodiversité et l'écosystème

Nourrir le monde

Presque tous les aliments que nous mangeons proviennent (directement et indirectement) de plantes comme ce riz américain à grains longs.

Virtuellement tout de la nourriture que nous mangeons provient des plantes, soit directement à partir des aliments de base et d'autres fruits et légumes, soit indirectement par le biais du bétail, qui dépend des plantes pour le fourrage. En d'autres termes, les plantes sont à la base de presque toutes les chaînes alimentaires, ou ce que les écologistes appellent le premier niveau trophique. Il est donc important de comprendre comment les plantes produisent la nourriture que nous mangeons pour pouvoir nourrir le monde et assurer la sécurité alimentaire des générations futures, par exemple par l'amélioration des plantes.

Toutes les plantes ne sont pas bénéfiques pour l'homme, certaines mauvaises herbes sont un problème considérable en agriculture et la botanique fournit une partie de la science fondamentale afin de comprendre comment minimiser leur impact. Cependant, d'autres mauvaises herbes sont des plantes pionnières, qui relancent un environnement abusé sur le chemin de la réhabilitation, soulignant que le terme "mauvaise herbe" est un concept très relatif, et qu'une définition générale d'une mauvaise herbe est simplement une plante indésirable qui a trop de succès.

Gregor Mendel a jeté les bases de la génétique à partir de ses études sur les plantes.

Comprendre les processus de vie fondamentaux

Les plantes sont des organismes pratiques dans lesquels les processus fondamentaux de la vie (comme la division cellulaire et la synthèse des protéines par exemple) peuvent être étudiés, sans les dilemmes éthiques de l'étude des animaux ou des humains. Les lois génétiques de l'hérédité ont été découvertes de cette manière par Gregor Mendel, qui étudiait la façon dont la forme du pois est héritée. Ce que Mendel a appris de l'étude des plantes a eu des avantages considérables en dehors de la botanique.

Barbara McClintock a découvert des transposons, ou «gènes sauteurs», en étudiant le maïs (McClintock 1950). Ces transposons, gènes qui se déplacent d'un endroit à l'autre sur un chromosome, sont responsables de l'aspect marbré des grains de maïs. Ce type de recherche a ouvert la voie à l'étude d'autres génomes végétaux et à l'évolution du génome (Fedoroff 2000).

D'autres types de recherche physiologique, y compris l'absorption de carbone par les plantes par la photosynthèse et la compréhension de la physiologie derrière les plantes photosynthétiques C3 par rapport à C4, sont importants pour comprendre la réponse des plantes au changement climatique et les mécanismes de rétroaction qui se produisent avec l'augmentation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère .

Ce sont quelques exemples qui montrent comment la recherche botanique est toujours pertinente pour la compréhension des processus biologiques fondamentaux.

Utiliser des médicaments et du matériel

Beaucoup de nos médicaments et drogues récréatives, comme la caféine et la nicotine, proviennent directement du règne végétal. L'aspirine, qui provenait à l'origine de l'écorce des saules, n'est qu'un exemple d'un dérivé végétal utilisé en médecine moderne. La pharmacognosie est l'étude des dérivés de plantes médicinales et toxiques. Il existe peut-être de nombreux nouveaux remèdes contre les maladies provoquées par des plantes qui n'ont pas encore été découvertes. Les stimulants populaires comme le café, le chocolat, le tabac et le thé proviennent également des plantes. La plupart des boissons alcoolisées proviennent de plantes en fermentation comme le malt d'orge et les raisins.

Les plantes nous fournissent également de nombreux matériaux naturels, tels que le coton, le bois, le papier, le lin, les huiles végétales, certains types de cordes et le caoutchouc. La production de soie ne serait pas possible sans la culture du mûrier. La canne à sucre et d'autres plantes ont récemment été utilisées comme sources de biocarburants, qui sont des alternatives importantes aux combustibles fossiles. Les plantes sont extrêmement précieuses comme loisirs pour des millions de personnes qui aiment le jardinage, l'horticulture et les utilisations culinaires des plantes tous les jours.

Comprendre les changements environnementaux

Les plantes peuvent également nous aider à comprendre les changements dans notre environnement de plusieurs façons.

  • La compréhension de la destruction de l'habitat et de l'extinction des espèces dépend d'un catalogue précis et complet de systématique et de taxonomie des plantes.
  • Les réponses des plantes au rayonnement ultraviolet peuvent nous aider à surveiller des problèmes comme l'appauvrissement de la couche d'ozone (Caldwell 1981).
  • L'analyse du pollen déposé par les plantes il y a des milliers ou des millions d'années peut aider les scientifiques à reconstruire les climats passés et à prédire les climats futurs, une partie essentielle de la recherche sur les changements climatiques (voir Paléobotanique, Paléoclimatologie).
  • L'enregistrement et l'analyse du calendrier des cycles de vie des plantes sont des éléments importants de la phénologie utilisée dans la recherche sur les changements climatiques.
  • Les plantes peuvent agir un peu comme le «canari du mineur», un système d'alerte précoce, nous alertant des changements importants dans notre environnement. Par exemple, le lichen, qui est sensible aux conditions atmosphériques, a été largement utilisé comme indicateur de pollution.

