Étude des adaptations du pollen en lien avec le mode de pollinisation

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Mathieu Grenon
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1 TP n Étude des adaptations du pollen en lien avec le mode de pollinisation Au sein des espèces à reproduction sexuée, une étape importante du cycle de vie est liée au rapprochement des gamètes. Généralement, les gamètes femelles sont peu mobiles et de taille supérieure aux gamètes mâles. Ainsi, ces derniers présentent souvent des traits permettant de maximiser les chances de rencontre du gamète femelle. Chez les angiospermes et gymnospermes, les gamètes mâles sont enfermés dans un gamétophyte mâle, le grain de pollen. Ces grains de pollen seront véhiculés par différents types de «taxis», tels que le vent ou divers animaux, pour atteindre le gamétophyte femelle dans lequel les matériels génétiques pourront fusionner. Quatre-vingt pour cent des plantes sont pollinisées par des insectes, les abeilles représentant certainement l espèce la mieux connue. Il est possible de compter jusqu à grains de pollen sur le corps d une abeille en été. Les abeilles récoltent le pollen en le triturant avec leurs pattes pour en faire des pelotes (il s agit de la principale source de protéines pour leurs larves). Il arrive parfois que les butineuses ramènent plus d un kilo de pollen dans la journée. Dans ce TP nous nous interrogerons sur l existence d adaptations particulières observables au niveau de la morphologie externe du pollen lui permettant d être transporté préférentiellement par les insectes pollinisateurs. Objectifs Identifier les adaptations des en fonction de leur mode de transport : anémogame ou zoogame (entomogame). Réaliser une mesure avec un oculaire micrométrique. Type Terrain/laboratoire Durée Mise en place de la manipulation : 15 minutes Observation : 1 heure Organisation Compter une semaine d attente pour récolter le pollen de l air

2 2 Section 4 Variation phénotypique, adaptation et évolution Période propice à la manipulation Début de l été. Il convient de réaliser cette observation au moment où la «pluie» de pollen anémogame est la plus importante. Il existe à ce sujet des calendriers de prévision de floraison par région disponible sur internet. Document disponible sur le site compagnon Tableur «Adaptation du pollen» Matériel. Pollen en pelotes (disponible au rayon diététique des supermarchés). Microscope. Oculaire micrométrique. Lame, lamelle. Vaseline. Eau distillée Protocole 1/ Pour la récupération de anémogames, déposer sur une lame une fine couche de vaseline puis exposer cette lame dans un endroit ouvert (clairière, balcon, toiture) pendant une semaine. 2/ Pour la récupération des zoogames (entomogames), prélever trois pelotes de pollen (issu du commerce) de couleur différentes puis les diluer avec un peu d eau en les mélangeant bien dans un verre de montre. Déposer une goutte sur une lame, monter entre lame et lamelle. 3/ Réaliser une première observation en positionnant votre objectif dans un endroit pris au hasard de votre lame, adapter le grossissement. 4/ Déterminer sur cette première observation le nombre de pollen présentant les caractéristiques suivantes : La classe de taille Petite taille : entre 10 et 60 micromètres ; grande taille : supérieur à 60 micromètres. Utiliser l oculaire gradué et la correspondance suivante (cf. figure 1 et tableau 1). Ainsi à l objectif 40, le pollen de petite taille sera compris entre 4 et 24 graduations (d autre moyens de calibrer l échelle sont possibles selon les équipements à disposition, par exemple un fil de pêche).

3 TP n Étude des adaptations du pollen en lien avec le mode de pollinisation 3 La présence ou l absence d ornementation développée épines, excroissances, relief (cf. figure 2). La présence ou l absence de ballonnets (cf. figure 2). Figure 1 : Graduations de l oculaire Tableau 1 : Correspondance entre l objectif utilisé et la taille d une graduation Choix de l objectif Valeur réelle en µm d une graduation Objectif X4 1 graduation =25 µm Objectif X10 1 graduation =10 µm Objectif X40 1 graduation =2,5 µm Figure 2 : Diversité des formes de pollen pollen à ballonnets pollen ornementé pollen non ornementé

