SBI3U - Unit 4: Plants - Anatomy, Growth and Function - Student Notes - PDF

SBI3U Unité 4 : Plantes : anatomie, croissance et fonction 4.1 Succession végétale Les changements climatiques influencent la répartition des végétaux sur la planète. Au Canada, il fait de plus en plus chaud : l’été est plus long, le printemps arrive plus tôt, l’hi...

SBI3U Unité 4 : Plantes : anatomie, croissance et fonction 4.1 Succession végétale Les changements climatiques influencent la répartition des végétaux sur la planète. Au Canada, il fait de plus en plus chaud : l’été est plus long, le printemps arrive plus tôt, l’hiver est plus court et il y a plus de précipitation tout au long de l’année. Ceci a pour effet de transformer la végétation : les feuillus poussent de plus en plus au Nord. Les conifères aussi. o Les animaux doivent donc migrer car leur habitat change (orignaux, ours, cerfs de Virginie etc...) o La croissance des arbres est plus rapide, ce qui est bien pour l’industrie canadienne du bois. o Toutefois, les feux de forêts sont plus fréquents et plus dévastateurs, ce qui est terrible pour cette industrie. les plantes ne se déplacent pas mais sont capable de se déplacer. *On dit souvent que le climat détermine le type de communauté qui s’établit dans une région.* une perturbation mène à la succession climax: rendu final de développement. La communauté qui prend forme sur un territoire non perturbé et qui se climax. perpétue tant qu’il n’y a pas de perturbations porte le nom de ____________. Lorsqu’il y a des perturbations, la communauté tente de retrouver son état succession original : c’est la _______________________________________. inondation, sécheresse, grands vents o Exemple de perturbations : ______________________ éruptions volcaniques, barrage hydroélectrique, etc. _____________________________________________ o En fait, une succession est une série de changements consécutifs se déroulant dans un endroit perturbés et qui lui permet de retrouver son climax. 4.1.1 Successions écologiques Il existe 2 types de successions écologiques : les successions primaires et le successions secondaires. 4.1.1a) Succession primaire Une succession primaire est l’ensemble des modifications successives qui prennent place dans un territoire stérile encore dépourvu de sol et d'organismes ______________________________________________________. Elle se produit quand une région de roches nues est colonisée et devient une communauté végétale à maturité. o Après une éruption volcanique, sur une nouvelle île, débris de roches laissés par le retrait d’un glacier… La succession primaire est un processus très lent (centaines ou milliers d’années) Elle se produit grâce à l’action de l’eau, des intempéries et de l’arrivée de matières organiques o L’eau gèle et provoque une fissure et l’acide carbonique provenant de la pluie dégrade la roche. o Des déchets et des semences s’y infiltrent, amenés par le vent et des animaux, notamment des oiseaux. 1 SBI3U o Ces derniers laissent de la matière organique qui contribue à dégrader davantage la roche tout en offrant un milieu propice à l’apparition de végétaux. o Les végétaux attirent les oiseaux et autres animaux, qui amènent avec eux des prédateurs et davantage de matière organique. o Les lichens et les mousses sont généralement les premiers à apparaître. o Une fois que le sol est formé, d’autre type de végétation apparaît. (herbes, arbustes, arbres…) 4.1.1b) Succession secondaire La succession secondaire quant à elle se produit dans une région perturbée où la végétation a été détruite, mais qui a laissé le sol intact. _________________________________________________________________________ o Ex : Après un feu de forêt, une inondation La succession secondaire est donc un processus bien plus rapide (dizaines d’années). plantes pionnières Elle commence avec l’apparition des ___________________________________. o Ces plantes pionnières (comme le pissenlit) apparaissent, progressent rapidement et peuvent s’adapter facilement à leur milieu. Elle ne requiert que très peu d’éléments nutritifs. Puis, arrivent de plus grosses plantes, __________________________ les hautes herbes (des hautes mauvaises herbes vivaces, comme des framboisiers ou des verges d’or) Ces plantes possèdent davantage de racines et requièrent davantage d’eau. En entrant en compétition avec les plantes pionnières, elles rendent leur croissance plus difficile. Ces hautes herbes vont être envahies par les arbres pionniers, comme le cerisier et le lilas. Ce processus prend entre 2 et 5 ans. Ensuite arrivent les arbres à croissance plus lente, comme le chêne, l’érable et le hêtre. Ces derniers vont chasser les arbres pionniers par compétition pour l’eau et pour la lumière. Les jeunes pousses des arbres pionniers qui nécessitent beaucoup de lumière ne peuvent survivre dû à l’ombre créée par les grands arbres. Ce processus prend entre 5 et 30 ans. C’est avec l’apparition des arbres à croissance plus lente qu’on atteint finalement le climax. L’atteinte du climax est évidemment empêchée ou ralentie par lesperturbations répétées et les perturbations plus ________________________________. sévères 4.1.2 Les bienfaits Les successions végétales sont incessantes et même souhaitables. Ex : conifères pour la reproduction. o Ces communautés, comme les forêts de Pins de l’ouest canadien, se renouvellent uniquement lorsqu’il y a des feux. Leurs cônes s’ouvrent et deviennent fertiles uniquement lorsque la température est très élevée. o En empêchant ces feux, la reproduction de ces pins est impossible. 