PALÉONTOLOGIE

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Paléobotanique

La plupart des végétaux fossiles ont été conservés grâce à la lignine, la plus abondante des substances organiques créées par la vie. Les nombreux végétaux vasculaires fossiles connus sont postérieurs à la base du Dévonien inférieur. Ils datent donc au plus de 450 millions d'années. Toutefois, les premières traces de vie végétale remontent au Précambrien inférieur, époque encore plus reculée : les organismes signalés par Pflug en 1966 dans les quartzites d'Isua (sud-ouest du Groenland) remontent à — 3 800 millions d'années.

L'évolution des plantes s'étale ainsi sur une énorme durée. On conçoit alors que l'étude limitée aux espèces vivantes ne concerne qu'une infime portion du règne végétal placée aux extrémités de phylums ayant résisté aux agressions sélectives des milieux successifs. Cette partie est insuffisante pour donner une image valable et cohérente de la phylogénie des plantes. Il faut nécessairement avoir recours aux végétaux fossiles.

Ceux-ci, souvent très fragmentaires, peuvent être étudiés sous des aspects différents : morphologiques, chimiques, écologiques, stratigraphiques, géographiques, climatologiques, systématiques, etc. La paléobotanique est donc liée à plusieurs spécialités relevant de la biologie végétale et des sciences de la Terre.

Fossilisation des végétaux

Un débris végétal, même très ancien, peut être intact et avoir le même aspect qu'un végétal actuel, avec ses structures lignifiées et ses épidermes cutinisés. Il n'y a donc aucun rapport entre le degré de transformation au cours de sa fossilisation et l'âge du fossile.

Le reste végétal apparaît parfois sous la forme d'empreintes laissées sur une roche sans trace de substance organique ; mais des feuilles ou des rameaux très anciens peuvent être parfaitement conservés, par exemple sous des argiles imperméables, de sorte que l'on peut mettre ces restes en herbier. La paroi cellulaire constituée de cellulose, de lignine et de cutine peut s'enrichir de substances variées telles que le silicium, le calcium, le fer ou le cuivre. Ainsi renforcées et devenues encore plus imperméables, les membranes conservent les contenus cellulaires avec leurs oléorésines et même leur noyau.

Dans d'autres cas, les cavités habituelles de l'organisme, comme les lacunes médullaires, se remplissent de sédiments constituant un moulage qui épouse les reliefs internes de la plante (moulages médullaires de Calamites). Dans des sédiments calcaires comme les travertins, la disparition complète de la matière organique d'une plante ne laisse que des cavités vides ; leur remplissage par du plâtre ou des substances plastiques, puis la dissolution de la roche encaissante avec un acide, permettent de retrouver la morphologie de la plante.

À ces divers modes de conservation correspondent des procédés différents d'observation : par exemple, constitution avec une substance plastique de répliques de feuilles ou de structures qui impriment leurs reliefs ; transfert d'un organe conservé dans un schiste sur une lame de verre ; observation macroscopique d'organes fossiles mis en herbier ; réalisation de lames minces permettant l'observation microscopique des tissus de végétaux silicifiés sciés avec un disque diamanté et polis sur des tours à l'aide d'abrasifs de plus en plus fins.

À côté de ces conservations classiques, le paléontologue bénéficie parfois de préservations exceptionnelles liées à des phénomènes bien particuliers. C’est ainsi que des manifestations volcaniques siliceuses au cours du Dévonien ont littéralement figé la flore environnante, permettant aujourd’hui de retrouver les éléments dans un parfait état. La flore de Rhynie, en Écosse, permet de voir des cellules en cours de division, figées par le fluide, ou encore l’émission, à partir d’un appareil reproducteur (gamétange) mâle de fougère, de spermatozoïdes qui étaient en train de se répandre au moment où l’eau est arrivée, ce qui a tout stoppé et fossilisé, y compris le nuage évanescent de spermatozoïdes.

Méthode d'étude des végétaux fossiles

En paléobotanique, il est essentiel d'avoir toujours présente à l'esprit la notion de genres et d'espèces morphographiques et de ne pas la confondre avec la conception linnéenne du genre et de l'espèce appliquée aux végétaux vivants du fait de l'état souvent très fragmentaire du matériel fossile. On doit distinguer, surtout en présence des flores anciennes, des genres particuliers correspondant aux différentes sortes de fragments rencontrés à l'état fossile, souvent en rapport avec les organes disjoints de la même plante. On est alors conduit à créer une systématique particulière avec des genres de feuilles, de bois secondaires, de graines, de racines.

L'un des buts essentiels visés par les paléobotanistes est de raccorder les organes décrits séparément, mais qui ont nécessairement appartenu à une même espèce linnéenne, donc de rechercher les connexions qui démontrent une continuité organique. Ainsi, à ses débuts, le genre Calamites désignait un moulage médullaire fossile fréquent dans les terrains du Carbonifère ; à la suite de la découverte de nouvelles connexions, on a conclu que des feuillages décrits séparément sous des noms particuliers (Annularia, Asterophyllites) appartenaient à la même plante ; puis ce fut le tour des racines, des strobiles, des structures, des spores. En fin de compte, le genre Calamites, après avoir eu une signification morphographique, est devenu une plante connue dans toutes ses parties. Ajoutons que certaines sphérules du Protérozoïque âgées de près d'un milliard d'années réagissent parfois positivement à la réaction de Schiff, caractéristique des aldéhydes (et des glucides).

Considéré d'emblée avec une signification linnéenne, un genre morphologique est susceptible de devenir une source d'erreurs graves, car il entraîne un certain nombre de suppositions fausses. Il faudrait admettre, par exemple, qu'à telle tige bien définie correspond toujours une même sorte de feuille, ce qui supposerait un synchronisme rigoureux dans l'évolution des caractères. Or cela est faux : il y a toujours dans les végétaux un hétérochronisme évident dans l'évolution des caractères (cf. lycophytes).

Par exemple, les connexions ont prouvé que des feuilles de Paléozoïque désignées sous le nom d'Annularia (cf. arthrophytes), représentant une étape évolutive précise, peuvent être portées par des tiges primitives (Paracalamites), ou peu évoluées (Mesocalamites), ou encore par des tiges très évoluées (Calamites) ; d'où la nécessité de tenir compte de la véritable signification morphographique des noms de genres utilisés.

Grandes étapes de la paléobotanique

Tout échantillon a un intérêt et mérite qu'on s'y attarde, qu'il soit entièrement nouveau ou qu'il se présente comme un spécimen mieux conservé d'une espèce déjà connue. De multiples échantillons sont donc minutieusement dé [...]

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  • : membre de l'Académie des sciences, professeur émérite à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
  • : professeur émérite, Muséum national d'histoire naturelle
  • : professeur honoraire à la Sorbonne, membre de l'Académie des sciences

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Pour citer l’article

Édouard BOUREAU, Patrick DE WEVER, Jean PIVETEAU, « PALÉONTOLOGIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/paleontologie/