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CONNAITRE LA PLANTE ET SON MILIEU DE VIE
1CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
dimanche 15 janvier 2012
A. BIOLOGIE DES PLANTES
A1 Qu’est ce qu’une plante ?A2 Les organes de la planteA3 Les organes souterrainsA4 Les feuilles, usines à gazA5 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
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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 64.
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A3 Les organes souterrains
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dimanche 15 janvier 2012
A30. Les grands types d’organes souterrains
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Ref 8
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dimanche 15 janvier 2012
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‣La plupart des végétaux possèdent des organes souterrains, hormis quelques exceptions (plantes épiphytes, mousses, ...)
‣ Les organes souterrains appartiennent à l’appareil végétatif des végétaux.
‣ On distingue :
- Les RACINES “VRAIES”
- Les BULBES
- Les RHIZOMES
- Les TUBERCULES
Ref 8
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! Les RACINES sont des organes fondamentaux
! Quasiment toutes les plantes possèdent des racines! Les racines ont 3 fonctions principales :
• Ancrage de la plante dans le sol• Absorption de l’eau et des sels minéraux• Stockage des réserves
Les RACINES “VRAIES”
Exemple : Chêne, Lilas, Forsythia, Ortie, Menthe, Poireau....
! L’ensemble des RACINES d’une plante forme le système racinaire.! Le volume dans le sol est souvent largement supérieur au volume des organes aériens
Ref 8CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
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Les BULBES
! Sont constitués de tiges très courtes, + ou - aplaties, accumulant desréserves, munies de pièces foliaires + ou – déformées, présentant à leur base des racines “adventives”.
Tige plateau
Racines adventives
Ecailles de protection Pièces foliaires
Future fleur
Exemple : Tulipe, Oignon, Ail, Crocus
7Ref 9
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Les RHIZOMES
! Tiges charnues, qui se ramifient dans le sol et émettent chaque année des racines adventives et des pousses aériennes.
Pousses aériennes
Feuilles
Tige charnueRacines adventives
Exemple :Chiendent, Iris, Bambou8
Ref 9
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Les TUBERCULES
! Tige souterraine renflée par l’accumulation de réserves, elle assure la survie des plantes en saison difficile (sécheresse ou hiver)
Exemple : Panais, Carotte, Pomme de terre, Patate douce9
Ref 8
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Comment naissent les organes souterrains d’une plante ?
Les RACINES “VRAIES”
! Issues de la germination de la graine! Issues de la ramification d’une racine
Les BULBES, RHIZOMES, TUBERCULES
! Issus de la tige
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A31 Morphologie du système racinaire
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Ref 8
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Les fonctions fondamentales sont assurées par l’un ou l’autre des
éléments.
CROISSANCE
ANCRAGE
ABSORPTION
STOCKAGE
Le SYSTEME RACINAIRE est connecté aux organes aériens, par l’intermédiaire de
la TIGE et du COLLET.
! LES DIFFERENTS ELEMENTS DU SYSTEME RACINAIRE
12 Ref 8CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
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! RAMIFICATION DES RACINES
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En général, on distingue 3 types de ramification des racines.
LA RACINE PRINCIPALEAppelée souvent racine pivotante
LES RACINES SECONDAIRESAppelées souvent racines traçantesSe développe par ramification de la racine principale
LES RADICELLES- Ce sont les jeunes racines- Appelées aussi racines fines, elles sont très nombreuses- Elles portent les poils absorbants- Portées par les racines secondaires - Se développe directement depuis le collet chez les plantes herbacées
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! RAMIFICATION DES RACINES
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TYPE FONCTION DUREE DE VIE RAMIFICATIONTYPES DE
VEGETAUX
PRINCIPALEAncrageStockage
LongueMeurt progressivement chez les arbres
OUIEssentiellementArbres et Arbustes
SECONDAIREAncrageStockage
Moyenne à longueRemplace progressivement la racine principale chez les arbres
OUIArbres, arbustesPlantes vivaces
RADICELLE
AbsorptionAncrage chez les
plantes herbacées
BrèveCertaines donnent naissance aux racines ligneuses
NON, porte les poils absorbants,
Tous les végétaux
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! VARIATIONS DU SYSTEME RACINAIRE : LES DIFFERENTS TYPES DE RACINES
Le système racinaire peut varier.