2 SBI3U De plus, sans feux, ces forêts sont envahies par des arbres à feuilles caduques, (c’est-à-dire des feuillus) et lorsqu’un feu survient, il est plus violent et peut même affecter les pins matures qui sont habituellement épargnés. Devoirs 4.1 : P.605- N20, 22, 24 ; P.606- N1, 8, 13 3  SBI3U 4.2 Les algues protistes Les algues sont des_________________ qui ressemblent aux végétaux. On appelle parfois ce groupe celui des plantes avasculaires (sans vaisseaux). Elles ne possèdent ni tiges, ni racines ni feuilles (avasculaire) Elles sont capables de faire la photosynthèse. D’ailleurs, elles possèdent des chloroplastes contenant des pigments, donc autotrophes. À ne pas confondre avec les plantes aquatiques, qui elles possèdent des tiges des racines et des feuilles. Évidemment, ils vivent dans l’eau (phytoplancton). Certaines algues se sont adaptées et sont retrouvées dans des milieux des plus inattendus : sur la neige et même sur la fourrure des paresseux. à la base de la chaîne alimentaire des milieux aquatiques. En général, les algues sont ___________________________________________. Elles forment, avec d’autres protistes et des petits animaux, le plancton dont se nourrissent plusieurs d’organismes marins. Comparaison algues vs plantes : Les algues: les plantes: ~le milieu (eau) soutient l'algue; ~le milieu(air) ne soutient pas la plante; ~toutes les parties sont en contact avec l'eau et les ~les parties aériennes ne sont pas en contact direct; minéraux; ~la photosynthèse a lieu dans les plantes aériennes seulement; ~la photosynthèse a lieu dans la plupart des cellules; ~la quantité réduite de lumière du jour limite rarement la ~la quantité réduite de lumière du jour diminue photosynthèse. souvent le rythme de la photosynthèse. 4.3 Les plantes avasculaires (Bryophytes) On divise les plantes avasculaires en trois catégories : 1. les mousses (muscinées) 2. les cornifles nageantes (anthocérophytes) 3. les hépatiques (hépatophytes). Comme elles n’ont pas de tissus vasculaires, leur apport en nutriments diffusion et d'osmose. dépend des processus de __________________________________. Elles poussent généralement au ras du sol en formant de vastes tapis de végétation dense, qui peuvent s’imprégner d’eau comme éponge. C’est ainsi que ces plantes peuvent survivre à de longues périodes de froid et de sécheresse. Les plantes avasculaires sont la seule catégorie dont le cycle vital est dominé par la phase gamétophyte _____________________________. Les plantes vertes qu’on retrouve généralement dans les endroits ombragés et humides sont des gamétophytes. 4 algue rouge: eau chaude, phycobiline, les chloroplastes sont moins efficaces algue brun: flucoxanthines(pigment photosynthétiques, vésicules aérifères),adaptées pour le froid. pas vaisseau : pas de racines. gamétophyte: 1n SBI3U sporophyte: 2n Les gamétophytes mâles produisent des spermatozoïdes et les gamétophytes femelles produisent des ovules. Pour que la fécondation puisse se produire et qu’un spermatozoïde puisse « nager » jusqu’à un ovule, il doit y avoir assez d’humidité à la surface de la plante. Après la fécondation, le zygote se développe sur la plante femelle et devient un sporophyte. 4.3.1 Les mousses (muscinées) dépourvues de tissus vasculaires et n’ont pas de racines. Elles sont fixées au sol à l’aide de délicats rhizoïdes ____________________. absorbent la plus grande partie de l’eau nécessaire par leur surface lorsque l’air est sec, les mousses s’assèchent et lorsque l’air redevient humide, elles se gorgent rapidement d’eau. régions humides se trouvent dans les ______________________; vastes toundras, marécages, rochers nus, forêts boréales canadiennes, endroits sombres groupe très varié, il y a deux fois plus d’espèces de mousses que de mammifères!! spores Un sporophyte de mousse typique se compose d’une capsule contenant des ____________, qui croît à l’extrémité d’un pédicelle. o Les sporophytes sont habituellement verts et photosynthétiques pendant leur jeunesse, mais n’ont aucune autonomie. Ils restent attachés toute leur vie à leur gamétophyte maternel qui leur procure monosaccharides, acides aminés, minéraux et eau. méiose Les spores sont produites par _______________ dans la capsule du sporophyte, comme l’illustre la photo suivante : À mesure que le sporophyte s’assèche, la capsule libère les spores. Si toutes les spores germent après avoir touché le sol, elles se transformeront en gamétophyte mâle (qui contient des anthéridies), ou en gamétophyte femelle (qui contient des archégones). Une fois libérés de l’anthéridie, les spermatozoïdes nagent jusqu’à l’archégone, puis fécondent un ovule. Un zygote se développe alors; par la suite, il deviendra à son tour un sporophyte. On voit souvent des « nuages » de sporophytes s’élever au-dessus des 5 SBI3U gamétophytes de mousses vertes. 4.3.2 Les hépatiques (hepatophyta) poussent au ras du sol épaisseur dépasse rarement la taille d’une couche de 30 cellules deux types : o Foliacées : retrouvées principalement dans les forêts tropicales et dans les endroits au climat humide. o Thallophytes : leurs gamétophytes forment un amas de petits lobes aplatis, les thalles. Les hépatiques produisent des sporophytes qui se développent sur le gamétophyte. Ceux-ci font la reproduction sexuée. Les hépatiques peuvent également se reproduire de manière asexuée grâce à de minuscules morceaux de tissus qui se détachent de la thalle. Les cornifles nageantes (anthocérotées) Les gamétophytes des cornifles nageantes, larges et plats mesurent généralement moins de 2 cm de diamètre. Ils sont bleu-vert. Comme chez toutes les bryophytes, le sporophyte reste attaché à son parent. Le temps venu, le sporophyte se fend en deux sur la longueur, libérant ainsi les spores parvenues à maturité. Devoirs 4.2 et 4.3 : p. 97 N1, 2 et p.99 N7, 9, 10, 12 4.4 Les plantes vasculaires sans graines (fougère) Les premières plantes vasculaires sans graines étaient différentes des plantes avasculaires. Elles avaient acquis les tissus vasculaires leur permettant de gagner en taille et leur cycle vital était désormais dominé par la génération sporophyte. Leurs gamétophytes sont devenus des structures minuscules, d’une durée de vie limitée, et ne pouvant remplir leur fonction reproductrice que dans des milieux très humides. Les spermatozoïdes des fougères et de toutes les autres vasculaires sans graines sont flagellées et doivent nager dans une mince couche d’eau pour atteindre les ovules, comme chez les Bryophytes. Compte tenu de cette particularité de leurs spermatozoïdes et de la fragilité de leurs gamétophytes, les Vasculaires sans graines modernes colonisent surtout des milieux humides. Presque tous les arbres qui recouvraient la surface de la terre à cette époque ont maintenant disparu. 