• Rappels Organisation et diversité des végétaux
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  Série II Episode 1 : Le plus faible des deux

  Série II Episode 2 : Mission impossible

  Série II Episode 3 : Les conditions extrêmement extrêmes

  Série II Episode 4 : Le roi de la forêt

  Série II Episode 5 : Sur un arbre perché

  Série II Episode 6 : Dis moi où tu habites

Pb I  Comment une plante herbacée se développe-elle à l’interface du sol et de l’air ?

I.                  Des surfaces d’échanges développées et adaptées

1.1.                   Développement d’une plante : Fiche d’activité + TP 19

TP 19 Organisation et vie fixée chez les plantes

Corrigé

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Au cours du développement d’une plante ( ex : l’arabette,) on observe au-dessus du sol :

• la formation de feuilles de plus en plus nombreuses.
• Après leur formation au centre de la plante (dans le bourgeon terminal), les feuilles voient leur surface augmenter (Ces surfaces foliaires sont en rapport avec les échanges de gaz et la captation de l’énergie lumineuse indispensables à la réalisation de la photosynthèse).

• Dans le sol,
  • les racines principales s’allongent et s’enfoncent verticalement.
  • Des racines secondaires se forment et s’allongent à partir de la base des racines principales.

Le développement de la plante est sous l’influence de facteurs orientés.

• Pour les racines, on peut supposer que le facteur en cause est la gravité.
• Pour les tiges, l’influence peut être celle de la gravité et/ou celle de la lumière.

On constate que :

• les racines principales, d’abord horizontale,
• elles se sont incurvées durant ces 24 heures, reprenant une orientation verticale et une croissance dirigée vers le bas.
• La tige principale, elle aussi horizontale au début de l’expérience, est en train de s’incurver et reprend une orientation verticale, dirigée vers le haut.

Bilan :

Une plante herbacée se développe à l’interface du sol et de l’air grâce à un système racinaire qui croît progressivement en profondeur dans le sol et aux parties aériennes, tiges et feuilles qui s’érigent à partir du sol.

Pb II  Comment sont réalisés les échanges entre une plante à fleur et son milieu ?

II.               Echanges avec l’environnement :  Fiche d’activité + TP 19

• La plante réalise des échanges d’importance vitale :
  • Dans l’air
  • dans le sol,

L’efficacité de ces échanges repose sur :

• le développement de surfaces de grandes dimensions.
• Celles-ci sont mises en évidence en rapportant les surfaces foliaires et racinaires aux masses de ces organes

c/c : de très faibles masses correspondent à de très grandes surfaces.

Doc. 1 et 2 : p112

Au niveau macroscopique, on constate que la morphologie des feuilles est marquée par un très grand rapport surface/masse.

Pour l’arabette utilisée dans le document 1, ce rapport vaut 80,5 cm²/g.

Cette caractéristique est due à la très faible épaisseur des feuilles par rapport à leur surface.

CC/Très plates et fines, les feuilles sont donc bien adaptées à la collecte de l’énergie lumineuse, et aux échanges de gaz.

On observe de nombreuses cellules chlorophylliennes, avec une disposition en couches (parenchymes) entre deux épidermes transparents.

La lumière atteint facilement les cellules chlorophylliennes.

Les échanges de gaz (absorption du CO₂, rejet de l’O₂ et de la vapeur d’eau) sont permis par les stomates, perméables à la surface de la feuille.

CC/ Les stomates : lieux d’échanges entre l’atmosphère et l’atmosphère interne de la plante

 

• L’anatomie de la feuille est adaptée aux échanges entre l’atmosphère interne de la feuille et l’extérieur,
• liés à la photosynthèse :
• Ouverture variable des stomates en fonction des conditions d’environnement;
• de grandes quantités de vapeur d’eau peuvent s’échapper de la plante lorsque les stomates sont ouverts.
• Les documents 3 et 4 p113 :
• L’observation des poils absorbants, la description de leurs caractéristiques (finesse, longueur, nombre…) montre une ’adaptation des structures à la fonction (ici, l’absorption de la solution du sol).
• Les racines sont longues (12,98 cm dans l’exemple étudié dans le doc. 3) par rapport à leur surface (0,81 cm²).
• Il y a des organes cylindriques, de très petit diamètre (ici, 0,81/12,98 = 0,062 cm de diamètre) par rapport à leur longueur.
• Le rapport longueur/diamètre moyen est dans cet exemple de 12,98/0,062 = 209.
• Leur longueur ainsi que leurs ramifications permettent à la plante d’explorer les différentes couches du sol autour d’elle, et éventuellement d’entrer en contact avec l’eau qu’il contient.
• À l’échelle microscopique, les poils absorbants sont bien adaptés à leur fonction de prélèvement de l’eau et des ions du sol : finesse des parois, longueur de chaque poil, grand nombre de poils par unité de surface, etc.

Bilan

Les caractéristiques de la plante sont en rapport avec la vie fixée à l’interface sol/air dans un milieu variable au cours du temps.

Elle développe des surfaces d’échanges de grande dimension avec l’atmosphère (échange de gaz, capture de lumière) et avec le sol (échange d’eau et d’ions).

