II2 – Activité 1 Nutrition, stockage et organisation des plantesProblème : Comment fonctionnent et

se nourrissent les plantes ?Co.3

Appréhender, explorer et expliquer des notions en Sciencesde la vie et de la Terre : le vivant et son évolution.

Situation de départ : Après avoir vu une émission à latélé, Axel se demande comment les gens arrivent à fairepousser des plantes sans terre ! Elle veut essayer detrouver des informations sur ce type de culture, appeléculture hors-sol. Elle découvre que cette culture seréalise sous serre avec tous les éléments indispensablesà la croissance des plantes. Elle se demande si lesplantes fonctionnent comme les animaux et senourrissent comme eux.

Consignes Compétences – Exigences – Conseils

1 – A partir du fonctionnement desanimaux, formuler des hypothèsespour expliquer le fonctionnement desplantes et notamment comment ellesse nourrissent.

(Dé.2)Penser au fonctionnement des animaux comme l'espècehumaine (la respiration, la digestion, la circulation sanguine,l'excrétion, etc.).

2 – A partir de chaque atelier,expliquer le fonctionnement d'uneplante et valider ou invalider leshypothèses.

Analyser chaque document afin d'expliquer lefonctionnement d'une plante : (La.1)- Atelier 1 : expliquer les besoins des plantes et commentest stockée la matière organique.- Atelier 2 : expliquer le fonctionnement de laphotosynthèse et les échanges de gaz au niveau desfeuilles.- Atelier 3 : expliquer le fonctionnement des racines etleur rôle.- Atelier 4 : expliquer la circulation des éléments dans laplante.- Réaliser l'observation microscopique et réaliser undessin d'observation. (Dé.3 – Dé.4)- Valider ou invalider alors l'hypothèse formulée pourconclure. (Dé.5)

3 – A partir de l'ensemble atelier,réaliser un schéma-bilan dufonctionnement d'une plante.

(La.6)

Atelier n°1 : Besoins nutritifs des végétaux et stockage

Document 1 : Énergie et besoins des plantes

Comme pour les animaux, les plantes ont besoin d'énergiepour fonctionner. Cette énergie permet plusieurs actions ausein de la plante :

• la croissance des organes de la plante comme lesfeuilles, les différentes partie de la fleur, la tige, lesracines, etc. (voir schéma ci contre).

• les divisions des cellules dans certaines parties de laplante qui permettent la croissance en largeur et enlongueur.

• le développement de certaines parties de la plante (lagermination des graines, la formation des fleurs, ledéveloppement des feuilles aux printemps, etc.).

• le fonctionnement interne des cellules végétales.Pour produire de l'énergie, la cellule a deux façons de faire :réaliser des réactions chimiques comme les animaux à partirde matière organique comme les sucres et le O2 ou alors laphotosynthèse (voir atelier 2).

Document 2 : Évolution de la quantité d'amidon dans les cellules de feuilles

Un plant de pomme de terre a été éclairé plusieursheures. On mesure la quantité d'amidon dans lescellules de ses feuilles à deux moments : juste à la finde l'éclairement ou 8h après.L'amidon fait partie du groupe de nutriments desglucides. Ainsi l'amidon est un sucre de très grossetaille qui sert de matière organique de réserve pour lesplantes.

Document 3 : Observation des réserves d'amidon

➢ Prélever une partie de l'intérieur de la pomme de terre (appeler aussi tubercule de pommede terre).

➢ Procéder à des coupes transversales très fines avec un scalpel et une pince fine.➢ Déposer ce matériel dans une tasse ou un verre de montre avec quelques gouttes d’eau

iodée.➢ Laisser 2 minutes.➢ Monter entre lame et lamelle dans une goutte d’eau iodée.➢ Observer au microscope optique, la coloration brune mettant en évidence la présence

Matière organique+

DioxygèneÉnergie

+ déchets

Fonctionnement et croissance des

organes

d’amidon.

1 : Grain d'amidon, 2 : membrane, 3 : cytoplasmeDocument de secours : Observation de grain d'amidon dans les cellules de tubercules de pomme

de terre grâce au microscope optique

Document 4 : Cycle de vie de la pomme de terre

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Atelier n°2 : Production de matière organique et photosynthèse

Document 1 : Synthèse de matière organique

L'expérience est réalisée avec une feuille normale, une feuilledont une partie a été cachée par du papier noir ou une feuillepanachée. Ce sont des feuilles de pélargonium (une espèce trèsproche du géranium). On laisse ces feuilles pendant au moins 2semaines en présence de lumière. Après on détache cesfeuilles, on réalise un traitement de décoloration puis onobserve la présence de matière organique dans les feuillesgrâce à de l'eau iodée. Voirles résultats :

Remarque : L'eau iodée est un colorant qui change de couleuren présence d'amidon (il passe de brun à violet foncé).L'amidon fait partie du groupe de nutriments des glucides.Ainsi l'amidon est un sucre de très grosse taille qui sert dematière organique de réserve pour les plantes.

Document 2 : Enregistrement des taux de O2 et de CO2 par del'élodée (une plante verte aquatique)

Grâce à un dispositif ExAO(Expérimentation assistée parordinateur), on a enregistré avec deuxsondes le taux de O2 et le taux de CO2

présent dans l'eau autour de la plante.On a aussi, toutes les 5 min, mis laplante soit à la lumière, soit àl'obscurité.