4.4.1 Les fougères plus grand groupe de plantes vasculaires à spores Les petites formes rondes et brunes sous la surface des dominaient les forêts il y a 315 millions d’années. fougères (A) s’appellent « sores ». Ce sont des groupes de sporanges (B). 6 SBI3U 12000 espèces, la majorité sont des plantes de forêt tropicale pluviale, poussant sur les troncs ou les branches d’autres plantes nombreuses espèces vivent dans des régions tempérées (ex. Ontario) Comme les plantes à graines, les fougères se sont adaptées à la vie terrestre en plusieurs étapes. o Les fougères ont des racines, des tissus vasculaires et un épiderme cireux et épais qui réduit la perte d’eau par évaporation. o De petits orifices dans l’épiderme, les stomates, permettent aux gaz d’entrer et de sortir de la plante pour assurer la photosynthèse et la respiration cellulaire. Il existe une variété considérable de fougères, qui diffèrent par leur forme ou leur structure, surtout sous les tropiques. o On y trouve des fougères minuscules de 1 cm de diamètre, et d’autres, géantes, qui atteignent jusqu’à 25 m de hauteur. « cycle vital des fougères » → 7 SBI3U Devoirs 4.4 : p.103 N13, 14,16 8  SBI3U 4.5 Les plantes vasculaires Les plantes vasculaires sont les représentants les plus complexes du règne végétal. Elles sont des plantes des racines, des tiges et des feuilles possédant _________________________________________. o Voir organigramme dessiné en classe. Les graines… Les graines permettent aux plantes de se reproduire sans avoir besoin d’humidité et de se protéger lorsque les conditions du milieu sont rudes. Grâce aux graines, une espèce végétale peut survivre à plusieurs années de sécheresse. Les graines sont transportées de plusieurs façons, et les espèces se dispersent ainsi pour s’établir dans de nouvelles zones, et même sur d’autres continents. Les premières plantes à graines sont apparues il y a 280 million d’années, dans les forêts de fougères, de lycopodes et de prêles. À cette époque, le climat s’est refroidi et est devenu de plus en plus sec. La plupart des grandes plantes vasculaires sporifères n’étaient pas en mesure de survivre à de longues périodes de sécheresse et de froid; c’est pourquoi elles ont disparu. avantage de la graine: peut résister a des périodes de sécheresse les racines des conifère sont en superficie 4.5.1 Les gymnospermes c est dans le pollen qui contient les organes sexuels de la plante 4.5.1 a) Les conifères graine nue Bien que gymnosperme veut dire ______________________, les graines des gymnospermes ne sont pas sans protection. tégument En effet, la graine se compose d’un _______________(une couche en aiguilles pour ne pas avoir une grosse surface de protectrice) qui recouvre l’embryon, lui-même entouré d’une réserve les conifères ont une adaptation d'avoir des feuilles alimentaire fournissant l’énergie à la graine pendant sa période sous terre. contact pour ne pas perdre beaucoup d'eau Les conifères présentent plusieurs adaptations évolutives (mécanismes d’adaptation) étonnantes qui leur ont permis de s’installer dans des climats froids et secs. o leur écorce protège le tronc et réduit les pertes d’eau pyramidale et des branches souples o comme plusieurs conifères ont une forme _________________________________ ____________________________, la neige et la glace peuvent « glisser » sur les branches; si la neige s’accumulait et devenait trop lourde, les branches casseraient o les conifères possèdent aussi des feuilles réduites en forme d’aiguille. Cette forme diminue la l'évaporation surface de contact avec l’extérieur ce qui limite _______________________ o Les feuilles de conifères, semblables à des aiguilles, possèdent une cuticule épaisse et cireuse, ainsi que des stomates qui sont enfoncés ce qui ralentit le taux d’évaporation (moins de surface de contact). o Une coupe transversale montre que les aiguilles de pin, par exemple, sont semi-circulaires ou rondes, et ressemblent à une feuille cylindrique. Cette forme réduit la Stomate: Structure en forme de surface, ce qui entraîne une perte d’eau moins importante par pore, sous les feuilles, qui évaporation. permet les échanges de o La plupart des conifères sont persistants. Ils perdent leurs feuilles en substances avec forme d’aiguilles et les remplacent continuellement, tout au long de l’environnement. l’année, contrairement aux arbres décidus qui perdent toutes leurs feuilles en même temps. 9  leur tronc est photosynthétique, leur SBI3U forme (étoiles)leur permet de s'engouffrer les feuilles pour les cactus sont les aiguilles d'eau les xérophytes sont une catégories de plantes capables de résister a de grande périodes sèches, adaptation à la déficites d'eau. 4.5.1 b) Les xérophytes Les xérophytes sont aussi des gymnospermes qu’on retrouve surtout dans des le cactus régions très chaudes et sèches. (ex : ____________________________________) Ces plantes doivent aussi limiter l’évaporation de l’eau. Leurs feuilles sont souvent très épaisses. Leurs racines sont plus profondes, permettant de recueillir l’eau à de plus grandes distances. Elles possèdent un nombre réduit de stomates pour limiter les échanges gazeux en même temps que de limiter la perte d’eau (c’est un compromis). les pollinisateurs sont les animaux qui contribus à la reproduction d'une plante 4.5.2 Les angiospermes (plantes à fleurs) - Ces plants se développent et produisent des fruits dans lesquels on trouve de nouvelles graines. Les plantes protègent ainsi leurs graines dans un fruit qui ____________________________________________ s’appellent angiospermes, ou plantes à fleurs. - Parmi les angiospermes, on compte les arbres, les buissons, les herbes, les graminées, les vignes et les plantes aquatiques. Ces plantes poussent presque partout sur la planète, des tropiques à la toundra. Parmi les plantes angiospermes, on divise en 2 classes selon le nombre de feuilles séminales, ou cotylédons, que compte l’embryon à l’intérieur de la graine: monocotylédones 1. plantes ___________________________________________- Contiennent 1 cotylédon