Cours svt Thème 2A - De la plante sauvage à la plante domestiquée.

« Thème 2A - De la plante sauvage à la plante domestiquée. T2A1 - L’organisation fonctionnelle des plantes à fleurs Les plantes sont des organismes vivants végétaux qui ont une vie fixée pour la plupart à l’interface du sol et de l’air.

Elles ne peuvent donc pas se déplacer pour se procurer leur nourriture, se mettre à l’abri ou se reproduire.

Elles ont besoin de ressources qu’elles trouvent dans leur habitat : le sol (eau et ions) et l’air (CO2).

Elles utilisent aussi l’énergie lumineuse pour la convertir en énergie chimique lors de la photosynthèse. Au cours de leur évolution, des caractères sont apparus et ont été sélectionnés permettant une adaptation à cette vie fixée. La fleur (apparue il y a environ 150 Ma) est l’innovation évolutive qui a donné naissance au groupe des plantes à fleurs (PAF)= les Angiospermes. Dans un écosystème, on trouve 2 grands types de plantes à fleurs : - plantes herbacées, sans lignine (matière glucidique permettant de rigidifier les tissus), plantes de petite taille à tige souple et peu ramifiée, chlorophyllienne → vivaces (pérennes), annuelles ou bisannuelles - plantes ligneuses, avec lignine : arbustes et arbres avec tige rigide, brune et très ramifiée, plante de grande taille→ vivaces Malgré leur différence de taille, ces 2 types de plantes possèdent la même organisation :  Schéma de l’organisation générale d’une PAF Problématique générale : En quoi l’organisation des plantes à fleurs est-elle adaptée à leur vie fixée ? I/Les feuilles et les racines sont des systèmes d’échange performants avec l’environnement (Fiches 1 & 2) Comment la plante à fleur optimise-t-elle ses échanges avec l’atmosphère et le sol ? Les surfaces d’échanges des feuilles avec l’atmosphère et des racines avec le sol sont importantes.

Plus la surface d’un organe est importante, plus les échanges qu’il réalise seront importants. 1/ Les racines, des organes adaptés à l’absorption de l’eau et des sels minéraux du sol (Fiche 1) Les plantes possèdent un réseau de racines très longues et très fines et qui sont souvent ramifiées.

La mesure de la longueur du réseau racinaire d’une plante permet de remarquer que les racines sont une très grande surface d’échange, pour un petit volume.

Exemple : un pied de seigle de 56 cm de hauteur et pesant ≈ 200 g possède un réseau racinaire dont la longueur totale cumulée est de 623 km. Le rapport taille/diamètre important des racines est en rapport avec la fonction d’absorption de l’eau et des ions qui peuvent se trouver assez éloignés de la plante (horizontalement ou verticalement). L’extrémité des racines est parfois recouverte de poils absorbants (formant une zone pilifère) qui augmentent la surface totale des racines et démultiplie les capacités de la plante à absorber l’eau et les ions minéraux nécessaires à la photosynthèse.

Il s’agit de cellules fines de 13,5 μm de diamètre et 0,7 mm de longueur moyenne.

Ce sont des cellules différenciées de l’épiderme situées sur une assise pilifère.  Schéma d’un poil absorbant NB : C’est l’évapotranspiration (au niveau des feuilles) qui permet l’absorption de l’eau au niveau des racines = poussée radiculaire. Doc 3 p189 : Au niveau racinaire, 90 % des plantes nouent des relations symbiotiques avec des champignons du sol, formant des organes associant racines et champignons : les mycorhizes [du grec mukês, champignon et rhiza, racine]. Seules quelques familles de plantes ne sont pas ou peu mycorhizées (Brassicacées notamment). La comparaison de racines mycorhizées ou non montre que l’association de la racine avec le champignon augmente la surface d’échange avec le sol.

La plante bénéficie d’une surface d’exploration du sol plus importante, avec un apport en eau et sels minéraux supérieur.

