I - Du développement de la fleur à la pollinisation

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1 ATTENTION : EN ENCADRE ROUGE = CE QUI EST A SAVOIR ABSOLUMENT Pb. Scientifique général du CHAP. 15 : En quoi La reproduction des plantes à fleurs est-elle adaptée à leur vie fixée? - CHAPITRE 15 - REPRODUCTION DES PLANTES A FLEURS ET VIE FIXEE Acquis à mobiliser : Revoir en 6 ème : - Végétal = pollinisation et dispersion des graines Introduction : Les plantes fixées au sol par leurs racines ne peuvent se déplacer pour se reproduire. Or chez les animaux comme chez les végétaux, la reproduction sexuée nécessite la fusion d un gamète mâle et d un gamète femelle ; à l issue de cette fécondation se forme une cellule œuf, point de départ d un nouvel individu, différent des parents. Chez les plantes à fleurs, cette phase se fait après pollinisation. Les graines qui en résultent sont des formes de dispersion de la plante et de colonisation de son milieu. Problèmes : - En quoi la reproduction des plantes à fleurs est elle adaptée à leur vie fixée? - Comment se fait la rencontre des gamètes et la dispersion des graines? I - Du développement de la fleur à la pollinisation TP 21 : DU DEVELOPPEMENT DE LA FLEUR A LA POLLINISATION DISSECTION FLORALE REALISATION D UN DIAGRAMME FLORAL Pb : Comment les fleurs sont-elles organisées? A- L organisation de la plante à fleurs ACTIVITE 1 : ORGANISATION DES PLANTES A FLEURS EN FONCTION DE LEUR ENVIRONNEMENT Objectif : - Réaliser la dissection d'une fleur simple et traduire les observations sous une forme schématique simple (diagramme floral). Les fleurs ont une organisation commune en cercles concentriques ou verticilles. De l extérieur vers l intérieur, on trouve : Les pièces stériles, ayant un rôle protecteur : - Les sépales, dont l ensemble forme le calice (verticille V 1 ) - Les pétales, dont l ensemble forme la corolle (verticille V 2 ) Les pièces fertiles : - Les étamines, organes males dont les anthères contiennent les grains de pollen (verticille V 3 ) -Le pistil, organe femelle constitué par l ensemble des carpelles. Morphologiquement chaque carpelle montre 3 parties : l ovaire contenant les ovules, le style filiforme surmonté par le stigmate (verticille V 4 ) Doc. : Diagramme floral de la tulipe (3 carpelles soudés) Sépale Pétale Etamine Carpelle 1

2 B- Le contrôle du développement floral ACTIVITE 2 : CONTROLE DU DEVELOPPMENET FLORAL Objectif : - Comprendre la mise en place génétique de l organisation d une fleur La mise en place des pièces florales s effectue sous l action de gènes du développement classés en 3 groupes (A, B et C). La mutation de l un d entre eux entraîne la formation d une fleur anormale, avec modifications de la composition des verticilles. Pb : Comment la rencontre des gamètes est-elle permise chez les plantes à fleurs, compte tenu de leur organisation florale? C- La pollinisation, étape nécessaire à la rencontre des gamètes Les fleurs sont hermaphrodites : mâles et femelles, pour la plupart. Pourquoi l'autofécondation peut-elle être un désavantage? Comment éviter l'autofécondation? Comment rencontrer un partenaire quand on vit fixé? ACTIVITE 3 : LA POLLINISATION Objectif : - Mettre en évidence les relations entre une plante et un animal pollinisateur. Chez la plupart des plantes, même si la fleur porte des organes reproducteurs mâles et femelles (fleur hermaphrodite), la fécondation est croisée : les grains de pollen d une fleur sont déposés sur le stigmate d une autre fleur. Les plantes à fleurs, ayant une vie fixée, ont développé certaines adaptations favorisant la pollinisation croisée, que ce soit grâce au vent (anémogamie) ou aux insectes (entomogamie) (docs p ) - Les fleurs pollinisées par le vent sont le plus souvent de petite taille et elles émettent une grande quantité de pollen dont les grains sont petits et lisses. Leurs étamines et leur pistil sont souvent bien exposées au vent, à l extérieur des autres pièces florales. - Les fleurs pollinisées par les insectes émettent différents signaux qui attirent les insectes pollinisateurs : - Signaux visuels : corolle de grande taille et colorée, présence de marques attirant l insecte vers le cœur de la fleur. - Signaux chimiques : substances volatiles odorantes. - Signaux trophiques : nectar, pollen. Leurs grains de pollen sont assez gros et richement ornementés, ce qui facilite leur adhésion au corps des insectes qui visitent les fleurs : le pollen s accroche aux insectes lorsqu ils visitent la fleur et prélèvent les ressources nutritives (pollen, nectar). 2

