4° Nutrition des végétaux et vie fixée

Introduction :

Parmi les plantes produisant des graines, on peut distinguer des plantes « herbacées » à tige souple comme le pois, et des plantes « ligneuses » à tige dure (en bois) comme le marronnier.

Ces plantes produisent leur matière grâce à la lumière et aux éléments qu’elles prélèvent dans leur milieu : dioxyde de carbone, eau et sels minéraux. (Rappels 6°)

Comment font-elles pour prélever dans le milieu, ces éléments dont elles ont besoin pour se développer ?

I LES SURFACES D’ECHANGES DES VEGETAUX AVEC LEUR MILIEU

Problème : comment se nourrissent les végétaux ?

Observation : 

Une plante possède des racines ancrées dans le sol et des tiges feuillées se développant en milieu aérien.

Schema simplifie d une plante main 1089549 1305228776

Hypothèse : On peut supposer que la plante prélève ce dont elle a besoin dans l’atmosphère par l’intermédiaire de ses feuilles et dans le sol par l’intermédiaire des racines

Hyptohese sruface echanges 1



 


 

Expérimentation :

Activité 1 a : Que se passe-t-il au niveau des racines ?

Observons des racines de graines de radis germées :

Radis 1

Vimeo.com

On observe à l'extrémité des racines, des milliers de petits poils.

Testons le rôle de ces poils  :

Experience absorption eau

On constate que quand les poils sont dans l’eau, la plante vit. Quand les poils sont dans l’huile et la pointe dans l’eau, la plante meurt.

Si la plante meurt c’est qu’elle n’a pas pu absorber de l’eau.

On en déduit que les poils et non la pointe de la racine, servent à récupèrent l’eau et les sels minéraux du sol.

On les appelle des poils absorbants.

Activité 1 b : Que se passe-t-il au niveau des feuilles ?

Les feuilles sont situées dans l’air. En tout logique ce sont elles qui prélèvent de dioxyde de carbone. Elles doivent donc posséder des ouvertures pour faire entrer ce gaz dans les feuilles.

Réalisons des empreintes de feuilles

Face infe rieure laurier

On observe des systèmes situés sur la face inférieure des feuilles qui permettent à l'air de rentrer dans la feuille. Ces systèmes de cellules spécialisées s’appellent des stomates qui s’ouvrent et se ferment pour laisser entrer l’air dans la feuille

Stomate

Le stomate vue en coupe :

Stomate ct

On sait depuis la sixième que les plantes ont besoin de CO2 pour survivre.

Que devient ce dioxyde de carbone une fois dans la feuille ?

Exp geranium

On constate que la feuille privée de CO2 ne produit pas d’amidon ( elle ne devient pas noir en présence d’eau iodée).

On en déduit que la plante produit de l’amidon, sucre complexe à partir de CO2 et avec l’énergie de la lumière

On constate que les zones sans chlorophylle ne produisent pas d'amidon.

On en déduit que la chlorophylle permet l'absorption de la lumière.

Bilan 1 :

On observe à l’extrémité des racines, de nombreux poils absorbants. Ils permettent d’augmenter la surface de contact de la racine avec le sol. Les racines sont donc le lieu de production de la sève brute (eau et sels minéraux).

La face inférieure des feuilles possède de très nombreux orifices : ce sont les stomates qui communiquent avec l’intérieur de la feuille. Cette ouverture permet de faire rentrer le CO2 dans la feuille. Les feuilles sont donc le lieu de fabrication de la sève élaborée (eau, sucre) grâce à la lumière et au CO2 absorbé dans l’atmosphère, c’est la photosynthèse.

 

II la circulation de la matière

La sève brute se forme dans les racines. La sève élaborée se forme dans les feuilles. La première devra rejoindre les feuilles et la deuxième devra être distribuée à l’ensemble de la plante.

 

Par quel système de circulation les deux sèves peuvent-elles être prises en charge ?

Schema intro circulation

Activité 2a : un circuit montant

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Belin terminales S 2011

On constate que la branche de cèleri a été colorée jusqu’à une certaine hauteur.

On en déduit que la branche possède des « tuyaux » transportant l’eau colorée de la base de la branche vers la feuille.

Activité 2b : un circuit descendant

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Le circuit descendant part des feuilles va aux racines, il est coloré en vert. Le circuit montant part des racines et va aux feuilles, il est coloré en rouge.

Experience fluorescenec vaisseaux 1




 

Activité 2c : Le moteur du circuit

Experience nutrition vegetaux

On constate que des gouttelettes d’eau sont apparues sur le sac plastique.

On sait que les feuilles possèdent des ouvertures appelées stomates. On en déduit que la plante a transpirté de l’eau par les stomates.

On constate que le niveau de l’eau a baissé dans le tube à essais. On sait que la plante absorbe de l’eau quand elle a soif.

On en déduit que c’est la transpiration qui a provoqué l’absorption de l‘eau et la montée de la sève brute.

On en conclut que la transpiration est le moteur de la circulation de la sève dans les plantes

Transpiration interpretation 1

Bilan 2 :

Les vaisseaux montants de gros diamètre transportent la sève brute des racines vers les feuilles. Ils permettent le soutien de la plante.

Les vaisseaux descendants, de petit diamètre transportent la sève élaborée des feuilles vers le reste de la plante.

