CONNAITRE LA PLANTE ET SON MILIEU DE VIE 1
A. BIOLOGIE DES PLANTES A1 Qu est ce qu une plante? A2 Les organes de la plante A3 Les organes souterrains A4 Les feuilles, usines à gaz A5 Comment les plantes grandissent? A6 Comment les plantes se reproduisent? A7 Comment les plantes se défendent-t-elles? A8 Les adaptations des plantes à leur environnement Les différentes illustrations, photos et documents insérés dans ce cours sont extraits d ouvrages, documents et sites internets dont les références sont précisées en page 47. 2
A4 Les feuilles, usine à gaz A40 Morphologie et anatomie de la feuille A41 La photosynthèse A42 La respiration A43 La sève élaborée A44 La transpiration
A4 Les feuilles, usine à gaz 4
A40 Morphologie et anatomie de la feuille 5
QU EST CE QU UNE FEUILLE? (1)FEUILLE n. f. XII e siècle, fueille, foille. Issu du pluriel du latin folium, «feuille d'arbre». I. BOT. 1. Organe végétal, généralement mince et plat, naissant d'un bourgeon à l'extrémité ou sur le côté d'une tige, et présentant, selon les espèces, une grande variété de formes. Feuille crènelée, dentelée, lobée. Le limbe, les nervures, le pétiole d'une feuille. Feuille simple, dont le limbe est fait d'une seule pièce. Feuille composée, formée de plusieurs folioles attachées à un pétiole commun. Les feuilles du marronnier sont composées, celles du chêne sont simples. Feuilles opposées, feuilles alternes. Feuilles conjuguées. Des arbres à feuilles persistantes, à feuilles caduques. La chute des feuilles. Un feu de feuilles sèches. Des feuilles mortes. Couleur feuille-morte, voir Feuille-morte. Une feuille de tabac, de salade. Une infusion, une décoction de feuilles de menthe. SYLVIC. Bois de deux feuilles, de trois feuilles, bois de deux ans, de trois ans. Expr. Trembler comme la feuille (vieilli), comme une feuille, trembler violemment de peur, de froid, etc. Il s'en ira avec les feuilles (vieilli), il ne semble pas pouvoir survivre au prochain automne. Fam. Avoir les oreilles en feuilles de chou, larges et très décollées. Titre célèbre : Les Feuilles d'automne, recueil de poèmes de Victor Hugo (1831). 2. Se dit des folioles ou des bractées de certaines plantes. Un trèfle à quatre feuilles. Les feuilles d'un artichaut. Abusivt. Pétale. Une feuille de rose. 6 Ref 1 Dictionnaire de l Académie Française
QU EST CE QU UNE FEUILLE? La feuille est l'organe spécialisé dans la photosynthèse chez les végétaux supérieurs. Elle est insérée sur les tiges des plantes au niveau des nœuds. À l'aisselle de la feuille se trouve un bourgeon axillaire. C'est aussi le siège de la respiration et de la transpiration. Les feuilles peuvent se spécialiser, notamment pour stocker des éléments nutritifs et de l'eau. Pour accomplir son rôle, une feuille est généralement formée d'une lame plate et fine, le limbe, qui lui permet d'exposer à la lumière un maximum de surface. Mais il existe aussi des feuilles transformées, pour lesquelles le limbe est très réduit (elles sont transformées en vrilles, écailles sur les bourgeons, épines,...) 1. Ref 2 Wikipedia 7
QU EST CE QU UNE FEUILLE? Définition (Larousse 1984) : Organe végétal chlorophyllien fixé le long d une tige ou d un rameau, et dont la partie plate et large, appelée Limbe, contient de nombreux vaisseaux, groupés en nervures.
