T1A : Chapitre 5 : TP 1 Les surfaces d’échange des plantes avec leur environnement Au fil de l’évolution, a émergé une organisation des plantes à fleurs adaptée aux contraintes de la vie fixée d’une part

et d’une vie à l’interface entre 2 milieux très différents et variables au cours du temps d’autre part :

Atelier 1 : La feuille : surface d’échanges avec l’atmosphère :

A. La feuille : surface de capture de l’énergie lumineuse :

Activité 1 : Estimation de la surface foliaire de capture de l’énergie lumineuse d’un arbre La photosynthèse, qui a lieu dans les cellules chlorophylliennes, permet à la plante de synthétiser sa matière

organique. Elle a lieu dans les chloroplastes des cellules chlorophylliennes et nécessite la présence de

lumière, de dioxyde de carbone (CO2) et d’eau absorbée par les racines. C’est dans les feuilles que se

situent la majorité des cellules chlorophylliennes, permettant ainsi la capture de l’énergie lumineuse. On étudie un plant de MENTHE. Il possède 12 feuilles et pèse 10 g.

A l’aide du logiciel Mesurim, évaluer la surface d’une feuille de MENTHE (voir fiche-méthode sur padlet).

1) Estimer alors la surface totale de capture de l’énergie solaire de cette plante en m2.

Document 1 Surfaces d’échanges externes chez un homme d’une masse de 70kg et une MENTHE d’une

masse de 10 g

surfaces externes

estimées

surface d’échanges (m2) Surface d’échanges/masse

(m2/kg)

violette surface foliaire

homme peau 1.9 0.027

2) Calculer le rapport surface d’échanges/masse (en m2/kg) et comparer la valeur obtenue avec la surface

d’échanges externe d’un homme de 70 kg.

Activité 2 : Coupe transversale du limbe d’une feuille Observer au microscope les lames fournis.

Annoter votre photographie à l’aide du texte ci-dessous

Les feuilles sont le site principal de la photosynthèse, qui se déroule dans les chloroplastes des cellules

chlorophylliennes. Ces cellules sont organisées en tissus appelés parenchymes. Les feuilles comportent du

parenchyme palissadique et du parenchyme lacuneux.

Elles sont le siège d’une perte d’eau par évaporation : c’est la transpiration foliaire. Sur toute sa surface,

l’épiderme, couche externe de la feuille, est recouvert d’une cuticule, fine couche de cires imperméables qui limite

les pertes. Celles-ci ont donc principalement lieu par les stomates, ouvertures qui permettent les échanges avec

l’atmosphère. L’air pénétrant par les stomates circule dans les lacunes du parenchyme lacuneux.

3) Dans quelle partie de la feuille les cellules adaptées à la capture de la lumière sont-elles les plus

nombreuses ? Quel avantage cela représente-t-il pour la plante ?

B. La feuille : surface d’échanges gazeux avec l’atmosphère

Activité 3 : Les stomates permettent les échanges gazeux Les stomates sont constitués de deux cellules stomatiques en forme de rein encadrant un orifice : l’ostiole.

L’ouverture de l’ostiole est contrôlée par les deux cellules stomatiques.

Réaliser une préparation microscopique de l’épiderme de la face inférieure d’une feuille .

Observer les stomates au microscope muni d’une caméra numérique et capturer l’image.

Procéder comme précédemment pour titrer et annoter l’image (ostiole, cellules stomatiques).

Document 2 La répartition des stomates sur une feuille

Nombre moyen de stomates par millimètre carré de feuille

4) Quel est l’intérêt de la répartition observée des stomates ?

Espèce Epiderme supérieur Epiderme inférieur

Blé 33 14

Maïs 52 68

Tournesol 85 156

Pois 40 281

Houx 0 165

Pommier 0 300

Document 3 : a. Coupe transversale de feuille d’aloès au niveau d’un stomate (MO) La feuille comporte en fait une atmosphère interne contenue dans tous les espaces entre cellules et cavités

sous-stomatiques.

La surface d’échanges gazeux

ne correspond donc pas

seulement aux ostioles des

stomates, mais à toutes les

surfaces exposées à cette

atmosphère interne.

5) Tracer le trajet de la lumière,

des gaz (CO2 et O2) et de la

vapeur d’eau sur le

document ci-contre.

Activité 4 : Les facteurs contrôlant l’absorption du CO2 :

6) Comment la plante réagit-t-elle aux variations quotidiennes de l’intensité lumineuse ?

7) Quel est l’intérêt de cette adaptation?

Exploiter maintenant vos réponses afin de montrer que les feuilles constituent une surface

adaptée a à la capture de la lumière et des gaz dans un milieu sec, l’atmosphère. Présenter vos résultats sous forme word et ppt que vous mettez sur votre padlet .

T1A : Chapitre 5 : TP1 Les surfaces d’échange des plantes avec leur environnement

Atelier 2A : Mise en évidence d'une absorption racinaire (20min)

- Observation de l’appareil racinaire d’une plante adulte (à l’œil nu), - lame d une coupe transversale de la zone pilifère faire un dessin d observation

- document extrait de l’adresse http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/racine/07-poils.htm.

Les caractéristiques de la surface d’absorption

- Dimension d’un poil absorbant : diamètre = 12 à 15 µm ; longueur = 1 à plusieurs mm

- Estimation du nombre de poils absorbants : jusqu’à 2000 par cm2 chez les graminées (soit 14

milliards au total chez un plant de seigle)

- Estimation de la surface d’absorption : les poils assurent à un jeune plant de seigle une surface

de contact avec la solution du sol d’environ 400 m2

Les minéraux dissous sont absorbés à la surface des racines, surtout par les poils absorbants.

Les poils absorbants adhèrent aux particules du sol qui sont normalement recouvertes d'une fine pellicule

d'eau contenant des sels minéraux dissous. Les solutions traversent facilement la paroi hydrophile des cellules

de l'épiderme de la racine et en particulier les poils absorbants.

L'eau et les minéraux traversent ensuite l'écorce pour se rendre jusqu'aux faisceaux de vaisseaux conducteurs

de la sève circulant de bas en haut (vaisseaux du xylème conducteur de la sève brute) en empruntant deux

voies :

- une voie extracellulaire (c'est-à-dire, entre les cellules)

- une voie intracellulaire empruntant le cytoplasme des cellules et les plasmodesmes qui les relient (les

plasmodesmes sont des endroits de la cellule dépourvus de membrane cellulosique, il reste uniquement la

membrane plasmique qui est perméable aux solutions).

Décrire les caractéristiques du système racinaire facilitant l’entrée de l’eau et des sels minéraux

dans une plante et montrer qu’il peut s’accommoder des variations des conditions du milieu

Atelier 2B : La mise en évidence de vaisseaux conducteurs de matière chez la plante

Expérience 4 : Observation de coupes de tige et coloration des vaisseaux

B