dicotylédones 2. plantes ___________________________________________- Contiennent 2 cotylédons Un cotylédon : ______________________________________________________ est une feuille primitive formé dans la graine Les monocotylédones possèdent des feuilles dont les nervures sont parallèles (palmiers) et dont la symétrie des fleurs est un multiple de trois (jonquilles). o autres exemples : céréales, lys Les dicotylédones possèdent des feuilles dont les nervures sont ramifiées et aux faces différentes (chênes). De plus, la symétrie des fleurs est souvent un multiple de cinq (rosiers, fèves). o Autres exemples : érables, chênes À prendre en notes… Tableau des différences entre les monocotylédones et les dicotylédones 10 SBI3U Devoirs 4.5 : p.103 15, 17 et P.106 N1, 2, 5,6, 8, 10 4.6 Structures des plantes vasculaires (angiospermes) *À l’aide du manuel (p.546-567), remplie les espaces vides de la section 4.6*. A) Les feuilles racines Comme tu le sais déjà, le tissu vasculaire se trouve dans les ____________, tige dans la _____________ et dans les épines _____________. L’eau et les substances nutritives sont captées dans le sol par les poils absorbants des racines, et elles passent ensuite dans le tissu vasculaire des racines, de la tige et des feuilles. photosynthèse Rôle principal des feuilles : transformer l’énergie solaire en substances nutritives grâce à la _______________ Les feuilles fournissent : De l’oxygène À la biosphère Des substances nutritives De l’ombre Aux autres organismes Du camouflage L’habitat et la nourriture quand Aux mycètes et aux les feuilles sont mortes bactéries ❖ Épiderme :______________________________________________________________________________ un tissu protecteur qui forme la couche externe d'une plante o Tant que l’épiderme n’est pas déchiré, il peut repousser de nombreux envahisseurs (comme les mycètes et les bactéries). Cependant, l’épiderme des feuilles n’est pas complètement étanche. ❖ Cuticule : ______________________________________________________________________________ une couche cireuse sur l'épiderme sécrétée par les cellules épidermiques. o Celle-ci aide à réduire l’évaporation de l’__________. eau o Les cellules de la cuticule, de même que la majorité des cellules de l’épiderme, sont transparentes; c’est pourquoi la lumière peut pénétrer à l’intérieur des feuilles. ❖ Stomates ____________________________________________________________________________________ une petite ouverture, habituellement dans la feuille, qui permet les échanges gazeuses ____________________________________________________________________________________ 11 SBI3U les stomates sont en quelque sorte les pores des feuilles rôle : assure l'échange gazeux entre l'intérieur de la feuilles et le ____________________________________________________ milieu extérieur, CO2 qui entre et O2 qui sort ___________________________ plus l’ouverture est grande, plus l’échange gazeux se fait rapidement Chaque stomate est entouré de deux cellules de garde. Afin d’élargir l’ouverture d’un stomate, l’eau se déverse dans les cellules de garde à partir des cellules qui les entourent. Les cellules courbent vers l’extérieur et l’espace entre elles s’élargit. Pour fermer l’ouverture du stomate, l’eau sort des cellules de garde. ❖ tissu vasculaire des feuilles (nervures) xylème Les nervures d’une feuille sont faites de _____________ phloème et de _______________ regroupés à l’intérieur de longs filaments. Elles… apportent l’eau jusqu’aux feuilles; apportent les minéraux dissous jusqu’aux feuilles; évacuent de la feuille le glucose (substances nutritives) dissous. ❖ Les cellules parenchymateuses (mésophylle) Les cellules du parenchyme palissadique : ________________________________________________ une couche de cellules où a lieu la majorité de l'activité photosynthétiques, située juste en dessous de l'épiderme ___________________________________________________________________________________ lumière Elles font partie de la principale membrane qui capte la ___________ dans une feuille et où se fait la majeure partie de la photosynthèse. Les cellules du parenchyme lacuneux :une couche de cellules de formes irrégulières et avec des espaces entre elles, ___________________________________________________ située en dessous du mésophylle palissadique. ___________________________________________________________________________________ gaz Les cellules sont moins serrées les unes aux autres afin de permettre aux __________ de circuler. Remplir le schéma suivant (p.558) : 12 SBI3U ❖ En résumé, les fonctions des feuilles sont: l’absorption de la lumière la forme aplatie/élargie favorise une surface de contact, donc la capture de lumière. les chloroplastes des parenchymes sont les sites de photosynthèse. les échanges gazeux Par les stomates la protection les poils de l’épiderme sécrètent des produits urticants qui repoussent les animaux. les poils de l’épiderme sécrètent des produits gluants capables d’immobiliser les insectes le soutien Les faisceaux vasculaires servent de charpente. la conservation de l’eau la cuticule cireuse et imperméable diminue les pertes d’eau le transport cuticule lacunes d’eau et de produits de la photosynthèse épiderme supérieur effectué cellule du mésophylle palissadique par les tissus épiderme inférieur 13 stomates  monocotylédones: parallèles SBI3U dicotylédones: aléatoire vasculaires (transport de sève jusqu’aux nervures) les nervures transportent aussi l’eau et produits de la photosynthèse (glucose) la circulation de gaz est possible grâce aux espaces entre les cellules du parenchyme lacuneux B) La tige soutenir les feuilles et le système reproducteur de la plante. Fonction :_________________________________________________________________________________ Aussi, elle est la voie de transport des substances entre les racines et les feuilles Une simple couche de cellules épidermiques couverte d’une cuticule protège la surface de la tige. Les tissus internes d’une tige peuvent être différents selon les catégories des végétaux. 2 types de tiges : 1. tige de plantes ligneuses : brunâtre, rigide et vit plus longtemps (arbres, arbustes). 