Correction TP 7 : L organisation de la plante et ses relations avec le milieu (TP multiposte : groupes de 4 élèves qui se répartissent sur les 4 postes une fois chaque poste travaillé, un bilan sera établi par poste puis restitué au groupe Bilan global sous forme de schéma fonctionnel de la plante, individuel ou par groupe, qui intègrera une comparaison des rapports poids/surfaces d échange d un animal et d une plante type) Poste 1 : Relations plante/sol Poste 2 : Relations plante/air Poste 3 : tissus conducteurs Poste 4 : mécanismes protecteurs Chez un mammifère, les échanges de matière avec l environnement se font principalement au niveau des poumons (100 m 2 ) et de la paroi intestinale (200 m 2 : exemple d un homme de 70 kg, 1m75). Chez la plante, la vie fixée implique elle aussi des surfaces d échanges et des adaptations. Lesquelles? Rappel nutrition des plantes : la photosynthèse est réalisée dans les cellules chlorophylliennes à partir du CO 2 atmosphérique directement absorbé par les feuilles et de l eau et des sels minéraux apportés par la sève brute issue du sol via les racines. Elle conduit à la production de matière organique redistribuée à tous les organes sous forme de sève élaborée. Poste 1 : Relations plante/sol Montrer comment l organisation de l appareil racinaire contribue à favoriser les échanges plante-sol. Au niveau des radicelles les plus fines, on observe une zone munie de poils, la zone pilifère. 1- Mesurer la masse de vos plantes. 8 grammes (benoite) 2- Afin de MEV le rôle des poils de la zone pilifère, exploiter l expérience suivante (la racine d une plantule d arabette est mise au contact d un colorant rouge. a : 5 minutes après exposition, b : 30 minutes après exposition) On voit que le rouge neutre est d abord visible dans les poils absorbants puis après 30 minutes, dans le cylindre central de la racine. La zone pilifère a donc pour rôle d absorber la solution du sol. 3- Préparation et observation microscopique d un poil absorbant : montrer que le poil absorbant est issu d une unique cellule végétale (schéma attendu)
4- Surface d échange sol/plante : A l aide des données suivantes, estimer cette surface pour un plan de seigle. Les résultats seront comparés à ceux de F. Hallé (extrait de son livre «Eloge de la plante») afin de les critiquer Données (valeurs moyennes): poils absorbants = cellules de 0,7 mm de long et 13,5 m de diamètre. Un plant de seigle (100 g) comporterait environ 1 milliards de ces poils. Surface d un cylindre = périmètre x hauteur soit pour 10 9 poils : = pi x 13,5 x 10-6 x 7 x 10-4 m 2 = 296,8 x 10-1 m 2 = 29,7 m 2 Résultat inférieur s d un rapport 20 à celui de Hallé qui évoque la difficulté d une telle estimation. Pour notre plante 10 fois moins massive que le plan de seigle, on peut estimer à 3 m 2 sa surface d échange avec le sol. Poste 2 : Relations plante/air Montrer comment l organisation de l appareil aérien favorise les échanges plante-air 1- Mesurer la masse de vos plantes. 8 grammes 2- Calcul de la surface foliaire A l aide du matériel disponible (caméra numérique, fiche méthodologique MESURIM) mesurer la surface totale des feuilles de votre plante. On compte environ 10 cm 2 soit 10-3 m 2 3- Estimation surface d échange air/plante : en s appuyant sur l extrait du livre de F. Hallé «Eloge de la plante», retrouver le rapport qu il estime entre la surface foliaire et la surface de contact réelle air/plante. Hallé estime que la surface réelle d échange air/plante est 30 fois supérieure à la surface foliaire. Justifier ce rapport en s appuyant sur un schéma réalisé à partir de l observation microscopique d une coupe de feuille (lame du commerce) (légendes : Nathan TS p 99) On voit que la feuille présente un tissus lacuneux, le parenchyme lacuneux ou aérifère en relation avec l atmosphère par des ouvertures, les stomates. C est la surface interne de ce tissus qui constitue la réelle surface d échanges plante/air. Parenchyme palissadique Parenchyme lacuneux Stomate Cuticule Estimez alors cette surface d échange. 3.10-2 m 2
Poste 3 : tissus conducteurs Montrer comment l organisation des tissus conducteurs (xylème et phloème) permet l approvisionnement des feuilles en sève brute et la redistribution de la sève élaborée par celles-ci à toute la plante. CT racine de polypode colorée au carmin aluné: Vaisseaux des tiges : Xylème (vaisseaux conducteurs de la sève brute = parois lignifiées de cellules mortes : coloration bleue-verte) + Tubes criblés du phloème (vaisseaux conducteurs de la sève élaborée = cellules vivantes à paroi purement cellulosique : coloration rose) =faisceau conducteur Zoom d un faisceau conducteur Schéma d interprétation : 1 : épiderme. 2 : phloème. 3 : xylème. 4 : faisceau conducteur. 5 : écorce. 6 : moelle.
Tige de céleri branche trempée dans du bleu de méthylène : en coupe transversale (trempée dans du rouge neutre): Vaisseaux du xylème contenant le rouge neutre CT de tige de dicotylédone ligneuse (arbre : exemple du tilleul) Les tissus conducteurs se différencient en tissus secondaires qui sont produits chaque année et forment des cernes caractéristiques CT de feuilles : Les faisceaux conducteurs forment un système continu de transport des sèves des racines jusqu aux feuilles et inversement
Poste 4 : mécanismes protecteurs Montrer comment les plantes se défendent contre les agressions du milieu En s appuyant sur le matériel disponible, sur les documents suivants et sur les documents p 96-97, montrer différentes adaptations développées par les plantes pour se protéger des agressions du milieu. Dissection bourgeon ou bulbe : mise en évidence des dispositifs de protection (propolis, écailles, bourre ) Observation de la disposition des stomates (ouvertures contrôlant la communication entre air externe et atmosphère interne des feuilles : comparaison face supérieure et inférieure de l épiderme de poireau) Epiderme de la face inférieure d une feuille de poireau Ostiole + 2 cellules de garde = un stomate Epiderme de la face supérieure d une feuille de poireau On observe moins de stomates Observation de coupes de feuille d oyat. L oyat est une des rares plantes à supporter la sécheresse des dunes (photo ci-contre). L observation de coupes de ses feuilles révèle une structure particulière qui change de forme selon l humidité :
Montrer comment la structure de la feuille d oyat contribue à la résistance de la plante à la sécheresse (observation, schéma, texte explicatif). Epiderme interne (présence de stomates et de poils) Epiderme externe (dépourvu de stomates) L absence de stomate sur l épiderme externe oblige les échanges gazeux à passer par la face interne qui en milieu sec est repliée sur elle-même. Ainsi, la perte d eau est limitée. Schéma fonctionnel montrant les adaptations de la plante à la vie fixée source : banque de schémas, Académie de Dijon