Comment la Terre est devenue verte : une brève histoire des plantes de 3.8 milliards d'années

Joseph E Armstrong. Presse de l'Université de Chicago, 2014.

Attention, spoiler ! Ce livre pourrait bien changer radicalement votre vision de ce qu'est un manuel scolaire (!)

J'aime Joseph Armstrong Comment la Terre est devenue verte [ci-après dénommé HETG], notamment son style. Alors que les lecteurs connaissent peut-être déjà le « style » d'Armstrong grâce à ses « commentaires sur les plantes, les faiblesses et le plaisir de la vie universitaire » sur son site de blog [sous son nom-de-blog de 'Phytophacteur'], il sera probablement surprenant que le commentaire franc que l'on peut assimiler au médium socialement informel de la blogosphère ait fait son chemin dans les pages normalement sacrées des manuels. Et HETG est un manuel de botanique (la mention de l'éditeur au dos de la couverture nous l'indique). Pourquoi l'éditeur a-t-il autorisé le professeur Armstrong à expérimenter cette approche innovante et rafraîchissante ? L'ouvrage ne répond pas à la question. Mais l'auteur (et le critique) apprécient cette latitude et, grâce à ce privilège, le monde de l'édition en botanique s'en trouve enrichi.

Vous pourriez facilement imaginer HETG- qui s'écarte de l'approche des manuels de botanique en "se concentrant sur ce que la plupart des livres omettent" (!! Préface, p. xii), offrant des explications sur les bases de la biologie qui sont "rarement bien expliquées dans les manuels" (Préface, p. . xii), et avec ses digressions "du récit principal pour expliquer et démontrer comment la science fonctionne" (Préface, p. xiii) - pour être les transcriptions des conférences données par l'enseignant primé qui a écrit cette même prose (et OMS a été bien noté par ses élèves).

En vue d'ensemble, HETG couvre 3.8 milliards d'années d'histoire de la Terre, d'un point de vue photoautotrophique sans vergogne, et comprend 11 chapitres qui documentent l'avancée évolutive des plantes, des algues du chapitre 4 dans la mer à la suprématie des angiospermes dans Ch. dix, via L'invasion des terres (chapitre 6) et le chapitre 9, qui étudie le port des graines, sont abordés. Enfin, le chapitre 11 aborde la végétation moderne et les interactions entre les plantes et les hommes.

Un peu plus en détail…

Le chapitre 1, « Un monde vert », aborde très tôt la question de ce qu'est une plante – et à juste titre ! Outre des sujets tels que la taxonomie et les règnes, l'ADN et les fossiles, il fournit également une mise en scène essentielle dans un contexte géologique et cosmique. Ainsi, le décor le plus grandiose est planté pour raconter l'un des plus grands drames de la Terre, admirablement résumé par huit événements majeurs de l'histoire des organismes verts, à la dernière page du chapitre.

Chapitre 2 « Petits débuts verts » : Tout en reconnaissant l'importance des plantes, Armstrong reconnaît à juste titre que celle-ci repose sur une dépendance absolue aux processus microbiens, comme l'illustre le développement des chloroplastes à partir de microbes engloutis/asservis intracellulairement. Comme son titre l'indique, le chapitre 2 est un véritable « festival microbien » et aborde une grande partie des aspects microbiens pertinents – biochimie, pigmentation, recyclage, symbiose – et nous rappelle que la biologie terrestre est en grande partie une écologie microbienne. HETG déclare également que de minuscules organismes verts [phytoplancton] "pourraient effectuer plus de photosynthèse à l'échelle mondiale que tous les grands organismes verts, comme les arbres et les herbes, combinés". Très bien, mais j'aimerais voir la Réf. qui le supporte. Peut-être qu'Armstrong n'a pas pu le trouver, d'où l'utilisation du mot « peut » ? Mais, ce serait bien de citer des références pour étayer de telles affirmations ; ce n'est qu'une pédagogie responsable/un bon enseignement après tout (et nonobstant le fait qu'à la p. xii on nous dit que les Réfs ne sont ni exhaustives ni exhaustives). Curieusement, on nous parle de photoautotrophes utilisant l'infrarouge dans les évents en haute mer. Et pour cette information intéressante, nous obtenons une Réf. (mais pas jusqu'à ce que la même notion soit répétée et développée plusieurs pages plus tard - Beatty et al. (2005) [voir aussi Molloy (2005)]). Ce phénomène a été une révélation pour moi et souligne l'utilité de l'ouvrage d'Armstrong pour diffuser ces bribes d'information pouvant être intégrées à son propre enseignement, etc.

