Transcript plante

Thème 1
La Terre dans l'Univers, la vie,
l'évolution du vivant
Partie 1-A : Génétique et évolution
Chapitre 1-A-5 : Les relations entre
organisation et mode de vie, résultat
de l’évolution Exemple de la vie fixée
chez la plante
Les Angiospermes ont une organisation fonctionnelle en
relation avec les exigences d’une vie fixée en relation avec
deux milieux : l’air et le sol.
Quelles sont les caractéristiques
de la plante qui lui permettent de
se développer et de se reproduire
dans un milieu variable au cours
du temps ?
I - ORGANISATION FONCTIONNELLE
DE LA PLANTE
• Appareil végétatif = ensemble des structures
bâtissant un organisme et assurant ses fonctions
vitales hors reproduction.
• Tige : organe à symétrie radiale qui porte feuilles et
bourgeons, et à croissance indéfinie.
• Bourgeon : tige embryonnaire pouvant donner une
tige feuillée par croissance.
Pour se développer une plante doit prélever des ions
minéraux et de l'eau au niveau du sol et du CO2 dans
l’atmosphère.
Quelles sont les structures d'échanges entre le
sol, l'atmosphère et la plante ?
A - LES ÉCHANGES AVEC L’ATMOSPHÈRE
(TP)
Ils ont lieu principalement au niveau des feuilles.
1. Structure générale de la feuille
Feuille : organe à symétrie bilatérale porté
latéralement par la tige, et à croissance finie.
Feuille = limbe + pétiole.
CT du limbe différents types de tissus
Coupe transversale de feuille et schéma d’interprétation
La feuille :
• Grande surface / volume
Réceptrice de lumière + lieu d’échanges
gazeux avec l’atmosphère (CO2, O2, H2O)
• Atmosphère interne importante (lacune
- chambre sous-stomatique – stomate –
atm)
• Spécialisée dans la photosynthèse +
siège de la transpiration
2. Organisation et fonctionnement des stomates
a) Histologie :
Stomates sur la face inf.
d’une feuille de Lierre
(MP, x400)
Stomate (fermé) en CL
Chez les plantes aériennes, les stomates
sont en majorité sur la face la moins
éclairée ce qui limite l’évaporation.
(inexistants sur les faces immergées des
feuilles des plantes aquatiques)
b) Fonctionnement des stomates :
Analyse du graphe « Variations de l'ouverture des stomates
et de l'incorporation de CO2 chez une plante au cours d'une
journée d'été ensoleillée »  TP
Les deux courbes dont corrélées :
 les stomates sont à leur max d’ouverture pdt
les heures les + éclairées mais se ferment
partiellement quand trop chaud.
 sur le graphe donnant la qté de CO2 intégré
dans la matière organique (= Intensité de la
PS), même allure avec deux max
d’incorporation du CO2 : vers 13h puis vers
17h (20 ng/cm²/s).
Les stomates :
Permettent échanges gazeux
indispensables à la respiration (24h/24)
et à la PS (le jour)
Modifications ouverture  adaptation
aux variations de luminosité et de
température.
3. Les cellules chlorophylliennes, siège de la
photosynthèse (rappel de 2de)
B – DES ÉCHANGES AVEC LE SOL
1. L’appareil racinaire
Racine :
organe à symétrie radiale
ne portant jamais de feuilles
à croissance indéfinie.
Racine principale = dvpt de la racine embryonnaire
Racines latérales (= secondaires) = ramifications.
La morphologie de l’appareil racinaire n’est pas uniquement
déterminée génétiquement, elle est souvent modifiée par des
facteurs environnementaux comme l’humidité, la
température et les propriétés du sol…
Différents types de racines :
a : pivotante (Giroflée)
b : tubéreuse (Carotte)
c : fasciculée (Blé)
Il existe de nombreux cas particuliers de racines
Pneumatophores (Palétuvier Avicennia)
Racines échasses de Palétuviers Rhizophora
dans la mangrove
Racine-ventouse du Gui
Racine crampon du Lierre
Racines-lianes
Racines aériennes
(Phalaenopsis sanderiana)
Racines-contreforts (Fromager)
Ce sont aussi des
fromagers qui
envahissent les
vestiges d’Angkor…
Sources :
http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/arbres/
gui.htm
http://floranet.pagespersoorange.fr/gene/botagen/gen2.htm
http://www.futurasciences.com/fr/doc/t/botanique/d/lesplantes-parasites_481/c3/221/p1/
2. La zone pilifère (TP7)
Dessin de l'appareil racinaire d'une graines de
céréale germée :
Détails de la zone pilifère en MP (à droite schéma d’une CT) :
Source : Dossier Futura-Sciences histologie-anatomie-vegetale
Poil absorbant :
prolongement filamenteux d'une cellule
épidermique
Longueur : qqs mm ; diamètre : 12 - 15 µm
Paroi cellulaire fine et perméable  eau +
substances du sol peuvent pénétrer dans la
vacuole.