Il peut se distinguer d’une plante à l’autre par :• La forme des racines• La hiérarchisation des différents éléments qui le compose• La situation des racines sur la tige• Le milieu dans lequel il évolue
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-Fasciculé et de petite envergure, constitué d’éléments aux rôles identiques chez la plupart des plantes herbacées
- Architecturé, ramifié et hiérarchisé chez les arbres et les arbustes
- Spécialisé chez certaines plantes : plantes aquatiques, plantes grimpantes, orchidées
Le système racinaire peut être .
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Système racinaire FASCICULE
- Les racines prennent toute naissance à la base de la tige de la plante- Racines identiques de même dimension, pas de hiérarchisation
- Fonctions des racines : ancrage & nutrition
Ref 8
Peu profondes
Couvrent une grande surface
Contribuent à empêcher l’érosion des sols
Racines du Chiendent odorant
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Système racinaire ARCHITECTURE
- Structure ramifiée & hiérarchisée
- Fonctions des racines : ancrage, nutrition, stockage
- Appelé aussi système Pivotant, en raison de la présence d’une racine principale appelée pivot, qui se ramifie au fur et à mesure du développement de la plante
Ref 4
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Système racinaire SPECIALISE
Chez certaines plantes, le système racinaire est spécialisé :
1. La racine principale issue de la germination de la graine dégénère. De nouvelles racines nées sur la tige aérienne la remplace et forme le système souterrainCe sont des RACINES ADVENTIVES.
Racine adventive de Sorgho Racine adventive de Bambou
Ref 8
Ref 8
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Système racinaire SPECIALISE
2. Les RACINES ADVENTIVES peuvent être aériennes, prendre naissance sur le tronc d’un arbre, la tige à des hauteurs très importantes, et être utilisées par le végétal comme support : racines supports du Ficus, racines échasses des Palétuviers
Racine support Ficus
Racine échasse des Palétuviers
Ref 8
Ref 8
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Système racinaire SPECIALISE
3. Les racines adventives peuvent apparaître dans une position bien particulière (...) en dehors des processus normaux de ramifications. Elles peuvent ainsi prendre la forme de crampons pour permettre à la plante de s’accrocher à un support. Elles n’ont aucun rôle d’absorption
Racine crampons du
Lierre
Ref 8
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Système racinaire SPECIALISE
4. Les racines adventives peuvent également être aérienne mais sans être ancrée dans le sol. Elles pendent dans l’air et absorbent la vapeur d’eau contenue dans l’air. Ces racines ne portent pas de poils absorbants.Ce sont des plantes épiphytes. - Exemple : Orchidées, Phillodendron,
Racines aériennes
Ref 8
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Système racinaire SPECIALISE
5. Les racines aquatiques sont immergée dans l’eau en permanence
Racines aquatiques
Ref 8
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Système racinaire SPECIALISE
6. Les racines pneumatophores de certains arbres de milieu marécageux sont des racines verticales qui émergent de l’eau ou du sol et absorbent dans l’air la vapeur d’eau. Exemple : racines pneumatophores du Cyprès chauve
Racines pneumatophores
Ref 8
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Système racinaire SPECIALISE
7. Les racines suçoirs chez certaines plantes parasites se fixent sur une plante hôte et pénètrent les tissus de celles-ci pour se nourrirExemple : les racines suçoirs du Gui
Racines suçoirs du Gui
Ref 8
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Plantes sans système racinaire
Certaines plantes ne possèdent pas de racines. Leur appareil végétatif, fixé sur un support, est composé de tiges pendantes, dont l’épiderme absorbe dans l’air les éléments dont elles ont besoin.Exemple : Tillandsias, appelées communément “Filles de l’air” ou “Barbe espagnole”
Ref 8
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A32 Anatomie d’une jeune racine
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LA RACINE PRINCIPALE
RACINES SECONDAIRES
LES RADICELLES
Les racines souterraines sont différentes des tiges aériennes
" Les racines ont un géotropisme négatif : elle pousse vers le bas