3 Stigmates Transport du pollen par le vent ou par les insectes Germination du pollen Ovaire Fécondation Ovules La pollinisation implique alors une collaboration étroite entre la plante pollinisée et l insecte pollinisateur, collaboration qui est le produit d un processus de coévolution. En effet, l organisation des plantes à fleurs a évolué conjointement avec les organes des insectes permettant de repérer les fleurs et d y récupérer les ressources nutritives. L avantage sélectif est, pour la plante, une reproduction plus efficace et, pour l insecte, l accès à des ressources supplémentaires, d où une plus grande reproduction. (ex : papillon sphinx et orchidée comète) Alors que les animaux connus pour butiner le nectar des fleurs et ainsi participer à la pollinisation des plantes se classent principalement parmi les insectes (abeilles, papillons) ou les oiseaux (colibris), d autres animaux (chauvesouris, rongeurs, ) participent également à la reproduction sexuée des végétaux. L organisation florale contrôlée par des gènes de développement, et le fonctionnement de la fleur, permettent le rapprochement des gamètes entre plantes fixées. La pollinisation de nombreuses plantes repose sur une collaboration animal pollinisateur/plante, produit d une coévolution. Pb : Comment la fécondation est-elle réalisée chez les plantes à fleurs et quelles sont les conséquences? II. De la pollinisation à la dispersion des graines A- De la fleur au fruit ACTIVITE 4 : DE LA FLEUR AU FRUIT Objectif : - Comprendre les modalités de la fécondation chez les plantes à fleurs Une fois les grains de pollen sur le stigmate, un afflux d eau leur permet de germer : chaque grain de pollen développe un tube pollinique qui croit dans le style jusqu aux ovules. Le gamète mâle contenu dans le grain de pollen féconde alors l ovule. Après la fécondation, la fleur se transforme en fruit : la paroi de l ovaire forme la paroi du fruit et chaque ovule fécondé forme une graine. en 3

4 Pb : Comment les graines sont-elles dispersées? B- La dispersion des graines : la colonisation de nouveaux espaces ACTIVITE 5 : LA DISPERSION DES GRAINES Objectif : - Mettre en évidence les relations entre une plante et un animal assurant sa dissémination. Elle fait intervenir principalement le vent et les animaux. Les fruits ou les graines sont adaptées à leur mode de dissémination. (docs p ) Dans le cas d une dissémination par les animaux, les graines sont dans les fruits. Ceux-ci sont souvent charnus, colorés, odorants et riches en réserves et attractifs pour les animaux. Ces derniers les consomment et rejettent les graines dans leurs excréments ou leurs crachats (dispersion active). D autres graines dispersées par les animaux sont au sein de fruits qui adhèrent au pelage (dispersion passive). La collaboration entre un animal disséminateur et une plante est le produit d une coévolution. Avec les fruits, l animal accède à une ressource nutritive. Quant à la plante, elle est mieux disséminée dans son milieu. En effet, d une part le graine: noyau paroi du fruit: cerise transport par les animaux permet la colonisation de nouveaux terrains et d autre part le taux de germination des graines est souvent meilleur lorsque ces dernières sont passées par l appareil digestif d un animal et/ou lorsqu elles germent loin de la plante mère. Les graines dispersées par le vent sont petites, légères et peuvent posséder des dispositifs qui favorisent leur portance (dispersion passive). A l issue de la fécondation, la fleur se transforme en fruits contenant des graines. La dispersion des graines est nécessaire à la survie et à la dispersion de la descendance. Elle repose souvent sur une collaboration animal disséminateur/ plante, produit d une coévolution. 4

5 Adaptation : changement morphologique, anatomique, physiologique, comportemental ou écologique d une espèce qui lui permet de répondre plus efficacement à une situation. Co-adaptation : changements réciproques de 2 espèces qui interagissent (interactions antagonistes ou mutualistes). Co-évolution (Ehrlich et Raven, 1964) : changements évolutifs réciproques qui apparaissent chez 2 espèces qui sont en étroite interaction et qui évoluent parallèlement Les fleurs sont des organes modifiés à partir des feuilles, possédées uniquement par les angiospermes; elles apparaissent relativement tardivement dans les archives fossiles : les premières structures semblables à des fleurs remontent à 130 millions d'années, au milieu du crétacé. La fonction principale d'une fleur est la reproduction. Les fleurs constituent une importante innovation de l'évolution, qui a permis au monde des plantes d'accéder à des méthodes de reproduction entièrement nouvelles, et a amené à une importante coévolution avec les pollinisateurs. La coévolution : un article de «pour la science» : 5

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