La zone pilifère est renouvelée au fur et à mesure
que la racine s'allonge : les poils supérieurs
disparaissent et de nouveaux apparaissent à une
distance constante de l'extrémité de la racine.
http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/racine/anim-poil1.htm
http://www.youtube.com/watch?v=0VJaoV7FJHA de 4’20 à 4’54
L’appareil racinaire :
- assure l’ancrage de la plante dans le sol et
l’absorption minérale
- grâce aux nombreuses ramifications des
racines mais SURTOUT aux millions de poils
absorbants qui constituent une énorme
surface d’échanges entre la plante et le sol
par rapport à la taille de la plante
Pour un plant de seigle par exemple, la surface de
contact avec le sol est de l'ordre de 400 m²
Les poils absorbants prélèvent de l'eau et des éléments minéraux
dans le sol. Les feuilles constituent le principal lieu de la
photosynthèse.
Comment se réalise la circulation des
différentes substances (produits de la
photosynthèse, eau, substances minérales...)
dans la plante ?
C- LA CIRCULATION DES SÈVES DANS LA
PLANTE (TP)
1. Deux types de sèves
Analyse du tableau 1 : composition des sèves :
Sève brute = eau + ions minéraux (> 99% eau )
Sève élaborée = eau + ions minéraux + moléc. orga
La sève brute transporte l’eau + ions minéraux,
puisés dans le sol.
La sève élaborée transporte les produits de la PS.
2. Les tissus conducteurs
Phloème : circulation sève élaborée (descendante)
composé de tubes criblés = cellules allongées,
vivantes mais ayant perdu leur noyau, dont les
cloisons transversales sont perforées (au-travers
desquelles circule la sève).
2. Les tissus conducteurs
Xylème : circulation sève
brute (ascendante)
• Vaisseaux constitués de
cellules mortes aux parois
longitudinales épaissies
par dépôts de lignine.
• Les Angiospermes ont des
vaisseaux parfaits,
dépourvus de paroi
transversale.
• Ils sont annelés, spiralés,
réticulés (cf TP8)
CT tige de clématite
xylème
Un faisceau
conducteur
phloème
CT tige Renoncule – détail d’un faisceau
Ext
Phloème
Xylème
Int
Conclusion
Schéma de
synthèse de
l'organisation
d’une plante à
fleurs et des
échanges avec
le milieu
(Nathan)
A part les Ents, les plantes peuvent difficilement changer de place
quand les conditions environnementales changent ou quand des
prédateurs rôdent…
Comment les plantes se défendent-elles ?
II. LES STRATÉGIES DÉFENSIVES
DES PLANTES
Selon le biotope, les plantes sont soumises à des
variations saisonnières +/- importantes, des
amplitudes thermiques phénoménales entre jour
et nuit, un climat particulièrement chaud et sec
ou glacial, un sol pauvre, une luminosité
variable… et tout ceci sans compter moult
prédateurs voraces prêts à tout pour profiter de
ces pauvres créatures douces et vulnérables…
Vulnérables ?
C’est ce qu’on va voir !
A – ADAPTATION AUX CONDITIONS
ENVIRONNEMENTALES
Ex 1 - Adaptation à l’altitude
• Conditions hivernales dures
• Période de végétation courte
• Fortes amplitudes thermiques jour/nuit et été/hiver
• Sols arides
• Vent desséchant
 Il faut résister !