QU EST CE QU UNE FEUILLE? : Ce qu il faut retenir! La feuille est un organe spécialisé, fondamental ches végétaux supérieurs, qui prend généralement la forme d une lame plate et fine, le LIMBE! La feuille naît d un BOURGEON et s insère, à l extrémité ou sur les côtés d une TIGE! La feuille est un capteur d énergie lumineuse et un laboratoire de synthèse, siège de la transformation de la sève brute! Ainsi ont lieu dans la feuille les processus métaboliques indispensables à la vie des plantes : - La PHOTOSYNTHESE - La RESPIRATION - La TRANSPIRATION! La feuille prend une grande variété de forme, de taille, de teinte, de texture et d ornementation 9
Le bourgeon est à l origine de la feuille! Le bourgeon est l organe de survie des tissus de croissance 10
Le bourgeon est à l origine de la feuille Ref 3 Donc le bourgeon contient : - un embryon de tige - les futures feuilles - éventuellement des fleurs Protégés par des écailles et un duvet 11 Il peut être : -Bourgeon végétatif -Bourgeon floral -Bourgeon mixte (contenant feuilles et fleurs)
MORPHOLOGIE DE LA FEUILLE LIMBE A la base de la feuille se trouve un BOURGEON AXILAIRE La feuille s insère sur la TIGE La feuille est attachée à la tige par le PETIOLE La feuille s insère sur la tige au niveau d un NOEUD 12
MORPHOLOGIE DE LA FEUILLE : LE PETIOLE PETIOLE Le PETIOLE (du latin pétiolus : petit pied) relie le limbe à la tige, il est plus ou moins large, cylindrique, en gouttière, rond ou plat Le pétiole contient les vaisseaux conducteurs de sève Le pétiole peut être élargi, jusqu à remplacer la feuille dans son fonction, on parle alors de phyllode Lorsqu une feuille ne possède pas de pétiole, elle est dite SESSILE 13
MORPHOLOGIE DE LA FEUILLE LIMBE Le LIMBE d'une feuille désigne la partie de cet organe situé à la suite du pétiole. Il est en général très étalé, et comporte de nombreuses cellules photosynthétiques, car c'est un organe particulièrement adapté à la capture de l'énergie lumineuse. Le limbe est parcouru nervures qui constituent le système conducteur des sèves et la charpente de la feuille 14
MORPHOLOGIE DE LA FEUILLE NERVURES LIMBE Le limbe est parcouru de nervures qui constituent le système conducteur des sèves et la charpente de la feuille Le pétiole et la nervure centrale constituent le rachis de la feuille 15
ANATOMIE DE LA FEUILLE En interne, la feuille contient tous les tissus et éléments nécessaires aux fonctions métaboliques : photosynthèse, respiration, transpiration. On distingue plusieurs types de tissus, qui selon leur position dans la feuille, assurent des fonctions spécifiques.! Tissus de revêtement sur la face supérieure inférieure : captent les rayons du soleil, protège la feuille des parasites et de l environnement, évacue la vapeur d eau de la transpiration! Tissus médians : composent la partie interne de la feuille et assurent son soutien, assurent la photosynthèse, stockent les produits du métabolisme, assurent le transport des sèves! Tissus de revêtement sur la face inférieure : permettent les échanges avec l extérieur en captant le CO2 et l O2, émettent des substances chimiques de protection 16
ANATOMIE INTERNE DE LA FEUILLE EPIDERME NERVURES Xylème : transport de la sève brute Phloème : transport de la sève élaborée CUTICULE PARENCHYME PALISSADIQUE PARENCHYME LACUNEUX CUTICULE EPIDERME 17 STOMATES
CUTICULE PARENCHYME PALISSADIQUE Reçoit les rayonnements solaires Emet de la vapeur d eau Barrière physique et biochimique contre les parasites Contient les chloroplastes, Assure la photosynthèse PARENCHYME LACUNEUX Stocke les produits de la photosynthèse NERVURES Assure le transport des sèves et le soutien du limbe EPIDERME Rôle de protection Epiderme inférieur : ponctué de stomates, qui assurent les échanges avec l atmosphère Emission de substances chimiques 18
