Évolution et caractéristiques

Les premières plantes terrestres avaient une organisation extrêmement simple. Elles se sont développées dans les zones côtières et marécageuses.

Une des premières plantes terrestres dont on ait retrouvé une trace est Cooksonia caledonica. Ces végétaux primitifs étaient probablement constitués uniquement d'axes, dépourvus de feuilles et de racines. Ces axes étaient soit rampants ou prostrés, soit dressés ou érectés, tous ramifiés par dichotomies successives, l'ensemble formant une structure tridimensionnelle.

Les axes rampants étaient munis de rhizoïdes permettant la fixation de la plante sur le sol et l'absorption de l'eau et des sels minéraux. Ils permettaient à la plante de coloniser la surface du substrat. Les axes dressés étaient chlorophylliens, photosynthétiques mais dépourvus de feuilles. Ils portaient à leur extrémité des sporanges dans le cas de la génération sporophytique, et des gamétanges dans le cas de la génération gamétophytique. La fonction de ces axes dressés était donc plutôt dévolue à l'exploitation du milieu aérien et à la reproduction. Ces végétaux primitifs présentaient deux générations isomorphes (de même morphologie), l'une haploïde, et l'autre diploïde. Leur cycle biologique typiquement digénétique isommorphe a évolué par la suite.

C'est la prédominance de l'une ou l'autre de ces générations au dévonien inférieur (-400 millions d'années) qui a provoqué une première divergence dans l'évolution des plantes terrestres. La lignée évolutive caractérisée par une prédominance de la génération sporophytique diploïde vascularisée sur la génération gamétophytique haploïde très réduite serait à l'origine des trachéophytes (ptéridophytes, préspermaphytes et spermaphytes). C'est le cas par exemple des plantes primitives du type Rhynia major. A l'inverse, la lignée favorisant la génération gamétophytique haploïde sur la génération sporophytique diploïde, serait à l'origine des bryophytes. C'est le cas par exemple des plantes du type Horneophyton lignieri.

Une autre hypothèse suggère que les premières plantes terrestres étaient de type bryophyte possédant un cycle digénétique haplodiplophasique à partir desquelles se seraient différenciés les trachéophytes (cycle digénétique diplohaplophasique).

Quoi qu'il en soit, selon ces deux hypothèses, bryophytes et trachéophytes auraient un ancêtre commun. C'est une interprétation monophylétique de l'origine des plantes terrestres, interprétation qui n'est pas admise par tous, puisque certains auteurs considèrent que bryophytes et ptéridophytes auraient des origines distinctes parmi les algues vertes