Botanique

Botanique

La botanique est la science descriptive et expérimentale qui a pour objet l'étude des plantes et des végétaux. La cueillette d'herbes médicinales est à l'origine de la botanique et, tout en faisant leurs recherches, les herboristes ont identifié de nombreuses plantes qui n'ont pas d'usage médicinal. Au Moyen Âge, les plantes reconnues pour leurs propriétés curatives étaient cultivées dans des jardins particuliers (voir Jardin botanique). Les médicaments dérivés de ces plantes constituaient des produits importants au-delà même du commerce local. De nos jours, la botanique étudie les végétaux sous tous les angles, de la biochimie des pigments jusqu'à la mesure de la production totale de plantes pour la planète.

Subdivisions

L'étude des végétaux est organisée suivant trois méthodes, applicables également aux spécimens de zoologie.

La première méthode consiste à établir une hiérarchie du système végétal en suivant la progression des éléments d'après leur taille : molécules, organelles, cellules, tissus, organes, plantes, populations, colonies, écosystèmes, milieux, biomes et biosphère. Parmi ces niveaux d'organisation, on trouve les grosses molécules (molécules d'ADN ou de chlorophylle), les structures d'organelles (noyaux ou chloroplastes), les cellules, les structures des tissus constitués de plusieurs types de cellules et les plantes dans leur entité (que ce soit le minuscule plancton ou le majestueux sapin Douglas).

Dans cette hiérarchie, chaque système d'organisation comprend des éléments qui incluent des fonctions plus fondamentales et des éléments non vivants (p. ex. des espaces aérifères, des vacuoles d'huile ou un espace entre chaque plante). Cependant, chaque niveau est intégré individuellement et la compréhension de systèmes plus simples n'entraîne pas nécessairement la compréhension de systèmes plus complexes; on ne peut prévoir, par exemple, le comportement d'une plante dans son entité par la connaissance de ses cellules. Les attributs de la vie (la croissance, le métabolisme, la reproduction, le mouvement, l'acclimatation) sont représentés de façon tout aussi évidente à chaque niveau.

La deuxième méthode repose sur l'étude d'un groupe spécifique de plantes, soit les graminées, les lichens, les mousses, les fougères, les arbres et les plantes nuisibles.

La troisième méthode consiste à étudier selon plusieurs perspectives l'un des aspects d'une plante appartenant à système particulier dans la hiérarchie et à un groupe particulier de plantes. Dans chaque cas, la composition, la structure, la fonction, l'hérédité, l'adaptation au milieu, le développement, l'histoire, la classification et la distribution sont des sujets d'étude. Si l'on considère la plante entière, ces divisions sont appelées respectivement l'anatomie, la morphologie, la physiologie, la génétique, l'écologie, la genèse, l'évolution, la taxonomie et la géographie.

Au Canada, on s'est intéressé très tôt à l'identification, à la classification et à la distribution des plantes, mais il existe encore de vastes secteurs dont l'inventaire est incomplet. Dans ce pays, la glaciation a eu des conséquences importantes sur la distribution des populations de plantes et de la végétation (voir Régions de végétation). Certains botanistes croient que les 10 000 années qui se sont écoulées depuis le recul de la dernière couche glaciaire constituent une période trop courte pour que certaines plantes aient pu recoloniser tous les habitats disponibles.

En dressant la carte de la migration des plantes qui ont réapparu et en établissant le mouvement des herbes étrangères vers des habitats ouverts ou perturbés, on obtient une perspective historique, tout comme l'analyse du pollen fossile (palynologie) qui permet de distinguer les types de végétation qui occupent différentes régions du Canada depuis la période glaciaire. L'étude de l'évolution des pigments, des cellules et des tissus dévoile d'autres aspects de la perspective historique. Le développement d'un seul organisme aux premiers stades (embryogenèse) a parfois lieu en quelques jours. En ce qui a trait à l'assemblage de végétaux, le développement (succession écologique) peut se produire sur plusieurs centaines d'années.

L'accent mis sur l'écologie, un phénomène plus récent, tente de déterminer l'influence exercée par le milieu sur les populations, les individus, les cellules et les organelles. On doit considérer non seulement les facteurs écologiques bien connus (la température, l'eau, l'énergie en tant que nourriture ou rayonnement, les minéraux, l'air, les animaux nuisibles et utiles), mais aussi les polluants chimiques (p. ex. pluie acide) comme des facteurs environnementaux particuliers qui agissent ensemble sur le développement, la structure et le fonctionnement de l'organisation des plantes à différents stades.

On s'est intéressé tôt à la génétique des plantes, puisqu'on a fait la sélection des plantes de grande culture et des plantes ornementales en fonction de leur rendement, de leur saveur, de leur beauté, de leur parfum ou de leurs propriétés curatives. Cette partie de la génétique demeure une branche active de la recherche pour les scientifiques convaincus qu'il est possible, en créant des plantes de meilleur rendement, de parvenir à un équilibre entre le taux de la production alimentaire et celui de l'accroissement de la population. Les spécialistes du croisement des plantes sont les artisans de la « révolution verte ». Un milieu favorable, dans lequel de l'eau et des substances minérales appropriées sont présentes, est aussi un facteur qui contribue à un meilleur rendement, alors que les méthodes de protection des cultures nous assurent de la survie des récoltes pour notre usage.

Grâce à l'étude de la génétique des plantes, on a pu mener avec succès des programmes de sélection des espèces végétales cultivées. Ainsi, la culture du maïs au Canada s'est étendue dans des régions où la saison est normalement trop courte pour une croissance normale, car les spécialistes peuvent maintenant mettre au point une variété spécifique de maïs pour une région particulière. Pour de nombreuses plantes, la multiplication et la propagation sont uniquement végétatives, ayant pour résultat un clonage intensif d'un matériel génétique très uniforme. Par exemple, les variétés de pommes les plus connues sont produites par greffe ou écussonnage, et les pommes de terre proviennent rarement de graines.