4 4 Section 4 Variation phénotypique, adaptation et évolution Remplir la première colonne d échantillonnage (cf. tableau 2). 5/ Changer de zone d observation en déplaçant votre lame toujours dans le même sens (pour ne pas recompter deux fois les mêmes grains de pollen). 6/ Recommencer pour faire votre deuxième échantillonnage, etc. 7/ Observer et répertorier de cette façon entre de 50 à 100 grains de pollen différents. Remarque : l échantillonnage pour les anémogames peut nécessiter l observation de plusieurs lames en fonction de l intensité de la pluie de pollen. Tableau 2 : Fiche de relevé Trait Pollens petits Pollens gros N d observation Total obs(trait i ) Fréquence obs(trait i ) obs(traits) Pollen zoogame Total obs(traits) 100 Pollens Pollens peu Pollens à ballonnets Total obs(traits) 100 Pollens petits Pollens gros Pollen anémogame Total obs(traits) 100 Pollens Pollens peu Pollens à ballonnets Total obs(traits) 100

5 TP n Étude des adaptations du pollen en lien avec le mode de pollinisation 5 Exploitation des données Télécharger le tableur «Adaptation du pollen» (feuille «tableau vierge») sur le site compagnon : Clé d accès : 2015ST1508 Site compagnon Web ➀ Compléter le tableau 2 en calculant les fréquences pour chaque caractéristique observée pour les deux types de pollen (anémogames et zoogames). ➁ Réaliser un diagramme de vos résultats. ➂ Mettre en relation les caractéristiques des et les modes de pollinisation. Exemple de résultats Télécharger le tableur «Adaptation du pollen» (feuille «exemple de résultats») Site compagnon Web Figure 3 : Fréquences des caractéristiques morphologiques des zoogames (entogames) fréquence des caractéristiques observées pour les zoogames 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 petits gros peu à ballonnets taille ornementation

6 6 Section 4 Variation phénotypique, adaptation et évolution Figure 4 : Fréquences des caractéristiques morphologiques des anémogames fréquence des caractéristiques observées pour les anémogammes 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 petit gros peu à ballonnets taille ornementation Les anémogames sont globalement de petites tailles, peu, et certains possèdent des ballonnets. Ces adaptations facilitent le transport par le vent. Les zoogames sont souvent de plus grosse taille et sont. Ces adaptations permettent au pollen une meilleure adhérence au niveau des poils de l animal pour en faciliter le transport. Pour aller plus loin Il est possible de terminer avec une ouverture sur la paléopalynologie, discipline scientifique, qui permet de retracer l histoire des environnements/climats en analysant des récoltés dans des carottes de sédiments. Cette démarche est possible car : la paroi des grains de pollen, constituée de sporopollénine, est extrêmement solide ; elle résiste aux agressions extérieures ; les ont des caractéristiques suffisamment différentes (taille, ornementation) pour reconnaître généralement jusqu à l espèce. Les cortèges d espèces végétales variant en fonction du climat et des conditions édaphiques, il est possible de comprendre l histoire d un site d étude en observant les déposés.

7 TP n Étude des adaptations du pollen en lien avec le mode de pollinisation 7 On peut aussi : préparer à l avance des préparations de pollen anémogames (noisetier, cyprès, graminées ) ; comparer les adaptations des fleurs anémogames et entomogames (fleur hermaphrodites, production de nectar, taille de la fleur, présence de pétales) cf. tableau 3 ; étudier en parallèle la forme de la patte de l abeille avec ses corbeilles à pollen ; étudier les préférences visuelles des polinisateurs en plaçant des pièges à assiettes colorées a un mètre du sol, en faisant varier les couleurs et en comparant les communautés de pollinisateurs capturés. Tableau 3 : Caractéristiques des plantes anémogames et zoogames Caractéristiques % des plantes présentant ces caractéristiques Anémogames Entomogames Fleurs hermaphrodites 26% 80% Production de nectar 10% 81% Fleur de taille inférieure à 1 cm 94% 64% Le saviez-vous? L anémogamie concerne 20 % des espèces florales. Les plantes anémogames compensent l absence de pollinisateurs par une grande production de pollen. Par exemple, un pied de maïs donne 50 millions de grains de pollen et seul 1 grain sur sera utilisé pour la fécondation. Les fleurs femelles des plantes anémogames possèdent des stigmates collants (noyer) ou plumeux et longs (Poaceae). Les plantes anémogames sont souvent sans pétales, comme les chênes et les orties. Dans la zoogamie, le vecteur est un animal, souvent un insecte. Ces interactions mutualistes plantes/insectes favorisent les phénomènes de co-évolution : un seul type d insecte pourra polliniser un seul type de plante. Bibliographie / sitographie (site du musée du miel de Gramont, Tarn-et-Garonne) Journal La hulotte, n 28/29 (numéro spécial «Mouche à miel»)

8 8 Section 4 Variation phénotypique, adaptation et évolution Les écologistes de l Euzière, «En quête d insectes» : 6 pattes pour conquérir le monde, Écolodoc 2, mai (cours de biologie et géologie, L1 à M1)

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