THEME : Les enjeux planétaires contemporains

Pbq : Comment l'homme intervient pour s'approprier certaines espèces végétales et les cultiver dans son propre intérêt ? (agriculture)

Chap 1 : Les angiospermes, des organismes fixés/ancrés

Les angiospermes sont des organismes pluricellulaires qui comme les animaux sont composés d'organes plus ou moins spécialisés contribuant à la vie de l'individu et la perpétuation de l'espèce.

Différences majeures avec les animaux : ancrage, photosynthèse (métabolisme autotrophe)

Pbq : quelles spécialisations les végétaux ont-ils mis en place pour surmonter les contraintes de l’ancrage (vie fixée) ?

3 fonctions fondamentales étudiées : se nourrir, se développer, se reproduire

1- Se nourrir en prélevant in situ (sur place)

La vie fixée impose aux végétaux de se procurer les molécules dont ils ont besoin sur place (ou à proximité).

Rappel : Les végétaux, autotrophes, ne consomment que des molécules minérales (eau,sels minéraux, CO2) contrairement aux organismes hétérotrophes qui ont besoin de molécules organiques produites d’autres vivants.

A- Des interfaces d’échanges avec le milieu

L’efficacité de ces échanges dépend de la disponibilité des molécules dans le milieu de vie et de la surface de contact et donc d’échanges possibles entre les organes du végétal et le milieu.

- Alimentation en eau et minéraux par l’appareil racinaire :

Plus précisément la zone pilifère présente des cellules épidermiques différenciées, les poils absorbants dont l’allongement important augmente la surface cellulaire au contact du sol ce qui favorise les échanges

Remarque : les racines « âgées » n’ont plus de poils absorbants mais d’autres structures permettent leurs absorptions hydrominérales : les mycorhizes.

L’eau et les sels minéraux ainsi absorbés traversent ensuite l’écorce et gagne le cylindre central avec des vaisseaux conducteurs.

- Alimentation en CO2 par l’appareil foliaire :

L’épiderme foliaire du limbe (partie plate de la feuille) constitue l’interface air/végétal.

Des cellules épidermiques spécialisées, les cellules stomatiques forment des ponctuations plus ou moins nombreuses dont l’ouverture (l’ostiole) permet l’échange de molécules gazeuses.

L’ouverture des stomates par déformation des cellules stomatiques n’est pas permanente mais régulée au cours de la journée (maximale le matin et de plus en plus bas en après-midi et soirée).

Ceci est associé à des variations similaires de l’efficacité de la photosynthèse (avec petit décalage dans le temps).

Remarque : L’ouverture des stomates permet l’absorption de CO2 mais aussi la perte d’eau : c’est la transpiration foliaire. La régulation de l’ouverture limite les risques de déshydratation du végétal (modulés selon les conditions du milieu).

B- Des molécules redistribuées

L’eau et sels minéraux absorbées par la racine forment la sève brute, solution très diluée, redistribuée à tout le végétal grâce aux vaisseaux conducteurs du xylène (= vaisseaux du bois).

Ce sont des cellules mortes ouvertes alignées formant des tubes conducteurs renforcés par des dépôts de lignines.

Le moteur de la montée de la sève brute est double :

- la poussée racinaire : l’au absorbé pousse vers le haut celle qui l’a été plus tôt. C’est le moteur principal tant que les feuilles sont peu développées.

-l’aspiration foliaire qui est dues à la perte d’eau au niveau des stomates ouverts : transpiration foliaire. Cela devient rapidement le principal moteur de ce transport ascendant.

C- Des adaptions selon les contraintes

Le ancrage impose au végétal des conditions qui ne sont pas toujours favorables.

3 paramètres principaux peuvent être limitant pour la vie du végétal : la disponibilité de l’eau et des sels minéraux, celle de la lumière et de la température.

Remarque : Localement (montagne, côtes) le vent peut aussi être un facteur contraignant. Les végétaux peuvent montrer des adaptations ou/et des spécialisations qui leur permettent de surmonter les contraintes :

- dans un sol appauvri (ex : monoculture répétée), la croissance de l’appareil racinaire peut être modifié (élongation, ramification) afin d’augmenter la surface d’échange sol/racine et ainsi optimiser le prélèvement des sels minéraux.

- la surface foliaire peut aussi montrer des caractéristiques en lien avec les conditions du milieu : dans les forêts tropicales humides, les végétaux peuvent montrer des grandes feuilles (macrophylles) et des hauteurs importantes permettant de compenser la luminosité réduite, sans craindre une déshydratation par transpiration excessive l’eau étant très disponible.

Remarque : Les espèces étant à petits feuilles (génétiquement) ont une croissance plus mitée. En région sèche, les végétaux qui se développent le mieux sont ceux à petites feuilles (microphylles) ce qui leur permet de conserver l’eau peu disponibles tout en recevant suffisamment de lumière (ex : olivier)

Plus largement, la répartition inégale des stomates entre les 2 faces foliaires (plus nombreux en face inférieure) permet de limiter la transpiration au niveau de la face la plus exposée au soleil

- certains végétaux présentent des mécanismes adaptatifs qui leur permettent de résister à des conditions à priori défavorables. Ainsi l’oyat peut résister à la sécheresse de la dune en régulant l’ouverture des ses feuilles étroites en fonction de la température et de l’humidité de l’air. Ceci lui permet de conserver des gouttelettes d’eau (poils) et un air humide au niveau de la face portant les stomates.

Remarque : Cette adaptation permet aussi à végétal de résister à l’effet asséchant du vent.

Cas extrême de l’adaptation à la sécheresse : les cactus dont les feuilles sont réduites à des épines et dont la tige contient des molécules (mucilage) permettant la rétention d’eau lorsqu’elle est disponible.