" Les racines ne sont pas recouvertes d’une cuticule : elles peuvent absorber directement l’eau du sol
" Les racines se ramifient irrégulièrement : elles s’adaptent aux contraintes souterraines
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! Les RADICELLES (les jeunes racines) sont portées par la racine principale ou par les racines secondaires
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Ref 8 : www.allo-olivier.com
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Structure et fonctions de la RADICELLE
STRUCTURES FONCTIONS
ZONE PILIFERE (porte les poils
absorbants)
ZONE de CROISSANCE
MERISTEME APICAL
ABSORPTION
CROISSANCE EN EPAISSEUR SIEGE DE LA RAMIFICATION
PRODUCTION DE NOUVELLES CELLULES
PENETRATION DANS LE SOLCOIFFE
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Ref 8
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STRUCTURE INTERNE DE LA RADICELLE - Coupe longitudinale
Péricycle : produisent des racines secondaires
Xylème : conduit la sève brutePoils absorbants
Endoderme : contrôle l’entrée et la sortie de l’eau
Cortex : rôle de soutien et de réserve
Epiderme : couche supérieure de la radicelle
Moelle : rôle de réserve
Méristème apical :Tissu d’allongement de la radicelle
Coiffe : protège le méristème apical tout en favorisant la pénétration de la radicelle
30Ref 5
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STRUCTURE INTERNE DE LA RADICELLE - Coupe transversale
Ref 8
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LES POILS ABSORBANTS
ZONE PILIFERE (porte les poils
absorbants)
POILS ABSORBANTS
32Ref 8
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LES POILS ABSORBANTS
© Gerd A. Guenther
POIL ABSORBANT
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Ref 8
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LES POILS ABSORBANTS
34
Ref 4
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A33 Les différents rôles des racines
35 CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
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La racine est un organe vital qui a plusieurs rôles au sein de la plante :
! PRELEVER dans le sol l’eau nécessaire à la survie de la plante! ABSORBER les sels minéraux du sol
Absorption de l’eau Absorption des nutriments
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Ref 6
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! L’eau et les nutriments du sol absorbés constituent la SEVE BRUTE! La sève brute alimente les parties aériennes
! ASSURER LE TRANSFERT de la sève brute vers les parties aériennes
Transfert vers les parties aériennes
ROLES DES RACINES
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Ref 6
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ROLES DES RACINES
! ASSURER L’ANCRAGE de la plante dans le sol
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• La racine principale est robuste et s’enfonce profondément dans le sol• C’est le pivot central, qui assure l’ancrage (dans un premier temps)
• La racine principal produit ensuite des racines secondaires• Elles poussent horizontalement ou à l’oblique • Elles vont augmenter la stabilité de l’ancrage racinaire
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Système racinaire avec pivot central
ANCRAGE DES RACINESRef 8
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Systèmes racinaires avec pivot central, et racines secondaires
Ref 8
Ref 8
ANCRAGE DES RACINES
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41
Systèmes racinaires avec pivot central, et racines secondaires
Ref 7
ANCRAGE DES RACINES
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Système racinaire avec racines secondaires obliques
Ref 8
ANCRAGE DES RACINESCFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
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Système racinaire avec racines secondaires superficielles
Ref 8
ANCRAGE DES RACINES
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! ACCUMULER DES RESERVES, essentiellement des sucres , pendant l’hiver
! Les réserves sont utilisées à la sortie de l’hiver lors du réveil pour le démarrage de la végétation
ROLES DES RACINES
! Les racines se déforment du fait de l’accumulation des réserves
Contreforts racinaires
44
Ref 8
! Les organes souterrains se déforment aussi en accumulant des réserves : on dit qu’ils sont tubérisés
Ref 8