2. tige de plante herbacées : verte, souple et doit être semée à chaque saison. les plantes avec les tiges ligneuses survivent à l'hivers. C) Les racines le dicotylédone est plus évolué que le monocotylédone Fonctions : 1. Absorbe l'eau et les minéraux dissous qui sont par la suite transportés au reste de la plante 2.fixe la plante au sol 3. stocke les nutriments tels que l'eau et les glucides. 2 types de racines : 1. racine pivotante : composé d'une racine épaisse et de petites racines latérales ___________________________________________________ 2. racine fasciculée : composé de nombreuses racines éparpillées qui se ramifient. ___________________________________________________ a,b,c: pivotante d, e : fasciculée C’est la surface extérieure des cellules des racines qui absorbe l’eau. Les racines sont beaucoup ramifiées afin de couvrir la plus grande superficie possible pour l’absorption de l’eau. Plus la surface extérieure est grande, plus la quantité d’eau qui peut être absorbée est importante. Un seul plan d’Ivraie vivace produit 600 km de racines (et de poils) en 4 mois seulement! L’épiderme des racines le poil permet d'augmenter la surface de contact 14 SBI3U Dans l’image suivante, on voit que les poils absorbants sont le prolongement des cellules étroitement liées qui forment l’enveloppe extérieure de la racine. Cette enveloppe s’appelle chez la feuille « épiderme » Elle a une double fonction : 1. entourer et protéger les constituants internes des racines 2. absorber l’eau et les substances minérales dissoutes du milieu extérieur. Les poils absorbants permettent d’augmenter considérablement l’étendue du réseau qui sert à l’absorption. Le cortex des racines Le cortex d’une racine se trouve à l’intérieur de son épiderme. Les cellules du cortex possèdent de grandes vacuoles où les substances nutritives sont stockées. On trouve aussi de l’amidon stocké à l’intérieur des vacuoles, formé à partir du glucose produit par les feuilles. L’endoderme des racines L’endoderme se trouve à l’intérieur du cortex. Certaines cellules présentes dans l’endoderme ont pour rôle de filtrer soigneusement les matières qui doivent se rendre au centre de la racine. Ce filtrage assure l’élimination de nombreuses substances nocives tout en laissant entrer l’eau et les substances nutritives nécessaires dans le tissu vasculaire de la racine. C’est à partir de cet endroit que l’eau et les substances nutritives sont transportées jusqu’aux autres cellules de la plante. L’endoderme exerce un contrôle par rapport au type et à la quantité de minéraux qui circulante dans le tissu vasculaire au centre de la racine. Coiffe des racines l'enveloppe protectrice qui termine la pointe d'une racine _____________________________________ _____________________________________ _____________________________________ Elle protège les tissus en croissance lorsque les racines ____________________________________. s'enfoncent dans le sol et se heurtent aux matériaux résistants protection --> alimentation/énergie --> filtration --> l'eau, les minéraux seront envoyé dans la plante D) Les faisceaux vasculaires Les faisceaux vasculaires d’une tige sont des fils tubulaires continus qui relient le tissu vasculaire des racines au tissu vasculaire des feuilles. le phloème contient le sucre 15 dicotylédones : crazy monocotylédone: parallèle SBI3U Dans la racine, le tissu vasculaire forme un cylindre central ou vasculaire. Dans la tige, ce cylindre se ramifie pour former plusieurs faisceaux. Ces faisceaux établissent un courant continu à l’intérieur de la tige qui circule entre les racines et les feuilles. Le xylème et le phloème sont des tissus vasculaires importants! une force qui fait monter la niveau des liquides dans de très petits canaux Capillarité : ______________________________________________ appelés capillaires ________________________________________________________ Se fait par: cohésion et adhérence Diffusion : mouvement net de particules d’une zone de forte concentration vers une zone de faible concentration. Osmose: Diffusion de molécules d’eau à travers une membrane, suivant encore les gradients de concentration. l'eau s'évapore de la feuille par les stomates. Transpiration : __________________________________________________________ __________________________________________________________ Environ 90% de l’eau qui atteint les feuilles se perd dans l’atmosphère par la transpiration. Le xylème Le xylème contient différents types de cellules qui lui permettent d’assurer une double fonction de : o Soutien o Transport de l’eau et les minéraux Chez les angiospermes, le xylème consiste en de longs tubes formés par les parois cellulaires des trachéides ou des vaisseaux. Au départ, des cellules naissent et se développent entre les extrémités de la tige immature. Alors que les cellules mûrissent, la matière animée qu’elles renferment meurt pour faire place à des parois cellulaires inertes. Les fluides circulent d’une trachéide ou d’un vaisseau à l’autre. Les cellules conductrices du xylème meurent immédiatement après la formation de leur membrane. Elles se vident et laissent un canal qui permet le transport. *** À FAIRE POUR VOS NOTES! *** (p.563 – 564) Qu’est ce que la poussée radiculaire et la théorie de cohésion-tension? Le phloème Responsable du transport de substances organiques de leur lieu de synthèse jusqu’à leur lieu de mise en réserve. Ordinairement, le transport se fait des feuilles jusqu’aux racines. Par exemple, le CO2 est capté par les stomates des feuilles et est utilisé pour fabriquer du glucose. Ce glucose est transporté via le phloème jusqu’aux racines où il sera mis en réserve dans le cortex sous forme d’amidon. Cette énergie pourrait être utilisée plus tard par la plante si elle en a besoin. le xylème fait des transports passifs 16 le phloème fait un transport actifs pour faire circuler le sucre vers les racines SBI3U Translocation La translocation : _______________________________________________________ _______________________________________________________ La sève monte dans les érables à sucre au printemps. À ce moment de l’année, les