Distribution
La famille est cosmopolite, absente seulement de l'Antarctique et de quelques îles isolées. Beaucoup d’espèces sont cependant menacées d’extinction suite à la destruction de leurs habitats naturels.
Leur milieu écologique est également très vaste et seuls les milieux les plus extrêmes, comme la mer, les déserts les plus arides et les sommets des montagnes les plus froides en sont dépourvues. Des espèces aux fleurs étonnamment similaires peuvent être rencontrées des versants humides des montagnes de Norvège et de Nouvelle-Zélande, aux savanes sèches d’Afrique tropicale et d’Amérique du sud, et des cotes du Pacifique sud aux corniches rocheuses de l’Himalaya. Toutefois, les Orchidaceae ne représentent que moins de 2% de la flore tempérée, contre 10% et plus de la flore tropicale.
Appareil végétatif
Les Orchidaceae sont des herbes terrestres ou épiphytes, rarement hélophytes, jamais halophytes, aquatiques ou parasites. L'appareil végétatif leur permet de s'adapter aux milieux les plus différents. Toutes sont pérennes, mais leur appareil végétatif est infiniment varié.
Les Orchidaceae terrestres, qui forment la quasi totalité du contingent de la famille en régions tempérées, possèdent un important appareil souterrain, sous forme de tubercules d'origine caulinaire ou racinaire ou de rhizomes sympodiaux, sur lequel naissent de nombreuses racines adventives et les tiges aériennes feuillées et florifères, simples ou ramifiées, érigées ou, exceptionnellement, lianescentes, annuelles dans les régions à climat contrasté. Chez un petit groupe australien, le caractère terrestre est tellement développé que les plantes accomplissent leur cycle complet sous terre, y compris la floraison.
Les Orchidaceae épiphytes, qui représentent probablement la majorité de la famille, toutes tropicales, sont organisées pour supporter les contraintes de la vie aérienne. Les racines, fortement adhérentes à l'écorce des arbres, ou pendantes, sont entourées par plusieurs assises superposées de cellules mortes et vides, à parois finement perforées, et qui, par effet de capillarité, retiennent l'eau de pluie ; sous ce voile spongieux et humide, les cellules vivantes du parenchyme cortical sont riches en chlorophylle. Chez certaines espèces exceptionnelles, l'appareil végétatif, sans tige feuillée, n'est plus qu'un système de racines vertes, sur lesquelles les inflorescences naissent directement. Les tiges sont érigées ou rampantes. Erigées, elles s'allongent en produisant indéfiniment des feuilles. Rampantes, elles se développent rythmiquement en formant des articles successifs, ovoïdes ou sphériques, verts et charnus, les pseudo-bulbes, dont chacun porte, à son sommet, une ou deux feuilles.
Les feuilles des Orchidaceae sont alternes, souvent disposées sur 2 rangs, rarement opposées ou verticillées, sessiles ou pétiolées, et parfois réduites à des écailles. Elles sont simples et entières, souvent charnues, et engainantes à la base, parfois condupliquées. Chez les Orchidaceae terrestres, les feuilles offrent la plus grande diversité : sessiles ou pétiolées, vertes ou panachées de rouge ou de noir, très décoratives chez certaines espèces. Les feuilles des Orchidaceae epiphytes sont vertes ou maculées de blanc, de rouge ou de noir, et généralement à la fois coriaces et succulentes.
Les espèces epiphytes ont généralement de longues racines aériennes pendantes, grises ou blanches, recouvertes d'un velamen, avec un apex meristematique qui absorbe l'humidité et les éléments nutritifs nécessaires. Ces epiphytes ont généralement d'épaisses feuilles ligulées réduisant au maximum la perte d'eau et favorisant la photosynthèse. La survie de nombreux epiphytes et lithophytes dans des milieux aux conditions extrêmes est rendue possible par le développement de tissus photosynthétiques particulièrement actifs dans les tiges, les racines et même les fleurs de plusieurs espèces.