E x e m p l e : tubercule de la c a r o t t e d e l a patate douce
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ROLES DES RACINES
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! Support d’associations symbiotiques avec des micro-organismes (bactéries ou champignons)
! Ces associations, comme les mycorhizes, (association entre un champignon et les racines d’une espèce d’arbre, ont plusieurs intérêts :
• Elles facilitent l’absorption des éléments minéraux • Elles augmentent le volume de prospection racinaire dans le sol
Ref 7 : “Association d’un arbre et d’un champignon”
Ref 8 : “ Ectomycorhize”
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AUTRES ROLES DES RACINES
Rôles au niveau du sol :• Décompactage et ameublissement • Limite l’érosion• Captage des eaux en excès• Absorption de substances polluantes• Libération de sels minéraux• Enrichissement organique
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CROISSANCE DES RACINES
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! La tige aérienne et la racine sont soumises à un phénomène identique de croissance.
! Chez les racines, cette croissance est engendrée par 2 tissus spécialisés et sera de 2 types :
‣Elle va s’effectuer au niveau du méristème apical : c’est la croissance primaire qui provoque la croissance en longueur de la racine
‣Elle va également s’effectuer au niveau du cambium vasculaire et du cambium cortical : c’est la croissance secondaire qui provoque la croissance en diamètre de la racine
! La croissance des racines suit en général un géotropisme négatif, c’est à dire qu’elle se dirige vers le bas. ! Si les conditions de développement sont bonnes : sol meuble, présence d’eau, la croissance a lieu dans toutes les directions
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A34 Les mécanismes d’échanges et d’absorption
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! Les racines sont en contact étroit avec le sol et sa solution
LA RHIZOSPHERE
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!La RHIZOSPHERE est le volume de sol qu’explorent chaque pointe racinaire (du grec rhizos = racine, et sphère)
! En anglais, le terme rhizosphère est appelé “hidden half”, ce qui se traduit littéralement par la “moitié cachée” de la plante
!La rhizosphère forme une zone de transition entre les particules de terre et la racine
!La rhizosphère forme une couche très riche en bactéries qui entoure les radicelles et les poils absorbants
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LA RHIZOSPHERE
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!La rhizosphère forme une zone de transition entre les particules de terre et la racine
!La rhizosphère forme une couche très riche en bactéries qui entoure les radicelles et les poils absorbants
!La rhizosphère est également largement explorée par le réseau des mycorhizes associées aux racines.
Ref 8
CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
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Les plantes puisent dans la rhizosphère l’eau et les sels minéraux indispensables à leur fonctionnement au cours de différents échanges : c’est la nutrition minérale
Il existe 3 types d’échanges dans la rhizosphère
LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
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Ref 10
Echanges
Absorption par les mycorhizesAbsorption par les poils absorbants
Sécrétions de la racine
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LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
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Absorption par les poils absorbants! Les racines absorbent de l’eau et des éléments minéraux dissous grâce aux poils absorbants
Epiderme Endoderme Péricycle
Cortex
XylèmePhloème
Poil absorbant
Circulation de l’eau du sol et les
nutriments vers l’intérieur de la
racine
Moelle
Ref 5CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
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LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
Absorption par les poils absorbants
! L’EAU pénètre dans la racine sous l’effet de 2 phénomènes dits passifs :
✓ Premier phénomène : Une poussée s’appuyant sur le mécansme d’osmoseL’eau pénètre dans les racines en raison d’une différence de dilution entre la rhizosphère et les tissus racinaires.
