Thème 2B: de la plante sauvage à la plante domestiquée
Chapitre 1: l'organisation fonctionnelle des plantes à fleurs
Observations: La plante doit se nourrir, et pour cela prélever de l'eau, sel minéraux, lumière et doit s'assurer des échanges gazeux. (photosynthèse)
Problématique: Comment les plantes à fleurs sont-elles adaptées à leur vie fixée et aux variabilités de leur environnement?
I.Des surfaces d'échanges optimales
Problème: En quoi l'organisation de la plante à fleurs lui permet des échanges efficaces?
TP
Exemple de tâche finale
Tâche finale du TP et schéma bilan
A) Les feuilles, organes clés de la photosynthèse
1)Une vaste surface d'échange au contact de l'air
La feuille est un organe chlorophyllien par définition (chloro: vert, phyllum: feuille). Elles sont constituées d'un limbe fin et plat prolongé d'un pétiole qui permet sa fixation sur la tige.
Les feuilles sont présentes en très grand nombre, elles sont extrêmement fines et
parfaitement adaptées pour capter un maximum d'énergie solaire. L'épiderme
transparent favorise la pénétration de la lumière jusqu'aux parenchymes. Les échanges gazeux (O2/CO2 mais aussi vapeur d'eau) ne peuvent se faire qu’au niveau de petites ouvertures appelées stomates. Sur la face inférieure, les ostioles débouchent sur des lacunes communicantes entre elles au niveau du parenchyme lacuneux augmentant ainsi la surface d'échange.
2)Une adaptation aux variations locales des conditions climatiques
L’asymétrie de la structure des feuilles est une adaptation à la vie fixée. Sur la face supérieure, plus exposée au soleil, la cuticule est plus épaisse, les stomates sont moins nombreux. Sur la surface inférieure, la cuticule est moins épaisse, les stomates sont plus nombreux.
De plus, les stomates peuvent réguler leur degré d'ouverture en changeant la forme des cellules de garde. Les stomates sont fermés durant les heures les plus chaudes de la journée.
B) Les racines, organes d'échanges souterrains
Les végétaux disposent d'un vaste réseau de racines souvent très ramifié et de poils absorbants à l'extrémité des racines les plus fines.
Ce réseau permet une surface d'échange importante entre le sol et la plante où elle puise l'eau et les sels minéraux dont elle a besoin.
Les mycorhizes sont des symbiose entre végétaux chlorophylliens et champignons. les champignons augmente la surface d'échange entre les racines et le sol, et les végétaux apporte la matière organique aux champignons. (symbiose: association à bénéfices réciproques)
C) Adaptations aux conditions extrêmes du milieu
1)Défenses contre les agressions du milieu
Certains végétaux ont développé des adaptations pour vivre dans des conditions extrêmes. Par exemple, on rédige dans la surface des feuilles pour résister à sécheresse (l’oyat), en augmentant l'épaisseur de la cuticule (le houx, le laurier), en modifiant le nombre de stomates, en possédant des cryptes muniess de poils pour favoriser la condensation de l'eau (l’oyat),...
2)Défenses contre les prédateurs
Les végétaux peuvent développer des structures protectrices (épines, poils urticants) , sécréter des substances toxiques contre les parasites et les prédateurs (acacia), s'associer avec des animaux (acacia et les fourmis).
Les végétaux ont donc développé des mécanismes et des structures de défense variés contre les agressions du milieu, les variations saisonnières et les prédateurs.
II.Des tissus conducteurs spécalisés
Problème: Comment assurer les échanges gazeux au sein de la plante?
A) Xylème, transport de sève brute
Le xylème est un empilement de cellules mortes imprégnées par la lignine (le bois). Il permet le transport de la sève brute (eau+sels minéraux) des racines jusqu'aux feuilles, lieu de la photosynthèse.
B) Phloème, transport de la sève élaborée
Le phloème est formé de cellules vivantes (tubes criblés). La paroi est cellulosique. Le phloème assure le transport de la sève élaborée (eau+matière organique) depuis les feuilles vers tous les autres organes et les organes de stockage.
C) Les mécanismes de la sève brute
-la capillarité: la sève monte dans les vaisseaux conducteurs comme l'encre dans la trame d'un buvard. Ce mécanisme pourrait expliquer la montée de la sève dans les végétaux très bas (mousses) ou dans les fleurs coupees.
-la poussée racinaire: elle joue un rôle important lorsque la transpiration est faible en particulier la nuit; cependant cela reste insuffisant. La poussée radiculaire n'existe que si la racine est vivante et aérée.
-la transpiration: elle est, le plus souvent, le principal moteur de la montée de la sève.
Bilan I et II
Les plantes développent de grandes surfaces d'échange, aérienne d'une part (optimisation de l'exposition au soleil, source d'énergie, transfert de gaz) et souterraine d'autre part (absorption des sels minéraux du sol facilitée le plus souvent par des symbioses comme des mycorhizes ou des nodosités, symbiose de bactéries et de végétaux).
III.Développement des plantes à fleurs
Problème: comment se met en place l'organisation des plantes à fleurs?
TP 2
Correction TP 2
A) Zones spécialisées dans la croissance des plantes
Les méristèmes (apex racinaire, bourgeon caulinaire…)ce sont des zones de croissance formées de petites cellules indifférenciées qui se multiplient par mitose indéfiniment.
B) Contrôle hormonal du développement
Il existe deux principales catégories d'hormones qui contrôlent le développement des plantes:
- l'auxine, sécrétée par les bourgeons apicaux et les jeunes feuilles, elle stimule l’élongation des cellules, la croissance des racines (à faible dose) et inhibe la croissance des bourgeons.
-la cytokinine, produite par les racines, stimule la croissance des bourgeons.
C) Influence des facteurs du milieu
Le développement des végétaux est influencé par les facteurs du milieu ( qui agissent sur la production des hormones). Il existe par exemple:
-Le phototropisme: les tiges se courbent vers la lumière, ce phénomène est dû à la migration de l'auxine vers les cellules les moins éclairées.
-Le gravitropisme: la croissance se fait verticalement .
-L’anémotropisme: le vent modifie le sens de croissance des végétaux qui grandissent afin de mieux résister au vent.
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