Utilisateurs non américains de HETG doivent parfois travailler un peu plus dur que les lecteurs américains. Un bon exemple de ceci est la mention des machines Rube Goldberg. Je n'avais aucune idée de ce qu'ils étaient à part supposer qu'il s'agissait d'une référence à la culture populaire américaine. Après avoir « googlé » le terme par la suite, j'apprends qu'il s'agit bien d'un Conception américaine, et les variantes Goldberg du côté britannique de l'Atlantique sont les gadgets créés par Professeur Brainstawm et Heath Robinson Des inventions étonnantes. Cette perplexité culturelle est contrebalancée par l'analogie magistrale qui assimile les raisons pour lesquelles les plantes ont conservé l'inefficace enzyme fixatrice de carbone RubisCO à l'adhésion de l'humanité au clavier QWERTY (une allusion à la machine à écrire/ordinateur est certainement compréhensible, même si évoquer la photorespiration comme le processus par lequel « la rubisCO respire les molécules de sucre d'un organisme… libérant du dioxyde de carbone » semble un peu simpliste…). Par ailleurs, le chapitre 2 regorge d'explications de bon sens sur le fonctionnement de l'évolution, notamment en termes de complexité croissante de la structure d'un organisme ou de voies et processus biochimiques. Et il y a un dénouement dès le début du livre sur la raison pour laquelle les plantes terrestres sont vertes (non, je ne vous gâcherai pas l'expérience en vous révélant la réponse !).

Si le chapitre 2 était assez amusant et relativement facile à lire, le chapitre 3 – « Collaborations cellulaires » – demande un effort considérable pour en tirer le meilleur parti, même s'il s'agit de la section où le sexe est bien exposé.

Bien qu'il soit bon de voir les algues si bien présentées dans le livre – dans les chapitres 4 « Une grosse bille bleue » et 5 « Au bord de la mer (-mauvaises herbes) » – il semble vraiment dommage qu'ensemble ces deux chapitres ne comptent que 31 pages, ce qui est considérablement moins que les 55 pages du chapitre 3. Mais le chapitre 5 contient des réflexions intéressantes sur les raisons pour lesquelles les plantes sont vertes – parce qu'elles dérivent d'algues vertes (et non rouges ou brunes si elles avaient eu des ancêtres algaux rouges ou bruns) – et a préparé le terrain pour l'invasion de la terre par aquatique (pas marins !) photosynthétiseurs.

Chapitre 6 « La grande invasion » ; il est certainement inexact de dire qu'« une seule fois une plante terrestre (la zostère…) a réintégré un milieu aquatique marin ». Je ne peux pas me prononcer sur la fréquence des retours de plantes terrestres vers leur habitat aquatique ancestral, mais il existe de nombreuses espèces d'angiospermes marines, dont seules quelques-unes sont des zostères. jonc de mer spp. - per se. Donc, je suppose qu'Armstrong utilise "zostère marine" comme nom général pour tous les angiospermes marins ? Mais ce n'est pas clair et mériterait d'être clarifié. Et, sans doute, les herbiers marins sont un meilleur terme plus général pour tous marine angiospermes. Mais, peut-être pouvons-nous accorder cette latitude à Armstrong alors que son expertise première déclarée est « d'expliquer la science aux non-scientifiques » (Préface de l'auteur p. x). Cependant, Armstrong déclare également que le CO₂ "car un gaz se diffuse jusqu'à 1,000 fois plus vite dans l'air que lorsqu'il est dissous dans l'eau". Cela m'a amené à m'arrêter et à me demander : n'était-ce pas l'habitude d'être 10,000 fois plus vite dans mes propres jours sombres et trop souvent lointains d'enseignement de la botanique ? Cette question m'a agacé, d'autant plus qu'aucune réf. a été cité à l'appui de l'affirmation d'Armstrong, et j'ai fait quelques vérifications. Le consensus post-Google est que 10,000 XNUMX est correct (par exemple Armstrong (un Armstrong différent de HETG's auteur !), 1979 ; Armstrong et Drew, 2002). D'une part, cela peut être considéré comme une bonne chose parce que cela fait réfléchir et encourage la recherche et la vérification. Mais d'un autre côté, ce n'est pas si bon si vous êtes un botaniste novice qui s'attend à des déclarations vraies et n'avez aucune raison de remettre en question de tels «faits». La section de plusieurs pages traitant des caractéristiques des plantes terrestres était excellente et ferait une belle leçon autonome (comme le feraient tant d'autres «essais» tout au long de HETG…), et dans lequel nous avons appris pourquoi les bryophytes ne sont pas de véritables plantes terrestres, et pourquoi Cooksonia – une plante éteinte du Dévonien inférieur – est la première véritable plante terrestre incontestable. Enfin, on y trouve une belle introduction à l'alternance des générations, qui y est abordée (même si le phénomène n'est appelé ainsi que plusieurs pages plus loin dans ce chapitre de biologie). Malgré mes réticences, ce chapitre était excellent ! [Et je suis optimiste quant au fait que les éventuelles lacunes seront corrigées dans une prochaine édition… Mais pendant que nous réfléchissons aux erreurs, les coquilles suivantes ont été relevées : p. 55, mitochondrie ; p. 47, 0 utilisé pour O dans la formule chimique de l'oxygène ; p. 2, 305, sous-bois ; p. 306, éclaircie ; p. 394, ginkgos…]