Racine
L’eau dans les cellules de la racine est concentrée par
l’accumulation de sels minéraux dissous
Eau dans la racine
Rhizosphère
Eau dans la rhizosphère
L’eau dans la solution du sol est diluée, peu
concentrée
L’osmose est le mécanisme de passage de l’eau du milieu le moins concentré vers le milieu le plus concentré
Pression osmotique
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LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
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Absorption par les poils absorbants
! L’EAU pénètre dans la racine sous l’effet de 2 phénomènes dits passifs :
✓ Deuxième phénomène : une succion exercée par les besoins en eau des parties aériennes
La transpiration, la photosynthèse, le transport de l’eau dans toute la plante créent une demande d’eau qui, du fait de la cohésion des molécules d’eau entre elles (la capillarité), se répercute des é l é m e n t s a é r i e n s j u s q u ’ a u x p o i l s absorbants.
Ref 8
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LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
55
Absorption par les poils absorbants
! LES ELEMENTS MINERAUX pénètrent dans la racine grâce à des mécanismes passifs, qui ne consomment aucune énergie
✓ Les sels minéraux traversent les membranes racinaires grâce aux phénomènes de diffusion
MEMBRANE
La diffusion est simple par franchissement direct de la
membrane
La diffusion est facilitée par des canaux ou des protéines insérés
dans la membrane
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LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
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Absorption par les poils absorbants
! LES ELEMENTS MINERAUX pénètrent également dans la racine grâce à des mécanismes actifs
✓ Elles utilisent de l’énergie pour fonctionner
✓ Des protéines insérées dans la membrane des cellules jouent le rôle de pompes qui aspirent et/ou rejettent des éléments minéraux
Ref 8
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LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
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Absorption par les mycorhizes ! Qu’est ce qu’une MYCORHIZE ?
✓ Une mycorhize est le résultat d’une association dite symbiotique entre un champignon et les racines des végétaux
✓ Le mycélium d’un champignon, constitué d’hyphes (l’organe principal du champignon sorte de fins filaments), colonise les racines d’une plante donnée
✓ Mycorhize, du grec myco - champigon, et rhiza - racine
Ref 8
Ref 8
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LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
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Absorption par les mycorhizes
! La symbiose profite aux 2 organismes
‣ L a p l a n t e f o u r n i t a u champignon un support et des nutriments
‣ L e c h a m p i g n o n a u g m e n t e l a s u r f a c e d’absorption racinaire et fournit à la plante de l’eau et des éléments minérauxRef 8
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LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
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Absorption par les mycorhizes
! Il existe deux types principaux de MYCORHIZE
✓ Les ectomycorhizes : les hyphes s’associent aux racines fines, enveloppent la racine, augmentant ainsi le diamètre de la racine support, donc la surface d’absorption
✓ Les ectomycorhizes concernent surtout les arbres
Ref 8
Ref 8 CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
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LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
60
Absorption par les mycorhizes
! Il existe deux types principaux de MYCORHIZE
✓ Les endomycorhizes : les hyphes pénètrent l’écorce de la racine et y forment des arbuscules. Le mycélium se ramifient autour des racines, créant ainsi une grande surface de contact et d’échange avec la rhizosphère
✓ Les endomycorhizes colonisent environ 400 000 espèces.
Ref 8
Ref 8
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LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
61
Sécrétions par les racines : l’effet rhizosphère
! Les racines rejettent dans le sol environ 30 % des molécules fabriquées tout au long des différentes fonctions métaboliques de la plante (photosynthèse)
! Ces molécules sont de plusieurs types :- Carbone- Sucres- Protéines - Acide gras
! Cet apport massif de substances organiques va favoriser la prolifération de nombreux micro-organismes du sol : bactéries, champignons, algues, insectes, vers, acariens....