Joubarbe des montagnes - 1300m
Sentier du Lac de l’Eychauda - Hautes Alpes
Fleurs regroupées au
sommet
Tige 15 -20 cm
Feuilles supérieures :
alternes, semblables à des
coussinets rougeâtres
recouverts d'un duvet de
poils
Feuilles basales: en forme
de coussinets regroupés,
poilues sur les deux faces
À 2 400 m env., amplitudes thermiques journalières et
saisonnières + fortes. Taille réduite  moins de prise au vent et
au froid
Sentier du Lac de l’Eychauda - Hautes Alpes
Campanules
Forêt du Massacre - Jura (1 200 m)
Col de l’Izoard - Hautes Alpes (2 360 m)
Couleurs vives
Rhododendron
ferrugineux
(Chamonix)
Gentiane champêtre
(col de La Faucille)
Linaire des Alpes
(lac de l’Eychauda)
Bouton d’or
(Chamonix)
Adaptation morpho-anatomique : forme des feuilles
Ex. Conifères : feuilles réduites en aiguilles, stomates enfoncés
Ok, ok !
Mais c’est un
exemple
d’adaptation
Attention ! Les
Conifères ne sont pas
des Angiospermes !
Epicéa (Picea abies) – Forêt de La Pesse - Jura
Adaptations des plantes aux milieux froids - Résumé
• Plantes de petite taille, forme en coussinets
• Feuilles fines ou en forme d'aiguille, recouvertes de
duvet ou de substance cireuse
• Modifications physiologiques (ex. cycle de vie sur 2
années pour pallier à la croissance lente due au
milieu et à la courte saison estivale)
• Grandes fleurs pour mieux attirer les insectes
pollinisateurs
• Couleurs vives dues aux pigments qui protègent des
UV (de plus en plus forts à mesure que l'on monte en
altitude et néfastes à la croissance)…
Ex 2 - Adaptations des plantes aux milieux secs
Milieux très secs peuvent l’être :
• au niveau du sol (sols sableux, sols salés de
bord de mer…)
• à cause du climat (climat méditerranéen,
déserts…)
 développement d’adaptations
morphologiques et/ou physiologiques très
particulières
Plantes xérophiles = capables de subsister avec
de faibles quantités d’humidité
1. Optimisation de la capacité à absorber
l’eau
2. Limitation des pertes d’eau dues à la
transpiration
3. Stockage de l’eau
Optimisation capacité d’absorption de l’eau
Racines
Très longues
jusqu’à la nappe
phréatique
(acacias,…)
Étendues horizontalement sur une
grande superficie, près de la surface
 absorbe la moindre goutte de
pluie ou de rosée / brouillard (ex
Dragonnier)
Volume racinaire >> vol parties aériennes (3,5 à 6 fois)
Limitation des pertes d’eau dues à la transpiration
Dures,
vernissées
Ecailles
protectrices
(bourgeons)
Feuilles
Enroulées sur
elles-mêmes
Ex Oyat
Fines
Epines
Ex. Cactées
Stomates protégés au
fond de cryptes (Laurier
rose, ci-contre)
ou grâce à des feuilles
enroulées (ex Oyat).
les poils réduisent les
échanges avec
l’extérieur et l’action des
vents asséchants.
Le stockage de l’eau
Succulence : formation de tissu
charnus capables d’emmagasiner
des réserves d’eau.
Ex : Cactacées, Euphorbiacées,…
Jardin de cactus de Lanzarote
Jardin de cactus de Lanzarote
Se faire toute petite… ex. Lithops
http://www.britannica.com/EBchecked/media/30912/Lithops
Adaptations des plantes aux milieux secs - Résumé
• développement d'un système racinaire de surface qui
permet de capter l’eau avant qu'elle ne s'infiltre dans le sol.
• développement d'un système racinaire profond
permettant de s'approcher de la nappe phréatique.
• réduction de la surface des feuilles qui permet de réduire
la transpiration.
• protection des stomates permettant de limiter la
transpiration.
• Stockage de l’eau, en particulier dans les tiges
transformées
Certaines plantes grasses utilisent tous ces systèmes en
même temps.
Qqs adaptations physiologiques à l’environnement
• Ouverture / fermeture des stomates en fonction de la
T° et/ou de l’humidité
• Ouverture / fermeture des fleurs en fonction de la T°
• Mouvements des feuilles
• Cycle de reproduction adapté : graines dormantes pdt
des années, puis germination, floraison et
fructification en qqs jours qd conditions favorables,
• Synthèse d’antioxydants (ex. vitamine C piège les
molécules toxiques générées par le stress du à l'excès
d'UV)
Remarque
Convergence adaptative : coïncidence
morphologique d’espèces différentes,
déterminée par l’adaptation à des conditions
environnementales identiques.