Ch. 7 « L'esprit pionnier » est un tour de force de l'évolution et de la biologie des bryophytes, qui révèle également la fonction originelle des stomates…

Le chapitre 8, « Retour au Dévonien », est – à juste titre – consacré à la période du Dévonien, il y a environ 419 à 359 millions d'années, période à la fin de laquelle nous nous rappelons que toutes les lignées végétales terrestres – à l'exception des angiospermes – étaient apparues. Ce fut donc une période très chargée dans l'histoire verte de la Terre, et ces premières plantes vascularisées – connues aujourd'hui uniquement sous forme de fossiles – ont laissé une empreinte durable sur la planète. Nous sommes également confrontés à l'affirmation selon laquelle « environ un quart de toutes les espèces de plantes vasculaires (environ 400,000 100,000) vivent sous forme d'arbres » (ce qui signifie – pour éviter toute ambiguïté – qu'environ 400,000 2007 des XNUMX XNUMX espèces de plantes vasculaires sont des arbres – Raven & Crane (XNUMX)) : je n'avais pas vraiment réalisé à quel point les espèces d'arbres étaient nombreuses (et cet aveu de la part de quelqu'un qui a passé de nombreuses années à étudier la biologie cellulaire de la formation du bois chez les arbres – prouvant ainsi que nous pouvons tous encore apprendre des choses !). Nous y trouvons également une bonne explication du port de l'arbre, de sa prévalence et de son origine, ainsi que des informations sur les mécanismes du développement des feuilles, du xylème, de la conduction hydrique et de la ramification. Nous apprenons également à quoi servait à l'origine la cuticule et que ce que nous appelons aujourd'hui une hypothèse était à l'origine une théorie. Un chapitre vraiment impressionnant !

Le chapitre 9, « Des graines au succès », traite du développement du port des graines et de l'évolution des plantes porteuses de graines. C'est un chapitre assez complexe, mais au moins nous permet-il de découvrir la nomination de l'auteur pour l'entité biologique la plus connue et pourtant la moins comprise.*.

Ch. 10 « Une prise de contrôle crétacée » se déplace vers la période crétacée (!) (c. 145 - 66 MYA) et l'ascendant des angiospermes qui déplacent « rapidement » les fougères et les cycas des rôles écologiques qu'ils avaient occupés pendant les 150 millions d'années précédentes. On tient également beaucoup compte des interactions biotiques entre les angiospermes et les animaux, que ce soit pour disperser le pollen, ou les fruits/graines - ou des populations végétales entières/spp. comme dans le cas de l'agriculture par l'homme. Il y a aussi une belle considération des avantages/inconvénients de l'anémophilie vs La zoophilie, et une intéressante comparaison des facteurs biologiques qui ont pu contribuer au succès des angiospermes sur les gymnospermes, concluent ce chapitre. De plus, fait fascinant n° 17 : l'endosperme fournit 50 à 70 % de toutes les calories humaines (mais, Phytophactor, pourriez-vous nous fournir une référence pour étayer cet important phytofait ?). La note 28 du chapitre 10 met également les choses au clair concernant le « mystère abominable » de Darwin concernant l'apparition des angiospermes dans les archives fossiles – souvent mal compris dans les manuels scolaires – et cite Friedman (2009) à ce sujet.