arbres n’ont pas de feuilles qui permettraient la transpiration. Donc la distribution des substances dissoutes à l’intérieur du phloème n’est pas causée par la transpiration. Le phloème transporte les substances nutritives des endroits où elles sont peu concentrées vers des endroits où elles sont très concentrées. On ne peut donc pas expliquer la translocation à l’aide de la diffusion. Le phloème est constitué de cellules qui utilisent de l’oxygène pour pouvoir déplacer les substances nutritives. Les biologistes ont donc conclu que la translocation est un mode de transport actif : les cellules du phloème fournissent, par leur propre respiration cellulaire, l’énergie nécessaire à la translocation. Résumé Le tissu vasculaire de la racine forme un seul cylindre central qui contient à la fois le xylème et le phloème. Le rôle du xylème: transporter les minéraux et les autres substances dissoutes absorbées par la racine, jusqu’aux parties supérieures de la plante. Le rôle du phloème: transporter les substances nutritives dissoutes. Lorsque les feuilles fabriquent trop de glucose, le phloème apporte les substances nutritives à la racine (emmagasiné sous forme d’amidon). Lorsqu’il y a manqué de substances nutritives, le phloème transporte hors de la racine les substances nutritives dissoutes et les fait circuler à l’intérieur de la tige et vers les autres structures de la plante. E) Glucose, saccharose ou amidon ? L’amidon est la substance nutritive stockée dans les racines des arbres, mais il ne peut pas circuler à l’intérieur du tronc sous cette forme. Il doit être décomposé chimiquement en saccharose pour ensuite être soluble dans l’eau. La sève qui monte dans le phloème des arbres à sucre au printemps contient une grande quantité de saccharose. Elle contient également de petites quantités de molécules organiques qui donnent au sirop d’érable sa saveur particulière. Lorsque la sève de l’érable atteint les bourgeons immatures, le saccharose est décomposé en glucose. Ce glucose fournit l’énergie aux bourgeons, ce qui leur permet de se diviser et de se développer pour produire des feuilles adultes. Au cours de leur croissance, les feuilles commencent à fabriquer leur glucose grâce à la photosynthèse. Remarque que les substances nutritives circulent de haut en bas du tronc sous forme de molécules de saccharose dissous. 17 SBI3U Devoir 4.6 p.553 N 5, 15; p.556 N 13, 14, 16; p.559 N 21, 22, 23 24; p.561 N 1, 2, 3, 14, 15, 18 SBI3U 4.7 Les réactions des plantes aux stimuli 4.7.1 La méristématisation Les plantes peuvent croître tout au long de leur vie Elles font la _____________ mitose (division cellulaire) dans toutes les parties d’une plante au fil de sa croissance. À un temps donné, la croissance est restreinte à des petites régions de tissu non spécialisé appelées méristèmes. longueur o Méristème primaire (croissance en _________________) dans la tige, les feuilles et les racines → Méristème apical (pointe/somme) diamètre o Méristèmes secondaires (croissance en __________________) dans le tronc. La croissance du tissu méristématique est le résultat de l’ accumulation des cellules qui se divisent rapidement. _____________________________________________________________ Lorsqu’une cellule du méristème se divise, l’une des deux cellules ainsi formée reste dans le méristème (cellules jeunes), alors que l’autre rejoint le corps de la plante (cellules anciennes) 4.7.2 Les régulateurs de croissance (classes des hormones) Les hormones sont des agents chimiques sécrétés par certaines parties d’un organisme et qui sont transportés en d’autres endroits pour y exercer leur action. o Les hormones végétales sont des agents chimiques (des molécules) qui contrôlent l’activité de la plante, comme sa maturation, sa croissance et sa reproduction _____________________________________________________ Il existe deux classes d’hormones : o Hormones promotrices : favorisent la croissance des plantes ________________________________________ ▪ L’auxine, les gibbérellines et les cytokinines o Hormones inhibitrices : _________________________________________ nuisent à la croissance des plantes ▪ L’acide abscissique (ABA) et l’éthylène stimule le mûrissement des fruits et d’autres effets liés au vieillissement des tissus 4.7. 2 a) L’auxine (hormone promotrice) L’auxine est une hormone impliquée dans la croissance des plantes. Elle est synthétisée dans les régions en croissance, dont le méristème apical (la pointe/sommet en croissance) le phototropisme: exemple du tournesol Les effets de cette hormone : o favorise l'élongation des cellules _______________________________________________________________ o Évite la croissance des branches latérales o Stimule la croissance de racines de soutien à partir des tiges qui se trouvent au-dessus du sol o Évite la chute des feuilles avant maturité: de favoriser la chute par la suite elle est produit dans le bourgeon apical. 19 l'auxine est une hormone qui provoque le phototropisme, la plante se tourne vers le soleil SBI3U Lorsque la lumière frappe la tige d’une plante, l’auxine est libérée par des vésicules et se déplace vers la partie de la tige la moins exposée. Les cellules en contact avec l’auxine commencent à s’allonger, de telle sorte que la plante prend une courbe en direction de la lumière. 4.7.2 b) La cytokinine (hormone promotrice) retarde le vieillissement dans les feuilles et les fruits coupés A pour effet : ________________________________________________________. Elle est produite dans les racines et transportée par le xylème jusqu’aux feuilles et aux méristèmes. La cytokinine est une hormone qui agit sur la dominance apicale. Elle migre vers le méristème apical et les bourgeons auxiliaires. Lorsque la concentration de cytokinine dépasse celle de l’auxine, la croissance des bourgeons auxiliaires peut commencer puisque l’inhibition est levée. 