En retour, le champignon bénéficie d’un apport en matière organique. Thème 2A - De la plante sauvage à la plante domestiquée. 2/ Les feuilles, des organes adaptées à la fonction de photosynthèse (Fiche 2)  La feuille, une grande surface d’échanges avec l’atmosphère (activités 1 et 2) Les feuilles présentent une grande surface d’exposition aux rayons solaires et d’échanges avec l’atmosphère. Elles captent l’énergie de la lumière et l’utilisent pour réaliser la photosynthèse. lumière 6CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 Pour ce faire, la feuille possède des structures particulières. Observation d’une CT de feuille de houx au MO : → les épidermes inférieur et supérieur sont recouverts d’une cuticule imperméable qui limite l’évapotranspiration et donc la déshydratation de la plante. → entre les deux épidermes, on trouve des cellules chlorophylliennes photosynthétiques (possédant des chloroplastes avec des pigments photosynthétiques) organisées en parenchyme : • le parenchyme palissadique organisé en couches serrées • le parenchyme lacuneux avec des espaces remplis d’air : les lacunes (permet la circulation des gaz) Cette organisation en parenchyme des cellules chlorophylliennes optimise la réception de la lumière nécessaire à la photosynthèse. → la présence de stomates sur la face inférieure permet les échanges gazeux avec l’atmosphère.  Schéma fonctionnel d’une coupe transversale de feuille avec le rôle de chaque tissu ainsi que les échanges gazeux.  Le rôle des stomates dans les échanges gazeux (activité 3) Le prélèvement ou l’empreinte de l’épiderme inférieur d’une feuille met en évidence la présence de structures cellulaires particulières : les stomates. Ils sont constitués de deux cellules stomatiques (=cellules de garde) délimitant une ouverture nommée ostiole.  Schéma d’un stomate vu de face. A l’intérieur de la feuille, les stomates ouvrent sur une cavité (=chambre sous-stomatique) ménageant une atmosphère interne, en contact avec le parenchyme lacuneux et permettant les échanges gazeux (eau, CO2, O2) entre la plante et l’atmosphère. Lors de la photosynthèse, le CO2 gazeux se dissout en phase liquide : CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ puis diffuse dans le parenchyme lacuneux afin de pénétrer dans les cellules chlorophylliennes du parenchyme palissadique. L’O2 produit par photosynthèse diffuse ensuite vers l’extérieur par ces orifices. Doc 3 p191 : Les stomates s’ouvrent ou se ferment selon les conditions externes (hygrométrie, température), ce qui permet de limiter les pertes d’eau par évapotranspiration.  Schéma d’un stomate ouvert/fermé. NB : Fonctionnement des cellules des stomates : Dans de bonnes conditions hydriques, les deux cellules stomatiques (= cellules de garde) absorbent l’eau, se déforment, permettant l’ouverture de l’ostiole et les échanges : c’est la turgescence.

Lorsque les cellules de garde sont turgescentes, la paroi extérieure plus mince et plus souple se dilate plus que la paroi interne plus épaisse et plus rigide.

Les cellules s'incurvent et l'ostiole s'ouvre. II/ La circulation de matières dans la plante (Fiche 3) Comment l’organisation des plantes à fleurs permet-elle les échanges de matières nécessaires au fonctionnement des différents organes ? Les feuilles ne peuvent réaliser la photosynthèse sans l’eau et les ions minéraux prélevés par les racines.

Ces dernières ne peuvent vivre sans les matières organiques fabriquées dans les feuilles.

Des échanges de matières indispensables s’établissent donc entre les différents organes d’une plante. Ces échanges sont rendus possibles par la présence de tissus conducteurs qui canalisent les circulations de matières dans la plante, notamment entre les lieux d’approvisionnement en matière minérale (sol pour l’eau et les ions minéraux), les lieux de synthèse de la matière organique (feuille, lieu de la photosynthèse) et les lieux de stockage (organe de réserve ex : tubercule de pomme de terre). Les plantes contiennent deux types de tissus conducteurs, présents dans les racines, les tiges et les feuilles : • Les vaisseaux du xylème (files de grosses cellules mortes dépourvues de paroi transversale et constituées uniquement de la paroi renforcée de lignine) permettant le transport rapide dans l’ensemble de la plante de la sève brute ascendante (eau et ions minéraux) depuis les racines jusqu’aux cellules chlorophylliennes des feuilles. L’évapotranspiration est le principal moteur dans la circulation de la sève brute. Thème 2A - De la plante sauvage à la plante domestiquée. • Les tubes criblés du phloème (files de cellules vivantes aux parois riches en cellulose et entre chaque cellule, la cloison transversale est percée de petits trous = crible) permettant le transport dans l’ensemble de la plante de la sève élaborée descendante (eau, sucres, acides aminés…) des cellules chlorophylliennes vers l’ensemble de la plante.  Schéma d’un faisceau conducteur de sève dans une tige  Schéma-bilan (feuille A3) III/ La vie fixée dans des environnements variables (p192-193) Comment les plantes s’adaptent-elles aux contraintes de leur environnement ? 1/ Adaptations au froid (doc 1 p192) Les arbres vont rentrer en vie ralentie pendant la période froide (bourgeons en dormance pendant l’hiver, abritant ébauches de feuilles et de tige).

De plus, les feuilles sont sensibles.... »