Le chapitre 11, « Toute chair est herbe », traite principalement des événements postérieurs à la disparition des dinosaures, à la limite KT, il y a environ 66 millions d'années (et si vous vous demandez pourquoi K désigne le Crétacé, c'est parce que C a déjà été utilisé pour désigner la période cambrienne…). Ainsi, Azolla-induit événement de refroidissement global (dont je soupçonne qu'il n'est pas si connu d'un lectorat général – ou même botanique – ..?) est diffusé. Et il y a des réflexions sur l'essor des graminées (et des tournesols…), et des communautés de prairies, et le développement de l'écologie du feu qui aide à maintenir les prairies au détriment des biomes ligneux, et le développement de la photosynthèse C4. Les mouvements des masses terrestres continentales et la formation de montagnes qui ont conduit au développement de différentes régions climatiques, qui à leur tour ont favorisé différents modèles de végétation, sont également couverts ici. Cependant, avec un examen assez détaillé de la taxonomie, et de la phylogénie des angiospermes en particulier, ce chapitre devient un peu "lourd". Pour celui qui est assez pointilleux sur la précision (par exemple, voir Phytophactor sur pourquoi le pollen n'est pas l'équivalent végétal du sperme), c'est dommage que HETG n'en a pas profité pour corriger l'idée erronée selon laquelle le coton est une fibre. Ce n'est pas, c'est un cheveu, qui est une excroissance d'une cellule épidermique, et non une cellule distincte comme une fibre. Autrement, il s'agit d'une excellente analyse approfondie de l'exploitation humaine des ressources végétales et de notre dépendance à leur égard – pour nous vêtir, nous rendre heureux et nous nourrir. Et, mettant fin à la destruction des habitats par l'homme, nous trouvons probablement la déclaration la plus poétique – et pourtant la plus citable – du livre : « Nous ignorons combien de brins de diversité biologique peuvent être coupés avant que le tissu de la vie ne commence réellement à se défaire. »

Les parties restantes de HETG sont un gros appendice (vraiment gros ! environ 150 pp. gros) - dans lequel "le matériel habituel des manuels" est relégué (Préface de l'auteur p. xii) - avec des comptes rendus séparés traitant par ordre alphabétique ("pour plus de commodité", et non phytochronologiquement dans l'ordre d'apparition sur Terre, comme cela pourrait convenir à l'orientation évolutive du texte principal…) des progéniteurs de plantes telles que les algues brunes, les cycadales, les hornworts, le phytoplancton, les algues rouges, les fougères à graines (un oxymore dont on aurait pu s'attendre à ce qu'Armstrong fasse grand cas - mais peut-être pas ici dans la section « bon manuel » du livre ?), et – enfin – les fougères fouettées. Quoi, pas d'angiospermes ? Non pourquoi pas? Environ. 19 pp. de notes aux chapitres, un glossaire de 8 pp. c. 19 pages de références (dont environ 140 datées d'après 2000). Enfin, il y a c. 10.5 pp. d'Index à 2 colonnes (également, d'abiotique à zygote), mais qui est par ailleurs plutôt idiosyncrasique. Par exemple, étant donné leur importance pour le développement des plantes terrestres, il est surprenant qu'il n'y ait pas d'entrée pour la cuticule, la lignine ou le xylème, mais il y a 4 entrées pour la bière, 3 pour le vinaigre, 2 pour QWERTY (!!) et 1 chacune pour le fromage et l'antimatière… Mais, et compte tenu du sujet vert du livre, l'omission la plus étonnante est toute entrée d'index pour la chlorophylle (!!). Il n'y a pas non plus d'entrée pour l'évolution ; peut-être que cela pourrait être excusé au motif que c'est l'évolution qui imprègne l'ensemble du récit du livre (?). Et un souvenir fort que l'on a tiré du livre est qu'Armstrong est un défenseur de l'évolution (par opposition au créationnisme - 4 entrées d'index, ou au design intelligent - 3 entrées !).

Des comparaisons ?

HETGle sujet de rappelle celui de Walker "Une très courte introduction aux plantes» (2012) et « Willis et McElwain »Évolution des plantes” (2002), mais couvre une plus grande gamme de matériel que les deux, et est écrit comme aucun autre manuel que je connaisse. De nos jours, de nombreux livres traitent de l'importance actuelle et future des plantes, et beaucoup remontent à l'aube / aux origines de l'agriculture - une invention humaine qui dépend des plantes et de la productivité des plantes. Mais je ne connais pas beaucoup de textes qui considèrent cet aspect beaucoup plus ancien et plus important de l'histoire des plantes qui montre comment la Terre que nous voyons maintenant autour de nous dépend du rôle et de l'intervention des plantes. HETG est sans doute unique **.