C’est l’évapotranspiration par les stomates de 95% de l’eau prélevée par les racines qui est le moteur de l’ascension de la sève brute. La plante rejette ainsi dans l’atmosphère la presque totalité de l’eau qu’elle puise dans le sol.

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Belin terminale S 2011

 

III Que devient le sucre produit dans les feuilles ?

Activité 3a : Stockage dans des tubercules

Quelle sorte de réserve contient la pome de terre ?

Si nous la mangeons c’est qu’elle contient des substances énergétiques ? lesquelles ?

Si l'on fait un test à  l'eau iodée sur la pomme de terre, nous constatons que l'eau iodée ( appelée aussi lugol) devient noire ce qui révèle la présence de sucre complexe ou amidon.

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Hatier, cycle 4 SVT 2016

On sait que le sucre est fabriqué par les plantes au niveau des feuilles. 

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Hatier, cycle 4 SVT 2016

On constate que 8h après la fin de l'éclairement les feuilles possèdent 8 fois moins de sucre que juste à la fin de l'éclairement. On en déduit que le sucre a été transporté et stocké dans les pommes de terre sous forme de sucre complexe.


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Réponses

  1. On suppose que les pommes de terre qui restent en terre vont passer l’hiver à l’abri du gel dans le sol et vont germer au printemps.
  2. Le producteur en vend jamais toute sa récolte sinon il n’aura pas possibilité d’obtenir de nouveaux pieds de pomme de terre au printemps.

Activité 3b : d’autres formes de stockage

Organes souterrains de stockage chez les plantes

on distingue des racines : carotte, navet, dahlia, 

des bulbes ( feuilles charnues autour d'un etige minuscule) : oignon, crocus, tulipe

des tubercules souterrain : pomme de terre, patate douce

des rhizomes ( tiges souterraines épaisses) : fougère, Iris..

Chaque forme de stockage permet à la plante de survivre à la mauvaise saison. Au printemps suivant elle permet à la plante de repousser si toutes ses feuilles n'ont pas survécu à l'hiver.

réponse, de gauche à droite : c, e, b,d, f, a

Bilan 3 :

Pour passer la mauvaise saison, que ce soit une saison hivernale ou bien une sécheresse, les végétaux possèdent des moyens de stockage : racine, feuilles ou tubercules. Ainsi la sève élaborée apporte le sucre fabriqué dans les feuilles au niveau de ces organes pour le stoker sous forme de sucre complexe : l’amidon

 

IV La symbiose, une association à bénéfice réciproque

La symbiose est une association durable et à bénéfice réciproque entre deux espèces.

Activité 4a : Association d’une plante et d’une bactérie : les nodosités

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Wikipédia

Le Lupin est une légumineuse qui présente sur ses racines des nodosités ou petits renflement contenant des bactéries appelées Rhizobium

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Hatier cycle 4 2016

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Hatier cycle 4 2016

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Hatier cycle 4 2016

L'association du rhizobium au lupin permet aux plante de mieux assimiler les sels minéraux comme le montre le graphique. En effet un champ non ensemencé au rhizobium a une production de matière beaucoup plus faible que celle d'un champ ayant reçu de l'engrais ou ayant tout simplement été ensemmencé au rhizobium.

Nododites

L’association est réciproque : la plante offre une protection et du sucre à la bactérie et la bactérie lui donne de l’azote qu’elle a prélevé dans l’atmosphère et que la plante ne peut prélever seule.

Activité 4b : Association d’une plante et d’un champignon : les mycorhizes

Mycelium sur racine 1

Mycor ginkgo

Mycorhizes 1

L’association est réciproque : en développant un réseau de filaments connecté aux racines, le champignon favorise l’absorption racinaire en augmentant la surface d’échange de l’arbre avec le sol. Le champignon quant à lui bénéficie du sucre produit par la plante. 85% des végétaux développent des mycorhizes.

On le constate parfaitement en étudiant la croissance d'arbres (des frênes) ayant été mycorhizés ou non : ceux ayant des mycorhizes ont une croissance deux fois plus importante au bout de 4 ans que ceux qui n'ont pas de mycorhizes

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Mycorhize

Bilan 4 :

Les mycorhizes (association symbiotique entre champignon et racines de végétaux) et les nodosités (association entre bactéries et tiges ou racines de végétaux) favorisent la croissance des deux partenaires de l’association.

 

Fiche contrat

Je retiens l’essentiel :

Les plantes ont une vie fixée entre deux milieux, l’air et le sol. Elles possèdent de vastes surfaces d’échanges avec le sol (poils absorbants) et avec l’air (les stomates). Des systèmes conducteurs permettent la circulation dans la plante entre les racines et les feuilles permettant ainsi les échanges entre ces organes. Les systèmes conducteurs alimentent également des organes de stockage. Ces derniers permettent aux plantes d’avoir une réserve d’énergie en cas d’impossibilité de réaliser la photosynthèse (hiver, saison sèche, feuilles broutées.). L’association des plantes avec de micro-organisme comme les champignons ou des bactéries favorisent le passage des sels minéraux dans la sève de la plante. Ces derniers reçoivent en échange des sucres. On parle d’association à bénéfice réciproque ou symbiose.

 

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Date de dernière mise à jour : 08/06/2021