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L'eau et les plantes (SVT)

   

    Ce cours a été réalisé de septembre à février 2009, à raison de 2h quizaine par les élèves, lors des séances de Sciences de la Vie et de la Terre. La classe a été divisée en petits groupes, chaque groupe a répondu à une problématique afin de construire un cours complet. Pour répondre à cette problématique, chaque groupe a été obligé de suivre la démarche expérimentale (hypothèse, mise en place d'expérimentations, validation ou non de leur hypothèse), de se documenter à partir de livres, et magazines scientifiques. A la fin du second trimestre, chaque groupe a exposé son travail, et nous avons rédigé cette trace écrite.

 

 

Introduction

Les plantes sont essentiellement constituées d'eau (50 à 90%). Leur système circulatoire est ouvert vers l'extérieur, donc l'eau traverse la plante avant d'être réémise dans l'atmopshère sous forme de vapeur. Une plante en 24heures consomme 10 fois plus d'eau qu'un animal.

schéma général d'une plante à graines

schéma général d'une cellule végétale avec légendes


1.L'absorption de l'eau.

a.par les racines 

comment l'eau est absorbée par les racines? (Amourie, Enora, Nicolas)

Les poils racinaires sont un des sites d'absorption de l'eau

dessin d'observation d'un poil absorbant.

La paroi est perméable à l'eau et aux sels minéraux, les membranes plasmiques et vacuolaires sont perméables à l'eau (existence de canaux à eau) mais imperméables à certains solutés (glucose...), et faiblement perméables aux autres solutés (ions, grosses molécules).


L'osmose est un mode de transport passif de l'eau, entre deux compartiments séparés par une barrière de contrôle.L'eau va passer du compartiment ou le potentiel hydrique est élevé vers le compartiment où le potentiel hydrique est faible.

La différence de pression osmotique est le moteur de l'absorption racinaire.

b.par les feuilles

Un appoint non négligeable en eau atmosphérique est réalisé quand il y a du brouillard ou de la rosée (condensation matinale due à la fraicheur nocturne).

2.La circulation de l'eau dans la plante

a.circulation de la sève par les vaisseaux

Comment l'eau est transportée par les végétaux? (Clotilde,Isabelle, Pauline)

Il existe un double système de conduction au sein des faisceaux conducteurs. Le phloème ( ou vaisseau du liber) conduit la sève élaborée (eau et sucres produits par la feuille).Ce sont des cellules vivantes séparées par des parois discontinues, dont le cytoplasme communique, ce transport est actif. Le xylème (ou vaisseau du bois) conduit la sève brute (eau sels minéraux prélevés par les racines). Ce sont des cellules mortes, le transport est passif.

Les deux moteurs du transport de la sève sont: la pression osmotique, la tension-cohésion de la molécule d'eau ( se souvenir de l'aspiration avec une paille) avec une aspiration due à la transpiration foliaire.

schéma d'un réseau de molécules d'eau à l'état liquide.

premier moteur de la circulation: la transpiration foliaire (Félix, Renaud)

dessin d'un épiderme de poireau, des stomates

Un stomate est une petite cavité (chambre stomatique) remplie d'air qui est au contact des cellules internes de la feuille. L'atmosphère de la chambre sous-stomatique peut se renouveler avec l'extérieur par un passage (l'ostiole) entouré de deux cellules dites "de garde" en forme d'haricots accolés. En fonction des conditions la forme des cellules de garde est modifiée: elles prennent la forme de haricot, l'ostiole est ouvert, elles s'aplatissent l'ostiole se ferme.

La taille et la densité des stomates varient beaucoup d'une espèce à l'autre. Généralement, il y en a davantage sur la face inférieure que sur la face supérieure. La transpiration foliaire a lieu au niveau des stomates et pourra etre régulée.

deuxième moteur: la poussée radiculaire.

Dans les poils absorbants et les autres cellules de la racine, il y a une forte pression intérieure causée par l'extraction de l'eau du sol. Celle-ci peut servir à forcer l'eau à monter dans les tiges et les feuilles.


3.La circulation de l'eau entre les cellules.

Comment l'eau passe d'une cellule à une autre? (Louis-Josselin, Alan, Rémi)

la pression de turgescence.

La cellule végétale est entourée d'une paroi pectocellulosique relativement rigide, doublée à l'intérieur d'une membrane plasmique souple. Celle-ci entoure le contenu cellulaire: cytoplasme, noyau et vacuole (lieu de stockage de l'eau et de solutés). Le contenu cellulaire a une concentration élevée en sucres et divers solutés ce qui crée une pression interne appelé pression de turgescence.Cette pression colle la membrane plasmique à la paroi et augmente la rigidité de cette dernière. Lorsque la plante se déshydrate, la vacuole perd de l'eau et se rétracte. La membrane plasmique tend à se décoller de la paroi , la pression sur celle)ci s'annule: la cellule est en plasmolyse. Les cellules perdent leur rigidité, les feuilles flétrissent.


4.L'adaptation des feuilles aux conditions hydriques.

Comment les feuilles s'adaptent aux conditions hydriques?(Marion, Céline, Clara, Marine, Louis, Guillaume)

Résister aux basses températures.

Les dommages provoqués par le froid proviennent de la glace qui se forme entre les cellules de la plante. L'eau à l'état solide est sans utilité pour la plante, de sorte que les cellules, d'une certaine manière souffrent de sécheresse. Les cellules deshydratées s'effondrent suite à la pression d'un nombre croissant de cristaux de glace à l'extérieur des parois cellulaires. Pour se protéger, les cellules accumulent à l'automne de grosses molécules (glucose...), des protéines qui vont lutter contre les dommages cellulaires causés par le froid. Ces protéines antigel vont abaisser le point de fusion de la solution. Les grosses molécules en occupant le maximun d'espace dans la cellule, vont empecher la transformation de l'eau en glace.

Résister aux hautes températures.

  • épaississement de la cuticule (enveloppe de cire qui protège l'épiderme de la feuille, voir schéma coupe de feuille)
  • régulation de l'ouverture des stomates grace à une variation de la pression de turgescence des cellules de garde
  • densité et position du nombre de stomates sur les épidermes (inférieur et supérieur)
  • repliement de la feuille, ou de toutes petites feuilles
  • production de protéines de coups de chaleur pour protéger les cellules
  • présence de poils pour retenir l'eau

Résister dans les milieux salins.

bibliographie

  • Le dico illustré SVT, Gilles Macagno édition Ellipses
  • De la graine à la plante, HS Pour La Science janvier 2000, n° 26
  • Un point sur l'eau tome 1: milieu naturel et maitrise, Gérard Grosclaude coord., édition INRA
  • L'eau au quotidien, Michel Lagues, édition Odile Jacob
  • Le monde fabuleux des plantes, Pourquoi la Terre est verte?, John King, édition Belin PLS



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