COMPOSITION CHIMIQUE DE LA FEUILLE La feuille est principalement composée de 3 molécules : - la pectine - la cellulose - la lignine. Ces composants sont de grandes molécules chimiques «emprisonnant» de nombreux éléments minéraux tels que calcium, potassium, sodium, magnésium, soufre, phosphore. Les feuilles contiennent également de la chlorophylle (pigment vert), des nutriments (glucides, lipides, protides) des vitamines, des acides aminés, des composés aromatiques complexes. Ces éléments donnent à la feuille des propriétés qui lui permettent de se protéger contre les parasites et maladies. Lors de la décomposition des feuilles en humus, ces éléments minéraux sont relâchés dans le sol et contribuent à son amélioration. 19
A41 La photosynthèse 20
Qu est ce que la photosynthèse? La photosynthèse (grec!"# ph$s, lumière et %&'()%*# s!nthesis, composition) est un processus bioénergétique fondamental qui permet aux plantes de synthétiser dans la feuille de la matière organique en exploitant la lumière du soleil. La photosynthèse est l un des plus anciens processus biogéochimiques de la terre. C'est aussi le plus important. Elle fournit la quasi totalité de la matière organique et de l'énergie nécessaires à l existence des écosystèmes de la planète. Toutes les plantes terrestres et toutes les algues ainsi que certaines bactéries se servent de la photosynthèse. Objectif pour la PLANTE : Produire en autonomie les éléments nécessaires : - à sa croissance, - à sa reproduction, - à sa survie 21
Où se déroule ce processus? Il a lieu principalement dans les feuilles La photosynthèse se déroule dans le parenchyme palissadique, dans la cellule végétale, au coeur des chloroplastes, (voir chapitre A13, diapo 12), 22 Ref 8
Comment ça marche?! Au cours de la photosynthèse, les feuilles captent la lumière du soleil, Oxygène! Tandis que de l eau et des sels minéraux sont acheminés dans les feuilles sous forme de sève brute! Et que du gaz carbonique est absorbé dans l air!l eau et le gaz carbonique sont transformés grâce à l énergie du soleil en glucose et en différentes substances organiques! Une grande quantité d oxygène est également produite et rejeté dans l atmosphère Gaz carbonique! Le glucose sera ensuite acheminé et utilisé dans toute la plante pour différentes fonctions Gaz carbonique Sève brute 23
Le mécanisme en images Ref 8 24
En RESUME : AIR SOL PLANTE SORTIE ENTREE GLUCIDES SEVE BRUTE EAU NUTRIMENTS SUBSTANCES CHIMIQUES SEVE ELABOREE SELS MINERAUX EAU OXYGENE DECHETS GAZ CARBONIQUE 25
BILAN CHIMIQUE DE LA PHOTOSYNTHESE + EAU (6 H₂0) GAZ CARBONIQUE (6 CO₂) GLUCIDES (C₆H₁₂0₆) + OXYGENE (6 0₂) 26
Que deviennent les produits de la photosynthèse? La plante, lors de la photosynthèse produit du Glucose qui sera synthétisée par la suite dans les différentes organites des cellules pour : Assurer la croissance annuelle Fabriquer des hormones Fabriquer des substances de protection : les métabolites secondaires Etre mis en réserve Production par les feuilles de Matière Organique : - Chez le Hêtre = 0,1 à 0,12 mg par cm2 de surface foliaire et par heure d éclairement 27
A42 La respiration 28
Qu est ce que la respiration végétale? La respiration végétale est le processus de respiration qui a lieu dans une plante. Elle se traduit par des échanges gazeux Elle a lieu dans les cellules des feuilles, au niveau des MITOCHONDRIES (voir chapitre A13, diapo 14) Il existe 2 types de respiration : 1. la respiration permanente assurée par la chaîne respiratoire située dans la membrane des mitochondries, qui se déroule de jour comme de nuit 2. la photorespiration qui se déroule uniquement en présence de lumière, est intimement liée à la photosynthèse. 29
! Le processus de respiration se traduit par : - une consommation d OXYGENE - un rejet de GAZ CARBONIQUE. SORTIE ENTREE GAZ CARBONIQUE OXYGENE AIR 30
Intérêts de la photorespiration La photorespiration intervient dans la fabrication de l énergie - appelée ATP - nécessaire à la synthèse de nombreuses molécules organiques, en captant l OXYGENE de l air et se utilise le glucose produit lors de la photosynthèse. Cette énergie ATP est ensuite utilisée dans les différentes organites de la cellule. Pour synthétiser les sels minéraux captés par les racines Et les transformer en diverses molécules organiques : celllulose, hormones végétales (auxines...), enzymes, lignine, lipides, tanins, résines... 31
