Science des organismes végétaux morts, trouvés dans un état plus ou moins fragmentaire dans les couches sédimentaires du globe, des empreintes fossiles qu’ils ont laissées et de leurs vestiges pétrifiés.

Historique

En 1709 est publié l’Herbarium diluvianum d’un naturaliste suisse, défenseur de la croyance au déluge universel, J. Scheuchzer (1672-1733). C’est l’un des premiers ouvrages consacrés aux empreintes de feuilles fossiles. Le physicien et mathématicien Robert Hooke (1635-1703) est le premier à utiliser le microscope, à étudier et à identifier des lignites et des bois minéralisés après avoir préparé une lame mince par polissage. Il faudra attendre cent soixante-six ans après la publication de cette technique dans Micrografia à Londres, en 1665, pour que les recherches utilisent couramment un tel procédé, notamment après les essais du physicien William Nicol (v. 1768-1851), d’Édimbourg, en 1831.

La théorie de l’évolution progresse avec les travaux de Buffon* (1707-1788), qui admet une succession de faunes et de flores ainsi qu’une dispersion des premières formes sous l’influence de l’environnement. En 1784, comparant les grandes Calamites du Carbonifère avec les Prêles actuelles, G. A. Suckow (1751-1813) affirme qu’elles sont parentes. Les vrais fondateurs de la paléobotanique seront E. von Schlotheim (1764-1832), K. M. Sternberk (en allemand Sternberg) (1761-1838) et Adolphe Brongniart (1801-1876).

C’est en Écosse que devait se faire la découverte des Rhynia, dont le rôle en phylogénie est important.

Méthodes et techniques d’étude des végétaux fossiles

La technique utilisée dépend de l’état dans lequel se trouvent les végétaux fossiles. Les végétaux se présentent dans les sédiments sous des aspects très variés. Les échantillons sont souvent très fragmentaires. Beaucoup plus rarement, la plante est entière. Elle peut être absolument intacte, comme une espèce vivante, ou se trouver plus ou moins altérée ou minéralisée sous forme d’empreintes, de compressions de feuilles, de troncs ou de rameaux. Il y a en réalité toutes les transitions entre un fragment végétal intact et le bloc entièrement minéral, qui n’a du végétal initial que la forme extérieure. Dans certains cas, la conservation est si parfaite que les noyaux cellulaires, les contenus vacuolaires sont excellemment conservés, cela même dans des végétaux très anciens. Ainsi, un sommet d’Asteroxylon mackiei, dont les membranes cellulosiques minéralisées limitent des cellules avec leur noyau, a été décrit dans le Dévonien inférieur, vieux de près de 400 millions d’années. Des Ptéridospersmes du Carbonifère ont livré dans les graines une chambre pollinique avec les anthérozoïdes et tous leurs détails. Il n’y a aucun rapport entre l’ancienneté d’un fossile et son état de conservation. Des spores et des pollens, également très anciens, ont une exine parfois bien préservée, et leur étude, ou sporologie (palynologie), permet la reconstitution des groupements végétaux disparus. En présence d’une bonne conservation des contenus cellulaires dans un bois minéralisé, on peut, après un broyage poussé, extraire et étudier la constitution moléculaire des oléorésines et des résines par des procédés modernes — chromatographie, spectroscopie en infrarouges, etc. —, et vérifier si, en même temps qu’une évolution morphologique, s’effectue une évolution du chimisme et, par voie de conséquence, de la physiologie et de l’écologie. Les cavités médullaires des Calamites des marécages du Carbonifère s’emplissent aisément de sédiments. La destruction des tissus extérieurs de la plante laisse un moulage interne. Il en résulte un type de fossile extrêmement répandu. Il arrive que les débris végétaux de certaines roches calcaires disparaissent, laissant à leur place des cavités. Il devient alors possible d’injecter du plâtre fin ou des produits plastiques dans les trous de la roche. Ces substances prennent ainsi la forme des végétaux disparus, dont on peut observer indirectement tous les détails après dissolution de la roche encaissante dans un acide fort. E. Munier-Chalmas (1843-1903) a pu décrire ainsi les fleurs des travertins de Sézanne avec tous leurs détails, d’après des moulages en plâtre. On sait que la lignine est, de toutes les substances créées par la vie, la plus abondante de la biosphère ; c’est pourquoi les bois fossiles diversement minéralisés (silice, calcaire, phosphate) sont si abondants dans les sédiments de tous les âges. Les végétaux fossiles sont souvent inclus dans des nodules d’un type particulier, comme les coal balls, très nombreux dans le Carbonifère américain. Sous forme de compressions ou de structures conservées, ils s’observent aisément en fendant le nodule ou en sciant le coal ball. La notion d’espèce est très différente en systématique des végétaux vivants et dans l’étude des végétaux fossiles. Dans le cas des végétaux vivants, faciles à étudier dans toutes leurs parties, le nom générique, comme le nom d’espèce, s’applique à un organisme entier. Dans le cas des végétaux fossiles, où les études concernent des fragments souvent très incomplets, le nom générique désigne seulement un genre d’organe : il y a des genres de feuilles, des genres de bois, des genres de graines, des genres de spores, etc., correspondant aux divers fragments fossilisés à l’étude. C’est alors qu’ayant des fragments fossiles bien définis le paléobotaniste doit mettre en évidence les connexions qui les unissent et qui permettent, de proche en proche, de reconstituer la plante entière, tendant ainsi à donner enfin à l’espèce une signification linnéenne.

Les techniques utilisées couramment en paléobotanique sont diverses.