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dimanche 15 janvier 2012
Ref 10
Molécules exsudéesTexte
LES ECHANGES DANS LA RHIZOSPHERE
Sécrétions par les racines : l’effet rhizosphère
Champignon microscopique
Paramécie
Acariens Nématode
Ref 3
62 CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
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A35 La sève brute, transport et composition
63 CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
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Dans la racine, la solution minérale (eau + sels minéraux) , entrée par les poils absorbants, traverse horizontalement les tissus internes.
Ref 10
64 CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
dimanche 15 janvier 2012
Cette solution minérale traverse les différents tissus, pour rejoindre des vaisseaux conducteurs (le XYLEME) en empruntant 3 voies
a. En passant à travers la membrane des cellules.
b. En passant de cellule en cellule par des plasmodesmes = voie symplaste.
c. En passant entre les cellules ou dans les cellules mortes = voie apoplaste.
Ref 3
65 CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
dimanche 15 janvier 2012
Cette solution minérale rejoint, au centre de la racine des vaisseaux conducteurs spécifiques, appelé le XYLEME
Une fois dans le xylème, la solution, appelée SEVE BRUTE, est transportée jusqu’aux feuilles.
Solution minérale
Sève brute
Xylème
Feuille
Ce transport de SEVE BRUTE
est ASCENDANT
66 CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
dimanche 15 janvier 2012
Les mouvements de sève brute dans l’arbre
• Les mouvements de SEVE BRUTE sont ascendants : depuis les racines jusqu’aux feuilles,
1° A la pression exercée, à chaque instant, par les liquides nouveaux entrés par les poils absorbants sur ceux qui ont déjà pénétré dans le corps de la plante != poussée radiculaire
• La montée de la sève brute est possible grâce :
2° A l'aspiration, produite par la transpiration des parties aériennes de la plante
3° A la capillarité des vaisseaux ligneux;!
Ref 8
67CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
dimanche 15 janvier 2012
68
Vitesse de montée de sève brute
- vitesse moyenne de circulation๏ de 7 cm/heure (Erable, Hêtre) à 70 cm/heure (Chêne, Frêne)๏ de 1,5 m à 2 m/heure pour les végétaux des zones tropicales humides
- vitesse max : 100 m à l’heure
Une forêt d’1 HA évacue 3000 à 4000 T d’eau par an
Un érable peut perdre ~ 200 L / h en été
DONC
Il doit puiser 200 L / h dans le sol pour compenser.
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dimanche 15 janvier 2012
La SEVE BRUTE contient
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de l’EAU des sels minéraux+
du Phosphore
du Calcium
du Potassium
de l’Azote
du Sodium
Des oligoélements+
Fer
Zinc
Cuivre
Bore
Manganèse
Molybdène
du Soufre
du Silicium
du Chlore
+
99 %
Des SUBSTANCES ORGANIQUES
Sucres Phénols
Acides aminée Vitamines
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La SEVE BRUTE est utilisée dans les feuilles, lors de la PHOTOSYNTHESE (voir chapitre A41).
♻
Sève brute
♻Photosynthèse
70 CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
dimanche 15 janvier 2012
L’eau et les sels minéraux qu’elle contient sont utilisées lors de la photosynthèse, ainsi que d’autres éléments.
Ils sont synthétisés et transformés.
Le résultat de ce processus s’appelle la SEVE ELABOREE.
La SEVE ELABOREE est indispensable à la croissance, à la reproduction, à la protection de la plante.
SEVE BRUTE
Autre éléments ♻+ =SEVE
ELABOREEPhotosynthèse
CFPPA PEZENAS/ CAPA/GL / AOUT 10
dimanche 15 janvier 2012
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 Petiot - Edition de Terran(13) La taille des arbustes et des jeunes arbres d’ornement, Pierre Raimbault, ENGREF(14) http://www.afd-ld.org(15) La botanique redécouverte, A Raynal Roques - Belin
(16)La taille raisonnée des arbustes d’ornements, Pascal Prieur Edition Ulmer(17) http://www.snv.jussieu.fr(18)
dimanche 15 janvier 2012
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