4.7.2 c) Les gibbérelines (hormone promotrice) Hormones produites dans les jeunes feuilles et se répandent dans toutes les parties de la plante (action est généralisée). A pour effet (rôle principal) : _____________________________________________________________, stimuler la croissance des cellules de la tige. indépendamment de la présence de lumière. Les autres rôles : ▪ De favoriser l’augmentation du volume des cellules ▪ De favoriser l’assimilation de l’amidon dans les embryons des graines lorsqu’elles germent ▪ Augmentent la sensibilité de la plante à l’auxine. 4.7.2 d) L’acide abscissique – ABA (hormone inhibitrice) L’ABA a pour effet : bloquer l'absorption du dioxyde de carbone o De __________________________________________________________ en contrôlant la fermeture des stomates de la feuille inhiber la division cellulaire o D’__________________________________________________ du méristème apical en plus d’empêcher la formation de nouvelles feuilles. inhiber la croissance des bourgeons o D’_____________________________________________________ ▪ sous l’effet de l’ABA, se recouvrent d’une couche protectrice pour affronter l’hiver. neutraliser les effets des hormones qui favorisent la croissance o De ____________________________________________________________ L’ABA est produit dans les feuilles vertes matures, les fruits et les coiffes des racines et transporté dans toute la plante via le phloème. L’activité de l’ABA est très importante à l’automne, alors que la plante se prépare à l’hiver. Durant cette période, les concentrations de ABA deviennent nettement plus élevées que les concentrations de gibbérellines, d’auxine et de cytokinine. L’hormone ABA est surtout présente chez les plantes adaptées au froid. 20 SBI3U 4.7.2 e) L’éthylène (hormone inhibitrice) L’éthylène est un hydrocarbure gazeux qui agit comme une hormone végétale naturelle. o L’éthylène se déplace donc dans l’air de l’endroit où il est produit (surtout dans le fruit) jusqu’à sa cible. A pour effet : de stimuler mûrissement des fruits. _______________________________________________________________ o L’éthylène stimule l’activité de l’enzyme pectinase, qui dégrade la pectine des parois cellulaires. Ceci a pour effet de ramollir les fruits lors de leur mûrissement. o En plus, la libération de l’éthylène a un effet de rétrocontrôle positif: plus il y a d’éthylène, plus le fruit tend à en produire. Les fruits mûrissent donc très rapidement Pour ces raisons, on utilise maintenant l’éthylène en agriculture o On cueille les tomates alors qu’elles sont vertes et on les traite à l’éthylène pour les faire mûrir artificiellement. 4.8 Les tropismes chez les végétaux mouvement de croissance provoqué par une stimulation inégale d'un agent de l'environnement Un tropisme est un ________________________________________________________________________ extérieur. Phototropisme : Direction dans laquelle les plantes poussent en réaction à la lumière, habituellement vers la source lumineuse. o Les plantes ont un sens phototropique positif (elles croissent en direction de la lumière) o Les racines ont un sens phototropique négatif (elles croissent en direction opposées à la lumière) o L’auxine (hormone qui favorise l’élongation des cellules) s’accumule sur la face ombragée de la tige. Il y a élongation des cellules à cet endroit et la tige fléchit légèrement en direction de la lumière. o Si on tourne le pot de 180 degrés, la tige fléchira dans l’autre direction Géotropisme : Réaction de la plante à l’action de la gravité. o Les racines poussent vers le bas (géotropisme positif) et les pousses et les tiges poussent vers le haut (géotropisme négatif) Thigmotropisme : Réaction des plantes au toucher qui fait pousser les plantes autour de l’objet qu’elles frôlent, s’y enrouler en spirale. o Ex : les ceps de vigne, les plantes rampantes et grimpantes 21 SBI3U 4.9 Le nastisme un mouvement d'une plante en réaction à un stimulus sans que ce mouvement ne soit associé à la Mouvement nastique : _______________________________________________________________________________ direction du stimulus. __________________________________________________________________________________________________ Mimosa pudica, attrape-mouche : le mouvement d’un insecte sur la feuille déclenche un repli de la feuille Replis du à une modification de la pression hydrostatique intracellulaire à la base de chaque foliole (chacune des petites feuilles formant une feuille composée). Lorsque le stimulus disparaît, la pression hydrostatique à l’intérieur des cellules augmente et les sépales se déploient. Pourquoi le natisme n’est-il pas inclus dans la catégorie des tropismes ? Un tropisme est un mouvement de croissance provoqué par une stimulation inégale d’un agent de l’environnement extérieur. Le natisme n’est pas un mouvement d’orientation et il n’y a rien de permanent. DEVOIRS 4.7-4.9 : p.597 N13, 14, 15,16 p.601 N2, 5,7 (+pour vos notes→pourquoi les minéraux sont-ils importants?) ,10 22 SBI3U 4.10 La reproduction des plantes (voir p.585; fig 14.3) 4.10.1 La reproduction des mousses et des plantes vasculaires à spores (revue) Voir notes 4.3 et 4.4 4.10.2 La reproduction des gymnospermes semence nue Gymnosperme signifie « _____________________ ». C’est-à-dire, les graines des gymnospermes sont exposées à leur environnement en période de pollinisation. Au début du printemps, les cônes femelles mesurent environ 1 cm de long. o Les cônes femelles produisent des ovules dans des archégones qui se développent sur la surface supérieure de chaque écaille du cône. Les cônes mâles produisent des microspores qui se transforment en grains de pollen (gamétophyte mâle). Plusieurs centaines de milliers de grains de pollen, semblables à de la poussière, sont produits dans chaque cône mâle et dispersé par le vent vers les cônes femelles. Lorsqu’un grain de pollen atteint un archégone, il produit un tube pollinique qui formera les tissus du gamétophyte femme en se développant. Les spermatozoïdes passent par ce tube pour atteindre l’ovule. Après la fécondation le zygote se développe en un embryon dans le cône femelle. L’embryon est entouré de riches tissus nutritifs et devient une graine. Les cônes femelles restent sur l’arbre jusqu’à ce que les graines parviennent à maturité (quelques mois à 2 ans). L’apparition du pollen, des tubes polliniques et des graines a permis aux plantes de se reproduire sans avoir besoin d’humidité et de survivre au froid et à la sécheresse. 