svt, organisation fonctionnelle des plantes

« THEME 3 : Les grands enjeux contemporains De la plante sauvage à la plante domestiquée ▪ Fiche de rappels Chapitre 1 : L’organisation fonctionnelle des plantes à fleurs Introduction : A la différence des animaux, les plantes ont une vie fixée car elles ne se déplacent pas et sont à l’interface entre deux milieux : l’air et le sol.

La vie fixée impose des contraintes à la plante et peut constituer un obstacle pour la réalisation de certaines fonctions (l'alimentation, la reproduction sexuée qui nécessite un partenaire, …).

Au cours de l’évolution, des caractères sont apparus au hasard ou ont été sélectionnés par sélection naturelle car ils conféraient un avantage par rapport aux contraintes de la vie fixée.

Ainsi, les plantes à fleur ont acquis des innovations évolutives adaptées au mode de vie fixée.

On appelle « convergences évolutives » les innovations évolutives apparues indépendamment dans différents groupes vivant dans des milieux aux mêmes contraintes. Problématique : Comment l’organisation des plantes leur permet une adaptation aux contraintes de la vie fixée ? I. Les adaptations de l'appareil végétatif à la vie fixée 1.

Les relations au sein de la plante et entre la plante et son environnement (sol et air) 🡺 TP1 : appareil végétatif Les plantes sont des êtres vivants *autotrophes qui réalisent la photosynthèse.

Pour cela, elles échangent avec le sol et l'air grâce au système racinaire souterrain dans le sol et la tige feuillée aérienne dans l'air.

L’ensemble de ces structures est appelé « appareil végétatif ».

Chaque organe de cet appareil est composé de tissus et chaque tissu est composé de cellules possédant les mêmes forme et fonction.

De plus, un système de vaisseaux conducteurs de sève constitué de faisceaux : le phloème et le xylème, assure la circulation de matière au sein de la plante. *Organisme autotrophe : organisme capable de produire la matière organique qui le constitue à partir de matière minérale (CO 2, H2O, sels minéraux) et de lumière 🡪 photosynthèse. Racines Feuilles Phloème Xylème -Ancrage de la plante -Absorption de l’eau et des sels minéraux du sol Réalisation de la photosynthèse : -Captation de l’énergie lumineuse pour réaliser la photosynthèse (chlorophylle) : la tige oriente les feuilles pour une meilleure captation des rayons lumineux. -Echanges gazeux avec l’atmosphère : entrée de CO2, perted’H2O (évapotranspiration) et rejet d’O2. -Circulation de la sève élaborée riche en molécules organiques, des feuilles vers les autres organes de la plante non capables de faire la photosynthèse. -Circulation de la sève brute, contenant des ions minéraux en solution, des racines vers les feuilles (flux ascendant), pour la réalisation de la photosynthèse. * Cellules du phloème : cellules allongées, disposées en tubes, à parois cellulosiques. * Cellules du xylème : cellules allongées, disposées en tubes verticaux, à parois lignifiées (la lignine confère une résistance aux parois permettant de résister aux alternances de pression et d’aspiration de la sève). Tableau présentant les principales fonctions des racines et des feuilles 2.

Les systèmes d’échanges 🡺 Exercice 1 : comparaison surfaces d’échanges plante/mammifère Comme les différents éléments dont a besoin la plante sont peu concentrés, la plante a dû mettre en place de vastes surfaces d’échange et des systèmes de circulation de la matière. Au niveau des racines 1 - Racines longues et fines (dimensions linéaires pour avoir un rapport Surface/Volume important). Au niveau des feuilles 1 - Feuilles nombreuses Remarque : La sphère est la forme qui a le rapport Surface/Volume le plus faible. 2 - Feuilles plates (captage de l’énergie solaire ubiquiste) et fines (pour que les rayons solaires atteignent toutes les cellules chlorophylliennes au sein de la feuille). 2 - Nombreuses ramifications (Des racines secondaires se forment sur la racine principale constituant des surfaces d’échange). 3 - Stomates nombreux, externes aériens (Structures de l’épiderme des feuilles qui ménagent un orifice : l’ostiole) permettant l’entrée de gaz. 3 - A l’extrémité des racines, présence de poils absorbants (cellules allongées qui constituent des surfaces d’échanges). 4 - Présence d’un parenchyme lacuneux avec des lacunes aérifères qui communiquent avec l’atmosphère au niveau des ostioles constituant une atmosphère interne au plus près des cellules chlorophylliennes. 4 - Mycorhizes chez certaines espèces : symbiose entre racines et champignons.

