De la plante sauvage à la plante domestiquée

Chapitre 1 : Organisation fonctionnelle des plantes à fleurs-S’adapter à la vie fixée

I.L’organisation de l’appareil végétatif : de grandes surfaces d’échanges reliées par des vaisseaux conducteurs

L'appareil végétatif de la plante comprend :

- deux surfaces d'échange avec le milieu extérieur, les surfaces foliaire et racinaire

- un organe de soutien : la tige.

1. Les racines, des organes adaptés à l’absorption de l’eau et des ions minéraux du sol

        Chaque plante dispose d’un réseau de racines très longues et très fines, très souvent ramifiées (réseaux primaire, secondaire, tertiaire…). Leur petit diamètre maximise la surface de contact avec le sol et donc avec sa solution. A leur extrémité, elles sont souvent recouvertes de poils absorbants, très fins, très allongés qui démultiplient encore les capacités de la plante à absorber l’eau et les ions minéraux, parfois fortement dilués.

        Chez la plupart des espèces, les racines sont associées au mycélium de champignons. Celui-ci peut former un feutrage en surface ou pénétrer à l’intérieur de la racine même de la racine jusque dans ses cellules. Cette association appelée mycorhize est une symbiose : le champignon se nourrit de la matière organique fabriquée par la plante et celle-ci augmente encore sa surface d’absorption grâce aux filaments mycéliens.

2. Les feuilles des organes adaptés à la fonction de photosynthèse.

Photosynthèse : rappels de 2nde

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        La photosynthèse est une réaction chimique qui forme de la matière organique à partir de matière minérale et d'énergie lumineuse. La photosynthèse a lieu dans les chloroplastes. La chlorophylle des chloroplastes capte l'énergie lumineuse nécessaire à la transformation de la matière minérale (CO2 atmosphérique) en matière organique (C6H12O6). Des ions minéraux peuvent aussi être utilisés pour former des molécules plus complexes (les nitratesNO3-, les phosphates PO3- et le potassium K+ issus de l’absorption racinaire)

[pic 1]

Des échanges gazeux entre les atmosphères interne et externe

        Plates et fines, les feuilles offrent une grande surface d’exposition aux rayons du soleil, qui peuvent ainsi atteindre toutes les cellules de leur parenchyme chlorophyllien. Elles sont limitées extérieurement par deux épidermes recouverts d’une cuticule imperméable aux gaz, afin de protéger le végétal de la déshydratation.

        Des milliers de petits orifices, les stomates situés en face inférieure de la feuille, permettent l’entrée du CO2 dans la feuille. une fois l’épiderme franchi, ce gaz atteint tous les chloroplastes des cellules chlorophyllienne du parenchyme grâce aux lacunes qui les séparent. La vapeur d’eau produit de la photosynthèse suivra le chemin inverse. Cette évapotranspiration est nécessaire à la montée de la sève depuis les racines jusqu’aux feuille. Pour éviter le dessèchement des feuilles l’ouverture des stomates varie selon la quantité d’eau disponible dans le sol, l’humidité et la température de l’air.

3. La circulation de matières au sein de la plante.

        La spécialisation fonctionnelle des organes comme la feuille (photosynthèse) ou la racine (alimentation en eau et ions) rend indispensable les échanges de matière.La tige soutient ces deux zones d'échanges : elle assure un port dressé (favorable à une capture optimale de lumière par la plante) dans le milieu peu porteur qu'est l’air. Les vaisseaux conducteurs qu’elle contient, relient les parties aérienne et souterraine. Deux flux de matière distincts circulent ainsi dans deux réseaux vasculaires séparés.

Observation du Xylèm au MEB :

        La sève brute, solution très diluée d’eau et de sels minéraux circule de façon ascendante depuis les mycorhyzes ou les poils absorbants jusqu’aux organes aériens dans les vaisseaux du xylème. Le xylème est un ensemble de cellules mortes allongées et superposées dont ne subsiste que la paroi cellulaire latérale renforcée par des dépôts de lignine. Dans les feuilles les vaisseaux du xylème se ramifient abondamment (réseau de nervures) pour gagner les cellules chlorophylliennes

Observation du Phloème au MEB :

        La sève élaborée solution enrichie en molécules organiques produites lors de la photosynthèse (eau + sucres, acides aminées…) circule de façon descendante depuis les cellules chlorophylliennes vers tous les organes de la plante en particulier ceux ne réalisant pas la photosynthèse dans les vaisseaux du phloème. Le phloème est un ensemble de cellules vivantes dont la paroi cellulaire est recouverte de cellulose appelés tubes criblés.

Phloème(rose) et Xylème (noir)[pic 2][pic 3]

II.Les plantes face aux contraintes de l’environnement.

1. Structures et mécanismes de défense contre les agressions du milieu : exemple de l’oyat, une adaptation au manque d’eau.

        Les espèces végétales adaptées au milieu de vie très secs possèdent souvent des feuilles réduites voire absentes. Quand elles existent, elles ont recouvertes de poils et/ou d’une cuticule très épaisse. Leurs stomates sont protégés au fond de crypte. Elles peuvent avoir la capacité de s’enrouler sur elles-mêmes, pour réduire encore l’évapotranspiration. Une sécheresse sévère peut provoquer la chute de tout ou partie des feuilles. L’ensemble de ces caractéristiques et comportement limite certes la photosynthèse mais protège la plante d’une déshydratation qui lui serait fatale.

        Les systèmes racinaires des plantes de milieu sec sont également adaptés à cette contrainte : ils sont souvent très étendus et explorent profondément le sol pour optimiser l’environnement en eau de la plante.

2. Structures et mécanismes d’adaptation au froid

        La présence de liquide pouvant geler dans les organes pourrait causer de grands dommages à la plante. Là où ce risque existe les végétaux ont recours à plusieurs adaptations :

        - les plantes annuelles passent la mauvaise saison sous forme de graines contenant très peu d’eau, des réserves de matière organique et un embryon en vie ralentie.

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