Des chicanes…

Une chose qui devrait être triée, pour la cohérence (si ce n'est pour aucune autre raison) tout au long HETG, c'est le nombre d'espèces de plantes à fleurs. Ch. 1, p. 13 parle de 220,000 10 angiospermes spp. Pouce. 297 (p. 220,000) qui est passé à >2 517 [bien que la note 250,000 y relative (p. 300,000) admette 11 349 – 250,000 16, si l'on inclut spp. pas encore documenté). Retour au texte principal et au ch. 16 (p. 235,000) il est porté à XNUMX XNUMX spp. (bien que la note XNUMX de ce chapitre à la p. XNUMX tombe à XNUMX XNUMX). Ce serait bien - et centré sur le lecteur - de choisir un chiffre et de s'y tenir. Un nombre largement cité d'espèces d'angiospermes est 352,000 (lui-même une approximation pour les 352,282 XNUMX à Paton et al. (2008)). Je sais que ce nombre a récemment été porté à 450,000 2015 angiospermes spp. (Pimm & Joppa, XNUMX), mais cette Réf. post-dates HETGLa date de publication de 's est donc inadmissible au vu du point soulevé. Cependant, elle souligne l'argument très pertinent reconnu par Armstrong : la science progresse et « une partie du contenu du livre sera obsolète » (Préface, p. xii).

Mais ! Et, malgré tous ses discours sur les choses vertes, il est en effet curieux qu'il n'y ait aucune image en couleur pour montrer la splendeur verdoyante de HETGest le sujet. Pas même sur la couverture du livre (bien qu'il y ait une image colorée, de bois pétrifié…).

Le HETG atteindre ses objectifs?

Que sont-ils? D'après la quatrième de couverture du livre, on nous dit que HETG est plus attrayant qu'un manuel traditionnel [Oui!],

avec une ampleur étonnante [convenu],

qui ravira à la fois [Je soupçonne que cela dépend du point de vue de chacun sur ce qu'est un manuel doit faire, et comment il devrait atteindre cet objectif…]

et éclairer [c'est certainement le cas - même pour quelqu'un qui pensait déjà en savoir beaucoup sur les plantes!]

botanistes embryonnaires [hmmm, vous avez besoin d'un certain niveau de compréhension/de connaissances préalables pour apprécier le texte, alors peut-être impressionnable néophytes botaniques ?]

et tout étudiant en biologie évolutive des plantes [convenu].

Vue d'ensemble

Si l’achat HETG est assez technique par endroits, cela ne devrait être considéré ni comme un inconvénient ni comme une surprise - c'est censé être un manuel (pour les étudiants de premier cycle) après tout ! Mais son style très informel (qui était le plus inattendu – bien que rafraîchissant pour – un texte savant) en fait un récit très lisible et éducatif. On ne peut qu'espérer que son public cible - "tout le monde [sauf les botanistes (!!)]" (Préface, p. x) - l'apprécie autant que ce critique (qui est aussi botaniste…).

Références

Armstrong W (1979) Aération dans les plantes supérieures. Progrès de la recherche botanique 5: 236-332.

Armstrong W et Drew MC (2002) Dans : Racines des plantes : la moitié cachée, 3e. Waisel Y. et al., éditeur. New York et Bâle ; Croissance des racines et métabolisme en cas de manque d'oxygène ; pp. 729–761.

Beatty JT, Overmann J, Lince MT, Manske AK, Lang AS, Blankenship RE, Van Dover CL, Martinson TA et Plumley FG (2005) Un anaérobie bactérien obligatoirement photosynthétique d'un évent hydrothermal en eau profonde. PNAS 102: 9306-9310.

Essai FB (2015) Vie végétale: une brève histoire . Oxford: Oxford University Press.

Friedman WE (2009) La signification du « mystère abominable » de Darwin. American Journal of Botany 96: 5-21.

Molloy S (2005) Au fond des profondeurs. Nature Examens Microbiologie 3: 582-582.

Paton AJ, Brummitt N, Govaerts R, Harman K, Hinchcliffe S, Allkin B et Lughadha EN (2008) Vers l'objectif 1 de la Stratégie mondiale pour la conservation des plantes : une liste de travail de toutes les espèces végétales connues — progrès et perspectives. Taxon 57: 602-611.

Pimm SL et Joppa LN (2015) Combien d'espèces existe-t-il, où se trouvent-elles et à quelle vitesse disparaissent-elles ? Ann. Robot du Missouri. Gdn 100: 170-176.

Raven J et Crane P (2007) Arbres. Current Biology 17: R303–304.

Walker T (2012) Plantes : une très courte introduction. Oxford: Oxford University Press.

Willis KJ et McElwain JC (2002) L'évolution des plantes. Oxford: Oxford University Press.

* la graine…

** HETG couvre le matériel que le livre d'Essig de 2015 "La vie végétale : une brève histoire» prétend également traiter. Je n'ai pas encore lu le tome d'Essig, mais je soupçonne que le style - et peut-être la couverture - sera différent de celui d'Armstrong…