Les filaments mycéliens (hyphes) à forme linéaire, offrent une surface d’échange très importante. *Cuticule : cire très hydrophobe qui permet de réduire l’évaporation d’eau directement par les surfaces externes des épidermes foliaires et de protéger les cellules épidermiques et les cellules du tissu cellulaire sous-jacent contre une dessiccation qui pourrait être létale. *Nervures : vaisseaux conducteurs de sève. Tableau présentant les structures permettant d’augmenter la surface d’échange a) Les stomates et le parenchyme lacuneux Les stomates sont des structures de l’épiderme foliaire, qui laissent entrer le CO2 pour la photosynthèse.

Ce sont aussi le lieu des pertes d’eau par évapotranspiration. Ainsi, ils ne s’ouvrent qu’à la lumière (Ils sont fermés la nuit car la photosynthèse n’ayant pas lieu, il est inutile d’absorber du CO2.

Cela limite ainsi les pertes d’eau par évapotranspiration).

Les échanges gazeux qui ont lieu au niveau des stomates se font dans la partie inférieure de la feuille pour réduire l’évaporation. Les cellules de garde contrôlent la taille de l’ouverture (ostiole). Les stomates s’ouvrent sur un tissu cellulaire avec une organisation particulière : des lacunes sont aménagées entre les cellules, on parle de parenchyme lacuneux.

Ce dernier permet l’existence d’une véritable atmosphère interne dans la feuille.

Alors qu’en face supérieure de la feuille, les cellules sont alignées, de forme régulière et très riches en *chloroplastes, on parle de parenchyme palissadique (face supérieure : exposée au soleil) b) Les racines La densité, la longueur et les ramifications des racines peuvent augmenter en cas de carence minérale dans le sol. *Chloroplastes (contenus dans les cellules chlorophylliennes) : captage de l’énergie lumineuse.

Ils sont placés stratégiquement dans la partie supérieure de la feuille. Le rhizoderme ou assise pilifère (tissu racinaire) est composé de cellules spécialisées : les poils absorbants. De vastes surfaces d’échange permettent l’absorption des éléments essentiels à la plante pour la photosynthèse. Le xylème et le phloème permettent ces échanges entre la plante et son environnement. 3.

Les systèmes de circulation : les vaisseaux conducteurs de la sève Des échanges de matière entre les organes souterrains de la plante et ses organes aériens se produisent afin de permettre aux organes d’assurer leurs différentes fonctions (mise en réserve, photosynthèse…).

Ces échanges se produisent grâce à un réseau de vaisseaux conducteurs de la sève. a) Circulation de la sève brute La sève brute, riche en eau et en sels minéraux, provient des racines (poils absorbants et mycorhizes).

Elle subit un courant ascendant à l’intérieur des vaisseaux du xylème.

Le xylème se compose de cellules mortes juxtaposées les unes au-dessus des autres.

Ces cellules sont de forme allongée et seule la paroi latérale subsiste.

Cette dernière est renforcée par des dépôts de lignine. Au niveau des feuilles, les vaisseaux du xylème se ramifient, formant les nervures.

Ainsi l’eau et les sels minéraux, indispensables à la photosynthèse, sont apportés aux cellules chlorophyliennes de la plante. b) Circulation de la sève élaborée Les vaisseaux du phloème (ou tubes criblés) se composent d’une juxtaposition de cellules vivantes de forme allongée, dont les parois se composent de cellulose.

Ces vaisseaux transportent la sève élaborée, riche en sucres, depuis les feuilles (cellules chlorophyliennes) vers les autres organes de la plante, ne réalisant pas la photosynthèse (bourgeons, racines…). 4.

Les structures et mécanismes de défense contre les agressions du milieu Pour pouvoir survivre et assurer leurs fonctions vitales, les plantes ont dû s’adapter pour lutter contre les menaces de leur environnement, ceci grâce au mécanisme de la sélection naturelle. a) Adaptations contre la sécheresse Structures permettant de minimiser les pertes hydriques. ✔ Peu de stomates : limite les pertes en eau par évapotranspiration. ✔ Présence d’une cuticule épaisse (substance imperméable) : limite les pertes en eau. ✔ Présence de poils : limitent l’assèchement par le vent et conservent.... »