Voir également

Les références

  • Caldwell, M. M. 1981. Réponse de la plante au rayonnement ultraviolet solaire. Écologie physiologique des plantes I. Encyclopédie de la physiologie végétale Nouvelle série. Vol. 12A. Berlin: Springer-Verlag.
  • Chapin, S. F., P. A. Matson et H. A. Mooney. 2002. Principes de l'écologie des écosystèmes terrestres. New York: Springer. ISBN 978-0387954394
  • Fedoroff, N. 2000. Transposons et évolution du génome chez les plantes. Actes de l'Académie nationale des sciences. 97(13):7002-7007.
  • McClintock, B. 1950. L'origine et le comportement des loci mutables dans le maïs. Actes de l'Académie nationale des sciences. V. 36 (6): 344-355.

Lectures complémentaires

Livres de style scientifique populaires sur la botanique

  • Bellamy, D. 1972. Bellamy sur la botanique. British Broadcasting Corporation. ISBN 0563106662. Une introduction accessible et courte à divers sujets botaniques.
  • Capon, B. 2004. Botanique pour les jardiniers. Timber Press. ISBN 0881926558
  • Cohen, J. 1995. Combien de personnes la terre peut-elle supporter? W.W. Norton. ISBN 0393314952
  • Halle, Francis. 2002. Éloge des plantes. Timber Press. ISBN 0881925500. Traduction en anglais d'un plaidoyer poétique pour les plantes.
  • King, J. 1997. Atteindre le soleil: comment fonctionnent les plantes. La presse de l'Universite de Cambridge. ISBN 0521587387. Une introduction fluide au fonctionnement des plantes.
  • Pakenham, T. 2002. Arbres remarquables du monde. Weidenfeld & Nicolson. ISBN 0297843001
  • Pakenham, T. 1996. Rencontres avec des arbres remarquables. Weidenfeld & Nicolson. ISBN 0297832557
  • Pollan, M. 2002. La botanique du désir: une vue d'ensemble du monde. Bloomsbury. ISBN 0747563004. Compte de la co-évolution des plantes et des humains.
  • Thomas, B.A. 1981. L'évolution des plantes et des fleurs. St Martin's Press. ISBN 0312272715
  • Walker, D. 1992. Énergie, plantes et homme. Oxygraphics Ltd. ISBN 1870232054. Une présentation des concepts de base de la photosynthèse.

Livres académiques et scientifiques sur la botanique

  • Buchanan, B.B., W. Gruissem et R.L. Jones. 2000. Biochimie et biologie moléculaire des plantes. Société américaine des physiologistes des plantes ISBN 0943088399
  • Crawford, R. M. M. 1989. Études sur la survie des plantes. Blackwell. ISBN 063201475X
  • Crawley, M.J.1997. Écologie végétale. Blackwell Scientific. ISBN 0632036397
  • Ennos, R. et E. Sheffield. 2000. La vie végétale. Blackwell Science. ISBN 0865427372. Introduction à la biodiversité végétale.
  • Fitter, A. et R. Hay. 2001. Physiologie environnementale des plantes Harcourt Publishers, Academic Press. ISBN 0122577663
  • Lawlor, D.W. 2000. Photosynthèse. Garland Science. ISBN 1859961576
  • Matthews, R. E. F. 1992. Fondements de la virologie végétale. Presse académique. ASIN B015GQ1GNC
  • Mauseth, J.D. Botanique: une introduction à la biologie végétale. Éditeurs Jones et Bartlett. ISBN 0763721344 - Un manuel de premier cycle de premier cycle.
  • Raven, P.H, R.H.Evert et S.E. Eichhorn. 1999. Biologie des plantes, Freeman. ISBN 1572590416 - Un manuel de premier cycle de premier cycle
  • Richards, P.W.1996. La forêt tropicale humide. COUPE. ISBN 0521421942
  • Ridge, I. 2002. Les plantes. Oxford University Press. ISBN 0199255482
  • Salisbury, F.B., et C.W. Ross. 1991. Physiologie végétale. Brooks Cole. ISBN 0534151620
  • Stace, C. A. 1997. Une nouvelle flore des îles britanniques. COUPE. ISBN 0521589355
  • Strange, R. L. 2003. Introduction à la pathologie végétale. Wiley-VCH. ISBN 0470849738
  • Taiz, L. et E. Zeiger. 1998. Physiologie végétale. Sinauer Associates. ISBN 0878938230
  • Willis, K. 2002. L'évolution des plantes. Oxford University Press. ISBN 0198500653

Voir la vidéo: Introduction 1 : La botanique et les botanistes (Février 2020).

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