23 SBI3U 4.10.3 La reproduction des angiospermes (plantes vasculaires à fleurs) En quoi est-ce utile, pour une plante, de produire des fleurs ? Certain angiospermes dispersent eux aussi leur pollen grâce au vent. Mais, pour la majorité des plantes à fleurs, il existe d’autres moyens, plus efficaces, de transporter le pollen de l’organe mâle à l’organe femelle de la même espèce. La couleur et le parfum des fleurs attirent les êtres humains, mais aussi d’autres animaux. Les fleurs contiennent des organes qui servent à la reproduction sexuée de cette catégorie de plantes. Les animaux qui en tirent du pollen ou du nectar contribuent donc à la reproduction de ces végétaux. Ce mode de reproduction s’appelle la _________________________. pollinisation Les fleurs jouent un rôle important dans ce processus. Lorsqu’un insecte, un oiseau ou une chauve-souris se pose sur une fleur pour en récolter le nectar (concentré liquide de protéines et de sucres), son corps s’enduit de pollen au contact des anthères; quand ce même animal se posera sur une autre fleur, les grains de pollen entreront en contact avec le stigmate et fertiliseront l’ovule. Les fruits favorisent eux aussi la dispersion des graines. o Les animaux, en les mangeant, ingèrent les graines: comme les graines résistent à la digestion, elles sont évacuées dans les fèces de l’animal et pourront ainsi germer dans un nouveau lieu. Fécondation de l'ovule par le pollen Le pollen tombe sur le stigmate Un long tube pollinique se forme à partir d’une cellule du grain de pollen Le tube s’enfonce dans le style jusqu’à l’intérieur de l’ovaire où il rejoint un ovule Deux noyaux contenus dans le grain de pollen « coulent » dans le tube jusqu’à l’ovule où ils se fusionnent avec les noyaux de celui-ci Voir animation les noyaux haploïdes sont l'équivalents des spermatozoïdes. 24 SBI3U Facteurs requis pour permettre la germination de la graine : Puisque la graine est déshydratée, la présence d’eau est nécessaire pour déclencher le processus de croissance. La présence d’oxygène est aussi nécessaire afin d’effectuer la respiration cellulaire*. Aussi, la température doit être adéquate. Puisque la germination requiert l’activité de plusieurs enzymes, et que ces enzymes fonctionnent mieux à des températures très précises, plusieurs graines resteront en dormance la plus grande partie de l’année et commenceront à croître seulement à des moments précis. *Rappel : La respiration cellulaire est le processus inverse de la photosynthèse. Au lieu de produire du sucre comme réserve d’énergie et de l’oxygène, on consomme du sucre et de l’oxygène. Ceci permet de fournir l’énergie nécessaire à la croissance de la plante. Les graines sont protégées par les membranes de l’ovaire. Lorsque l’ovaire parvient à maturité, il se gonfle pour former un fruit ou une gousse. 25 les angiospermes se reproduisent par du pollen. SBI3U Adaptation et pollinisation Les plantes à fleurs et les animaux pollinisateurs ont évolué parallèlement. Ainsi, les fleurs qui sont fécondées par les chauves-souris s’ouvrent pendant la nuit. Les fleurs qui sont polonisées par les papillons emmagasinent habituellement leur nectar à la base d’une longue corolle; seuls les papillons et les mites peuvent atteindre cet endroit car ils possèdent des organes buccaux particuliers. Cette spécialisation présente des avantages à la fois pour les végétaux et pour les pollinisateurs. La couleur caractéristique d’une fleur, sa forme et son parfum permet au pollinisateur de la reconnaître facilement, ce qui lui assure ainsi une source fiable de nourriture. o Les différences que présentent les fleurs des différentes espèces de plantes incitent les pollinisateurs à ne chercher du nectar que chez une seule espèce à la fois. (Le transport du pollen d’une rose à une marguerite (ou l’inverse), par exemple, ne favoriserait la pollinisation d’aucun de ces deux espèces, une étape essentielle du cycle vital.) Comme une plante produit souvent plusieurs fleurs, il y a risque d’autofécondation c’est-à-dire que le pollen soit transporté d’une fleur à l’autre sur un même plant. L’autofécondation conduit à la formation de graines. Mais il n’y a pas d’échange et de recombinaison de gènes qui permettent la diversité au sein d’une population. ________________ __________________________________________________________________________________________________ Au cours de l’évolution, plusieurs « stratégies » sont apparues chez les plantes à fleurs pour favoriser la pollinisation croisée plutôt que l’autofécondation. 1. Par exemple, certaines plantes ont des fleurs mâles et des fleurs femelles distinctes, qui ____________________ ___________________________________________; ainsi, les fleurs mâles auront dispersé leur pollen avant que les fleurs femelles du même plant ne soient prêtes à être fécondées. 2. Chez les fleurs qui possèdent à la fois des organes mâles et des organes femelles, les stigmates sont aussi d’ordinaire ______________________________________________________ : les deux parties sont ainsi séparées de manière que la fécondation ne puisse se produire « accidentellement ». 4.11 - La régulation interne de la croissance et du développement des végétaux Les plantes peuvent atteindre leur taille maximale dans des conditions environnementales optimales : 1. Hydratation 4. Substances nutritives 2. Oxygène 5. Lumière 3. Chaleur La plupart des graines sont très sèches à la maturité; l’eau constitue seulement 5 à 20% de leur masse. La croissance des racines et des tiges nécessite de l’eau. La radicule (petite racine) perce l’enveloppe de la graine et l’embryon en croissance peut disposer de l’oxygène nécessaire à la respiration aérobie. Si le sol est gorgé d’eau, l’oxygène peut manquer et la germination peut échouer. La plupart des graines ne peuvent germer à une certaine température. Pour cette raison, les graines ne germent pas avant le printemps (15oC à 20oC). DEVOIRS 4.10-4.11 : p.586 N1, 4 ; p.588 N9; p.594 N1,6, 26 SBI3U Unité 4 : Plantes : anatomie, croissance et fonctions 1