 

Pb III -Comment la matière est elle distribuée au sein d’une plante

II. Distribution de matières dans toute la plante Fiche d’activité + TP 19

Vaisseaux de xyleme et de phloeme : vaisseaux conducteur de sève 

Le document 1 p114 :

• La sève brute se forme dans les racines (au niveau des poils absorbants).
• Elle contient de l’eau et des ions du sol indispensables à la vie de toutes les cellules de la plante, et qui permettent aux cellules chlorophylliennes de réaliser leur photosynthèse.
• La sève élaborée se forme dans les organes chlorophylliens : elle contient de l’eau et des molécules organiques issues de la photosynthèse. Celles-ci nourrissent toutes les cellules de la plante qui ne réalisent pas la photosynthèse.
• Les deux coupes d’un même organe (une tige), l’une transversale et l’autre longitudinale, met en évidence l’aspect tridimensionnel des tissus conducteurs : ce sont des tubes.
• Les termes « xylème » et « phloème » sont utilisés pour distinguer les tubes transporteurs de sève brute et ceux transporteurs de sève élaborée. *Les tubes du xylème et du phloème sont regroupés. Leur identification passe par leurs différences de coloration, d’épaisseur de paroi, de taille des cellules.
• 1 et 2 : Les photographies montrent que xylème et phloème sont présents dans les racines (doc. 2c), dans les tiges (doc. 1b, 1c, 1d), dans les feuilles (doc. 2a) et dans les fruits (doc. 2b).
• Leurs tubes parcourent donc l’ensemble de la plante, reliant organes aériens et souterrains.

Bilan:

Des systèmes conducteurs permettent les circulations de matières dans la plante, notamment entre systèmes aérien et souterrain.

L’eau et les ions minéraux (sève brute), puisés dans le sol, parviennent jusqu’aux feuilles grâce à un réseau continu de tubes rigides et imperméables constituant le xylème. Les produits de la photosynthèse (sève élaborée) sont distribués dans la plante par d’autres tubes, constituant le phloème.

 

Pb IV Comment les plantes luttent elles contre les agressions

IV. Lutte contre les agressions Fiche d’activité + TP 19

1- Les adaptations aux agressions du milieu

a- Quelques adaptations pour éviter la déshydratation

La disponibilité en eau est généralement très fluctuante. Plusieurs mécanismes permettent l’économie d’eau :

– La cuticule des feuilles permet de diminuer les pertes hydriques

– l’ouverture des stomates est contrôlée (ouverture plus faible aux heures les plus chaudes)

– certains végétaux (l’Oyat) présentent une feuille repliée qui permet de piéger la vapeur d’eau et favoriser la formation d’une couche d’air limite (CAL).

b- Quelques adaptations contre le froid

• Dans les régions tempérées, la mauvaise saison correspond à l’hiver, saison caractérisée par une baisse des températures, une diminution de la photopériode et une diminution de l’accessibilité de l’eau (si elle est gelée)

– Les arbres présentent des tiges très épaissies (troncs et branches) présentant des couches concentriques de bois (les cernes). Ces couches sont formées de cellules creuses (bon isolant thermique)

– Lors de l’hiver, les feuilles tombent et évitent le gel des feuilles et la désorganisation du végétal. La circulation des sèves est alors fortement ralentie.

– Les bourgeons sont protégées par des écailles épaisses et recouvertes de cires (et de propolis)

– Les cellules végétales sont capables de s’acclimater au froid : elles produisent des protéines limitant les effets du froid et du gel. Cette production est possible lorsque les plantes subissent une diminution progressive de température (pas de changement brutal).

– Les plantes herbacées présentent des formes d’évitement des conditions défavorables (tubercules, graines, rhizomes …).

2- Les adaptations aux agressions par les autres êtres vivants

L’impossibilité de mouvement des plantes en fait des proies faciles. Néanmoins, certaines d’entre elles présentent des stratégies de défense pour limiter l’attaque par les herbivores.

a- Quelques adaptations morphologiques contre le broutage

De nombreuses plantes présentent des structures limitant le broutage (épines, aiguilles, poils, structures urticantes).

b- Quelques adaptations physiologiques contre le broutage

Certaines plantes produisent des molécules répulsives ou des molécules toxiques pour les herbivores.

• Ex : le menthol produit par la menthe éloigne les sauterelles et les criquets
• Ex : le tabac produit la nicotine pour intoxiquer les chenilles.
• Ex : Les acacias sont également capables de produire des grandes quantités de tannins qui ne sont pas digérés par les herbivores (koudous). Dans ce cas, les plantes peuvent même produire des composés volatils (éthylène) détectés par leurs voisins qui se mettent à produire des tannins avant même d’avoir été brouté.

c- Quelques adaptations par des relations symbiotiques

• Dans quelques cas, on a également constaté des symbioses « protectrices ». C’est le cas de certains acacias qui produisent des bulbes souterrains qui sont colonisés par les fourmis. Lorsqu’un herbivore broute l’acacia, les fourmis vont attaquer l’herbivore.

Bilan

Au cours de l’évolution, les plantes ont développé de multiples adaptations qui leur permettent par exemple de résister à la sécheresse ou de se défendre contre les prédateurs (

La plante possède des structures et des mécanismes de défense :

• contre les agressions du milieu : nombre de stomate, ouverture/fermeture des stomates ;
• contre les agressions des prédateurs : tanins, communications chimiques (éthylène) entre plante, épines, poils, cuticule épaisse ;
• contre les variations saisonnières : activités biologiques calquée sur les saisons, organes spécifiques pour le passage de la mauvaise saison, présence d’écailles sur les bourgeons ou localisation protectrice (au ras du sol, tiges souterraines).