Fiche 2 : situations problèmes sur les Végétaux

Par groupe de deux et sur la base des « Fiches théoriques Végétaux » et des polycopiés intitulés « Colonisation de la terre ferme par les Végétaux » et « Éléments fondamentaux sur les 4 groupes de Végétaux terrestres ».

Répondez aux différents points abordés ci-dessous
Remplissez le « Tableau récapitulatif »

ATTENTION Ce travail ne sera pas corrigé par l’enseignant. C’est vous qui devez chercher les réponses qui seront ensuite validées par l’ensemble de la classe, sur la base des documents théoriques.

I. Mouvements

a. Symétries (fiches 1-3)

La mise en place d’une symétrie nécessite forcément une dépense énergétique importante.

Expliquez pourquoi les plantes montrent tout de même de nombreuses symétries dans leur organisation corporelle ?

b. Contraintes statiques (fiches 1, 3 et 4)

« La stabilité ne s’observe que dans le mouvement ».

Expliquez cette phrase au regard des contraintes statiques que doivent gérer les plantes.

c. Perceptions environnementales et proprioception

Lorsqu’on observe un champ de blé, tous les plants ont la même hauteur, sauf ceux qui se trouvent en bordure.

Proposez une hypothèse argumentée qui permette d’expliquer cette observation. (fiche 5)

Dans l’industrie de production des fleurs, on cultive les roses sous serre. Elles sont ainsi protégées du vent et sont très fragiles : une fois cueillies, elles s’effondrent sous leur propre poids. Pour éviter ce problème, des barres horizontales passent régulièrement pour secouer doucement les plantes, ce qui a pour effet d’augmenter leur rigidité.

Expliquez pourquoi ce traitement renforce les tiges des roses commerciales ? (fiche 5)

« Chez une plante, la perception de contraintes extérieures (p.ex. mécanique avec le vent ou de luminosité avec d’autres arbre à proximité) et intérieures (proprioception) modifient l’activité de certains gènes qui s’activent – ou s’inactivent – de façon à ce que la plante puisse s’adapter à ces contraintes (mécaniques, lumineuses, posturales, etc.) ».

Expliquez cette phrase en mettant en relation des informations des fiches 4, 5 et 6.

d. Squelette (fiches 6 et 7)

Un de vos amis pense que le squelette d’une plante se limite majoritairement par le « bois » qui la constitue.

Expliquez-lui, en argumentant, en quoi il a tort.

e. Mouvement actif (fiches 5, 6 et 9)

Expliquez le phénomène de thigmomorphogénèse en mettant en relation les fiches 5, 6 et 9.

f. Mouvements orientés et non orientés (fiches 8 et 9)

Discutez de la valeur adaptative du tropisme et de la nastie et montrer que ces deux types de mouvements, bien que différents remplissent le même rôle pour les plantes qui les pratiquent.

g. Les mécanismes des mouvements (fiches 9 et 10)

Expliquez pourquoi la sensitive (Mimosa pudica) peut moduler le repliement de ses foliolules en fonction de la force du touché exercé ?

h. Déplacements (fiche 11)

« Un fraisier peut se déplacer par l’intermédiaire de stolons. »

Expliquez, en argumentant, en quoi cette affirmation n’est pas exacte.

i. Déplacements (fiche 3-5, 12, 25 et 26)

En utilisant des arguments logiques construits sur « l’anisotropie », la « perception de l’environnement » et la « communication entre les plantes », expliquez ce qui déclenche la « marche racinaire » de certains palétuviers.

II. Nutrition

a. La matière constitutive des plantes (fiches 13 et 14)