Document 3 : Les feuilles, des zones d'échanges

Afin d'observer les structures d'une feuille qui permettent le passagede dioxyde de carbone (CO2) et de dioxygène (O2) dans la plante, il estpossible de prendre de l'épiderme d'une feuille d'une plante(exemple : le poireau) :

Tau

x d

e d

iox

ygè

ne

(O

2) Taux de dioxyde de

carbone (CO2)

➢ Réaliser une incision dans la feuille d'un poireau➢ A l'aide d'une pince fine, prélever une couche très fine de l'épiderme de la feuille, en

commençant à l'endroit de l'incision.➢ Déposer le fragment d'épiderme sur une lame (face supérieure sur le dessus) et ajouter une

goutte d'eau.➢ Recouvrir d'une lamelle et observer au microscope.

Document de secours : Observation de la face supérieur de l'épiderme d'une feuille de poireau(x400)

Document 4 : Structure interne d'une feuille et photosynthèse

Remarque : La chlorophylle se situe dans des petites structures appelées chloroplastes. Ceschloroplastes se situent dans le cytoplasme des cellules végétales (ici du parenchyme). Le rôle de lachlorophylle est très important : c'est un pigment vert qui est capable d'absorber la lumière dusoleil (à part la lumière verte). Ce pigment en absorbant la lumière et donc de l'énergie aide à lamise en route de la photosynthèse qui permet de produire de la matière organique (commel'amidon). Cependant la photosynthèse a besoin aussi du CO2 et rejette de l'O2 et de l'eau.

Cellule de garde

Ostiole

Cellule d'épiderme

Stomate

Atelier n°3 : Rôle et fonctionnement des racines

Document 1 : Les sels minéraux

Les sels minéraux sont dissous dans l’eau (= présents mais non visibles). Une plante qui prélève del’eau prélève également des sels minéraux (du phosphore, de l’azote, du potassium, etc.). La terredu sol est en général gorgée d'eau (à part les sols naturellement secs et les cas de sécheresse).Ainsi certains sols comportent des sels minéraux et de l’eau.

Rappel : L'huile est non miscible à l'eau, donc pas d'échangespossibles.

Document 2 : Une jeune plantulede radis

Document 3 : Expérience de Rosène

Document 4 : Quelques caractéristiques racinaires d’un plant de seigle

Longueur totale des racines mises bout à bout 622 km

Nombre de poils absorbants 140 000 000 000

Longueur totale des poils absorbants et le sol 10 620 km

Surface de contact entre poils absorbants et le sol 400 m2

Épaisseur de la paroi et de la membrane d'un poilabsorbant

0,0001 mm

Remarque : Un terrain de tennis = environ 200 m²

Document 5 : Les surfaces d’échanges (rappel)

Une paroi qui a les propriétés d’une surface d’échanges est une paroi fine, avec une grande surface(grâce à de nombreux vaisseaux sanguins, des poils, des replis, etc.). Elle permet des échangesentre deux milieux. Exemple déjà travaillé : les villosités intestinales.

Document 6 : Observation d'une coupe de racine au microscope

➢ Prélever une portion transversale très fine de racine au niveaude la zone pilifère avec un scalpel et une pince fine.

➢ Déposer cette portion dans un verre de montre ou sur une lamemince.

➢ Déposer votre préparation entre lame et lamelle dans unegoutte de rouge neutre.

➢ Écraser légèrement et observer au microscope.

Document de secours : Croquis d'unecoupe de racine de radis vue aumicroscope optique (x400)

Atelier n°4 : Transport et circulation au sein d’une plante

Si l'on élimine le corps de l'insecte en laissant lestylet en place, du liquide s'écoule par cedernier : c'est la sève élaborée de la plante.

Après la taille de printemps, on observe unsuintement de liquide au niveau des sections :c'est la sève brute.

Document 1 : Des pucerons se nourrissant sur latige d'une plante dans laquelle ils enfoncent

leur stylet

Document 2 : Les « pleurs de vigne »

Document 3 : Composition des 2 types de sève

ConstituantType de sève

Brute Élaborée

Eau 99 % 80 %

Sels minéraux 1 % 5 %

Matière organique Rare 15 %

Document 4 : Observation de vaisseaux conducteurs

➢ Une tige de céleri a été placée, pendant 2-3 jours, dans une éprouvette contenant de l'eaucolorée au bleu de méthylène.

➢ Couper transversalement un fragment de tige de longueur 1 cm.➢ Observer les structures colorées.➢ A l’aide d’un scalpel inciser ce fragment dans sa longueur

au niveau d'une structure colorée.➢ Placer cette structure entre lame et lamelle dans une goutte d’eau➢ Observer au microscope.

Document de secours : Céleri coupé après traitement dans un colorant

Document 5 : Circulation des sèves dans une plante

Remarque : On constate que la plante est constituée de tissus différents au sein des tiges et desracines où on trouve des cellules spécialisées (soit dans le transport de sève élaborée ou soit dansle transport de sève brute). Ces cellules spécialisées forment des vaisseaux conducteurs appelésvaisseaux du xylème pour la circulation de la sève brute et vaisseaux du phloème pour la circulationde la sève élaborée.