De nombreuses orchidées tropicales et subtropicales, aussi bien terrestres qu'epiphytes, possèdent des organes de réserves pour l'eau et les éléments nutritifs, les pseudo-bulbes. Ceux-ci varient, selon les espèces, de tiges à peine renflées à des organes verts vifs très durs et en forme de pomme, à partir duquel émergent les feuilles. Une plante peut n'avoir qu'un seul pseudo-bulbe, mais ceux-ci peuvent être aussi réunis en un groupe serré, ou, chez certaines espèces tropicales, être espacés le long d'un rhizome rampant ou grimpant. Leur taille varie de celle d'une tête d'épingle à un cylindre épais atteignant 3 mètres de haut. Les pseudo-bulbes sont toujours sur le sol ou au-dessus du niveau du sol, mais il existe chez plusieurs groupes d'orchidées terrestres des régions tempérées des organes similaires se développant sur les racines dans le sol.
Les racines renflées appelés tubercules sont à l'origine du nom d'orchidées, tiré du nom grec orchis signifiant testicule. Dans le sol ou sur les écorces, les très fragiles embryons des Orchidaceae, mal protégés par un tégument séminal dérisoire, sont la proie de microbes de toutes sortes. Ceux qui survivent, extrêmement rares, ont eu la chance d'être infestés par un champignon vis-à-vis duquel ils sont spécifiquement immunisés. Ils peuvent ainsi limiter l'envahissement en phagocytant le mycélium et, dès lors, commence leur développement ; leur croissance édifie un petit tubercule primordial, le protocorme, qui, très lentement, devient une plantule avec tige, feuilles et racines. On sait maintenant que les champignons agissent en élevant la pression osmotique des cellules de l'embryon. L'association avec le champignon se poursuit pendant toute la jeunesse de la plante et même, du moins chez beaucoup d'Orchidaceae terrestres, pendant toute sa vie, soit périodiquement, au moment de la formation de nouveaux tubercules, soit continuellement dans le rhizome. Cette association est, chez certaines espèces terrestres, si intime que la plante infestée obtient de la phagocytose permanente tout l'aliment dont elle a besoin ; la tige aérienne n'élabore plus de chlorophylle et a perdu tout pouvoir photosynthétique ; elle est réduite à une hampe florale brune ou violacée, sur laquelle les feuilles sont atrophiées. On appelle mycotrophie ce mode de vie aux dépens d'un mycélium asservi.
Certaines saprophytes epiphytes sont si bien adaptées aux conditions tropicales humides qu'elles sont considérées comme des plantes grimpantes à croissance rapide. Ces champignons sont des formes imparfaites (Rhizoctonia) de divers Basidiomycètes (Corticium, Clitocybe, etc.). Cependant leur rôle, essentiel dans la nature, n'est pas obligatoire. On peut, dans des conditions de stricte asepsie, faire germer des graines stérilisées d'Orchidaceae sur des milieux artificiels gélosés contenant les éléments minéraux nécessaires, ainsi que les sucres et les substances à rôle vitaminique normalement libérés par le mycélium digéré. On peut ainsi élever aseptiquement, jusqu'à la floraison, les espèces les moins fortement liées à un champignon.
De nombreuses Orchidaceae peuvent se multiplier par voie végétative. Le vanillier et beaucoup d'espèces cultivées pour leurs fleurs sont propagés par bouturage. Celui-ci est même naturel chez certaines espèces à tige aérienne ramifiée dont les branches sont autant de propagules qui se détachent et, tombées sur le sol, s'enracinent ; ces plantes peuvent être envahissantes, comme de mauvaises herbes. G. Morel a découvert que le méristème apical des tiges d'Orchidaceae, toujours dépourvu d'endophyte, peut être cultivé aseptiquement in vitro ; il forme alors un tubercule ressemblant à un protocorme, puis se développe et régénère la plante entière ; chacun des morceaux obtenus par fragmentation de ce tubercule est doué du même pouvoir de régénération ; cette méthode permet de multiplier rapidement les variétés horticoles les plus appréciées, ainsi que les hybrides précieux dont tous les caractères sont préservés.
Anatomie
La structure anatomique est banale. Dans les racines épiphytes aériennes, présence d'un voile provenant du dédoublement de l'assise pilifère.