B – FAIRE FACE AUX PRÉDATEURS
1 - Méthodes physiques
Epines
Jardin de cactus de Lanzarote
Poils urticants
Grande Ortie
Bord de sentier - Jura
Morphologie dissuasive – ex Araucaria
On l’appelle « Désespoir
des singes »
2 - Méthodes chimiques
• synthèse de toxines parfois mortelles (dérivés
de cyanure et substances cancérigènes de la
Fougère Aigle par ex.)
• d'huiles essentielles répulsives (ex menthol)
• de composés produits lors d'une agression ex.
tanins rendant la plante indigeste
• et même de substances qui stérilisent les
insectes prédateurs !
Encore plus fort !
• Les plantes préviennent leurs voisines de
l'agression (éthylène)
• Certaines émettent des molécules qui attirent
l'ennemi de l'insecte dont elles veulent se
débarrasser.
Ex. maïs, tabac et coton mangés par des chenilles
produisent des substances chimiques qui attirent
des guêpes parasites, mais seulement les guêpes
qui pondent leurs œufs dans le type de chenille
qui les infestent! La plante « précise » donc par
quelle espèce elle est endommagée !
3 - Méthodes biologiques
Ex. Symbiose fourmis arboricoles / végétaux
(écosystèmes tropicaux)
Ces plantes (myrmécophytes) possèdent des
structures creuses « aménagées » pour
héberger des fourmis.
De leur côté, celles-ci protègent la plante
(contre des herbivores, des pathogènes ou des
plantes concurrentes) tout en lui conférant
des bénéfices nutritifs.
http://www.cnrs.fr/inee/z-outils/images/site/com/breves/Fourmis_Breve6_17_500.jpg
La plante a des tiges creuses dans lesquelles habite la fourmi. A l'intérieur, les fourmis cultivent
un champignon qu'elles utilisent comme source de nourriture.
http://www.cnrs.fr/inee/communication/breves/rumsais_blatrix.htm
Les plantes ont une organisation fonctionnelle
en relation avec les exigences d’une vie fixée
dans un milieu variable au cours du temps et
des stratégies adaptatives leur permettent de
coloniser tous les milieux terrestres.
Mais… pour « coloniser »,
il faut se reproduire !
Comment se reproduisent les
Angiospermes ?
Sources
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http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/arbres/gui.htm
http://floranet.pagesperso-orange.fr/gene/botagen/gen2.htm
http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/botanique/d/les-plantes-parasites_481/c3/221/p1/
http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/climatologie/d/adaptations-des-plantes-aux-climatssecs_476/c3/221/p2/
http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/racine/anim-poil1.htm
http://www.youtube.com/watch?v=0VJaoV7FJHA
http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/botanique/d/histologie-anatomie-vegetale
http://www.botanique.org/1/botanique/adaptations-secheresse/adaptations-formes/plantesxerophyles-article24404
http://www.cnrs.fr/manifestations/grainsdescience/endetail/biodiversite/strategies_vegetales.ht
m
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Araucaria_araucana1.jpg
http://gloubiweb.free.fr/cliparts49.htm
http://www.cnrs.fr/inee/communication/breves/rumsais_blatrix.htm
http://www.britannica.com/EBchecked/media/30912/Lithops
http://fr.wikipedia.org/wiki/Dragonnier_de_Socotra
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Livre TS Bordas, éd. 2012
Livre TS Nathan éd 2012
Mini manuel de Biologie Végétale, Dunod éd.
Dictionnaire de Biologie Végétale, Dunod éd.
BOTANIQUE GENERALE 10ème édition, Wilhelm Nultsch, R. Miesch
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Photos de l’auteur sauf :
Les microphotographies : diapos 6, 8, 13, 22, 23, 29, 30, 31, 46 , 47
Et les photos des diapos 16 à 21, 45, 50, 61, 57
Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l’évolution - Exemple de la vie fixée chez la plante
Partie 1
Réalisation Sylvie Magdelaine
Avec (ordre alphabétique)
Acacia
Araucaria
Blé
Cactus
Campanule
Carotte
Clématite
Dragonnier
Fromager
Gentiane
Gui
Joubarbe des montagnes
Laurier rose
Lierre
Linaire des Alpes
Lithops
Orchidée
Ortie
Oyat
Palétuvier
Renoncule
Rhododendrons
Soja
Vigne
Sans oublier… les Ents !