Cependant, certains résultats de multiplication végétative sont moins appréciés. C'est le cas des immenses épis d'eau (potamots) qui croissent dans les voies navigables (p. ex. les canaux Rideau et Trent) et dans la vallée de l'Okanagan. Ces grandes populations nuisibles sont issues de fragments qui se détachent de la plante mère. Bien que la multiplication végétative soit courante chez les plantes, elle est par nature impossible chez les vertébrés, où chaque individu se développe à partir d'un oeuf fécondé.

Toute vie sur terre dépend des plantes vertes qui emmagasinent de l'énergie par des liaisons chimiques et produisent de l'oxygène, ainsi que des plantes sans chlorophylle qui rendent disponibles les minéraux essentiels à la croissance. Les plantes sans chlorophylle (comme la plupart des êtres vivants) sont hétérotrophes et doivent trouver l'énergie nécessaire à la vie sous forme de composés chimiques. L'énergie dont les plantes vertes ont besoin est produite par photosynthèse. Cependant, en étudiant comment les plantes vertes utilisent l'énergie, on a démontré que plus de 50 p. 100 de toute l'énergie fixée par certaines d'entre elles « s'échappe » et est ainsi perdue. De ce fait, le processus doit être considéré comme inefficace jusqu'à ce qu'on découvre précisément la fonction de ces substances perdues.

La compréhension du développement de la structure des plantes favorise la connaissance des fonctions des cellules, des tissus, des plantes et des végétaux et assure ainsi une meilleure maîtrise de la croissance. Des techniques adaptées au microscope électronique, dans lequel les électrons passent à travers des coupes de tissus très fins ou rebondissent sur le matériel végétal observé, ont été mises au point pour permettre d'examiner la composition, la structure et le développement de la plante. On a découvert de nombreux détails de la structure au niveau des tissus et des cellules, jadis inconnus à cause de leurs dimensions minuscules, grâce à ces méthodes. On a mis au point de nouvelles techniques pour révéler davantage le raffinement de la vie dans les cellules. Au Canada, tous les laboratoires de recherche sur la structure des plantes utilisent des microscopes électroniques à transmission ou à balayage.

Applications

Depuis les temps anciens, les médicaments naturels, les teintures, les parfums et les épices produits à partir des plantes sont importants. Bon nombre de ces produits sont maintenant remplacés par des produits de synthèse. Différents aspects de l'agriculture font appel à la botanique, soit la production de récoltes pour l'alimentation, l'horticulture, la régénération des pâturages, le jardinage, l'amélioration génétique des cultures, la foresterie, la floriculture, l'architecture paysagère et la conservation et l'aménagement de la faune. En outre, on doit étudier les plantes vénéneuses afin de réduire leurs effets nuisibles. De ce fait, la botanique contribue de différentes façons à la santé et au bien-être de la population.

Champs d'activité

Les botanistes travaillent pour les gouvernements fédéral et provinciaux et sont aussi conseillers pour des entreprises. Ils enseignent dans les universités, les collèges et les écoles. Leur champ d'activité est théorique (recherche pure) ou pratique (résolution de problèmes d'ordre économique ou autre). Les botanistes travaillent souvent en collaboration avec les zoologistes, les météorologues, les pédologues, les océanographes et autres scientifiques.

Associations

Les recherches entreprises par les botanistes sont variées et dépendent du niveau d'organisation de la plante, du type de matériel végétal et de l'intérêt de chacun. C'est pourquoi l'adhésion aux différentes associations reliées au domaine de la botanique au Canada ne satisfait pas complètement les intérêts des botanistes canadiens qui font aussi partie d'associations internationales. Si un botaniste étudie les lichens, il est plus susceptible de faire partie d'une association internationale dont les membres (p. ex. ceux d'Australie ou de Finlande) s'occupent essentiellement des lichens que de faire partie d'une association canadienne moins spécialisée. Le botaniste qui étudie la dynamique des populations d'algues a plus en commun avec les membres d'une association qui étudie la dynamique des populations animales et végétales qu'avec une association qui se consacre à la classification des algues.

Certaines associations canadiennes comptent des botanistes parmi leurs membres : l'Association botanique du Canada, la Société royale du Canada, la Société canadienne de physiologie végétale, la Société canadienne de phytopathologie, l'Association canadienne française pour l'avancement des sciences, l'Institut agricole du Canada, l'Arctic Institute of North America, l'Association forestière canadienne, l'Institut forestier du Canada, la Société canadienne de biologie cellulaire, la Société canadienne de cytologie, la Société canadienne des microbiologistes, la Société de génétique du Canada, la Société canadienne de biochimie, l'Association des architectes paysagistes du Canada, la Fondation canadienne des plantes ornementales, Jeunes biologistes du Québec et les divers instituts provinciaux spécialisés en agriculture d'agrologie. Il existe 80 clubs de naturalistes, régionaux ou provinciaux.

Parmi les revues publiées dans le domaine de la botanique, on trouve : le Journal canadien de botanique, la Revue canadienne de phytotechnie, le Journal canadien de microbiologie, le Journal canadien de génétique et de cytologie (Génome depuis le 1^er janvier 1987), la Revue canadienne de phytopathologie, le Journal canadien de recherche forestière, le Naturaliste canadien, le Canadian Field-Naturalist et l'Ontario Field Biologist.

Voir aussi Animaux; Biologie; Champignon.