A43 La sève élaborée 32
De quoi la plante a-t-elle besoin pour fabriquer de la sève élaborée?! De Sève brute : surtout de l EAU, absorbée dans le sol par les racines! Des Photons de lumière, émis par le soleil! De Gaz carbonique (CO2) absorbé dans l atmosphère! De quelques molécules de Glucose Ref 8 33
Quels sont les produits issus de la photosynthèse? Sont issus de la transformation de la sève brute lors de la Photosynthèse dans les feuilles Contient des éléments organiques synthétisés, à partir du GLUCOSE produit à l issue de la photosynthèse et de la respiration cellulaire, et des sels minéraux absorbés - du Sucre sous différentes formes (glucose, saccharose, fructose, amidon) - de la cellulose - des protides de constitutions - des nutriments de réserves - des hormones végétales - des substances chimiques de défense et de protection - quelques substances minérales 34
Etat des substances organiques contenus dans la sève élaborée Le Glucose subit plusieurs synthèses successives : En substances organiques En Saccharose En Amidon En Cellulose En Lignine En substances chimiques En alcools En acide organiques En protéines Les sels minéraux associés à la synthèse du glucose sont transformés : En nitrates En Ammoniac En acides aminés
Ref 10
Les métabolites secondaires Utilisées par la plante pour lutter contre les attaques parasitaires et les ravageurs Ce sont : - des Terpènes (produits par les conifères) - des Phénols (antioxydants utilisés lors de la compartimentation) - des Esters (produits par les plantes aromatiques) - des Oxydes - des Cétones - des Aldéides Ref 12 37
333 Description des sèves qui circulent dans le tronc Les hormones Utilisées par la plante pour effectuer ces processus de croissance, d allongement, de floraison 38 Ref 5
Circule depuis les feuilles, dans toute la plante vers les organes appelés organes puits : les organes en croissance, les organes de réserves, les racines 39
A44 La transpiration 40
b Processus de la TRANSPIRATION La transpiration foliaire est un processus indissociable de la photosynthèse qui permet d approvisionner les chloroplastes en eau. Rôles de la transpiration : Acheminer l eau et les nutriments jusqu aux feuilles Réguler les flux de sève en fonction des besoins des plantes et des conditions de climat Limiter l échauffement des feuilles 41
Où a lieu de la transpiration? La transpiration a lieu dans les feuilles au niveau des STOMATES Les STOMATES sont placés sur la face inférieure des feuilles, ce sont des ouvertures rétractables vers l extérieur Nombre de stomates au mm2 : - Fagus sylvatica - Hêtre : 200 - Tilia platiphyllos - Tilleul : 300 - Hedera helix - Lierre : 300 42
La transpiration et les échanges gazeux ont également lieu grâce aux lenticelles, qui sont réparties sur l écorce du tronc, des branches et rameaux de nombreux arbres 43
Les stomates permettent : Les échanges gazeux entres les cellules de la feuille et l atmosphère L évaporation de l eau en excès Texte Les stomates se ferment sous l effet des contraintes climatiques (sécheresse, vent) pour éviter une perte en eau trop importante. Un arbre transpire 99 % de l eau qu il absorbe : - les stomates évaporent 90 % de l eau - la cuticule supérieure évapore 9 %,. 44
L évaporation se fait surtout par les stomates (90%)! Si les stomates sont fermés ==>! pertes d eau MAIS manque de CO 2 pour la photosynthèse.! Si les stomates sont ouverts ==> " pertes d eau MAIS permet l entrée de CO 2 dans la feuille et donc la photosynthèse. 45
Références et Bibliographie (1) Dictionnaire de l académie française (2) Encyclopédie WIKIPEDIA (3) Gilles Bourbonnais, CEGEP Ste Foy (4) Connaître les arbres, B Fischesser, Bordas (5) Introduction à la botanique, G Ducreux, Belin (6) Jardin, création - entretien, JC Pamelard, Mat éditions (7) Les racines, C. Drénou, IDF (8) Internet - non identifié (9) Documents et sources personnels, support de cours, photographies - GL (10) Les bases de la production végétale, le SOL, D Soltner - STA (11) La forêt redécouverte, C Leroy - Belin (12) Les soins naturels aux arbres, Eric Petitot - Edition de Terran 46