Le philosophe grec Empedocles (env. 450 av. J-C), puis plus tard Aristote (384-322 av. J-C) pensaient que toute chose, dans l’Univers, était formée de diverses combinaisons de terre, d’air, de feu et d’eau. Vers 1600, un chimiste belge, Jan Baptista van Helmont a réalisé une expérience pour déterminer la contribution relative de la terre et de l’eau dans la croissance d’une plante. Il fit pousser un jeune saule dans une caisse de bois contenant une quantité de terre bien déterminée. Après arrosage, durant cinq ans, avec de l’eau de pluie filtrée sur tamis, il observa que le poids de l’arbre avait augmenté de 76 kg, tandis que celui de la terre n’avait diminué que de 57 g. La terre n’ayant accusé aucune variation sensible de poids, c’est donc l’eau qui s’est changée en bois et en racines, c’est-à-dire en substances solides que l’on qualifiait de « terre ». L’expérience de van Helmont était pertinente pour montrer que la nourriture de la plante ne provient pas du sol.
En 1966, l’Anglais John Woodward réalisa à Londres une expérience sur la menthe verte, parvenant à une conclusion nettement différente de celle de van Helmont. Il arrosa les plantes avec de l’eau provenant de quatre origines différentes : de l’eau de pluie, de l’eau provenant de la Tamise, de l’eau d’égout de Hyde Park et, enfin de l’eau du même égout à laquelle de la terre de jardin avait été ajoutée.
Septante jours plus tard il mesura le gain de poids des quatre lots de plantes:

Origine de l’eau/Gain de poids [g]
Pluie 1.4
Tamise 1.7
Egout de Hyde Park 9.0
Egout de Hyde Park et terre de jardin 18.4

Woodward observa que la croissance augmentait proportionnellement avec la quantité de terre ou de vase apportée aux plantes. Il conclut que les plantes sont essentiellement composées de terre.

Qui a raison, le belge ou l’anglais ? Discutez et argumentez.

b. Mixotrophie (fiche 15)

Les épiphytes sont des plantes qui poussent en se servant d'autres plantes comme support. Elles ne sont toutefois pas considérées comme des parasites, car elles ne ponctionnent aucune matière organique sur la plante support.

En vous basant sur la fiche 15, expliquez pourquoi on peut considérer le gui comme un épiphyte « hémiparasite » (à moitié parasitaire).

c. Plantes carnivore (fiche 16)

Peut-on qualifier les plantes carnivores d’hétérotrophes ? Discutez.

SarahOD (discussion) 22 mars 2023 à 10:50 (CET)

d. Réserves (fiche 17)

Quel est le rapport entre la nécessité pour certaines plantes de produire des organes de réserves d’énergie et la concurrence pour la lumière.

III. Échanges gazeux

a. Parenchyme (fiche 18)

Lorsqu’elles tombent dans l’eau, les feuilles d’un arbre, si elles sont bien vertes, ont tendance à flotter à la surface. Durant la nuit, cependant, ces feuilles coulent.

Expliquez pourquoi il arrive parfois qu’aux premières lueurs du jour, ces mêmes feuilles remontent doucement à la surface.

b. Respiration (fiche 19)

Vous arrosez tous les jours avec soin votre superbe ficus. Cependant, vous constatez après une semaine que ses feuilles jaunissent et tombent…

Quelles pourraient-être les raisons de ce problème sanitaire et comment devez-vous réagir pour que votre ficus retrouve de sa superbe ?

Les cellules des racines sont hétérotrophes. Comment se procurent-elles de l’oxygène et du glucose ?

« Les cellules des feuilles d’un arbre ne respirent pas : elles se limitent à faire la photosynthèse. »

Expliquez pourquoi cette phrase est fausse.

IV. Transports internes

a. Transports membranaires (fiches 18-23)

Comment, à l’intérieur d’une plante vasculaire, les cellules se procurent-elles le glucose, l’O2, l’H2O et le CO2 ?

Expliquez comment une plante fait circuler des liquides à l’intérieur de ses structures ? (fiche 23)

V. Communication

Proposez une explication génétique argumentée qui permette d’expliquer la « mémoire » observée chez le hêtre. (fiche 24)

Le Wood Wide Web permet à la fois aux plantes qui appartiennent au réseau d’échanger des informations, mais également d’optimiser leur croissance. Expliquez. (fiche 25)

Si on frappe un acacia adulte avec une lanière en cuir pendant une dizaine de minutes, on peut montrer non seulement que la concentration en tanin augmente dans les feuilles de la plante, mais que des molécules volatiles sont également émises. En outre, on observe aussi une augmentation du tanin dans les acacias qui poussent à proximité de celui qu’on a frappé.

Expliquez ces phénomènes. (fiche 26)

VI. Sortie de l’eau des Végétaux (éléments de cours)

Expliquez les raisons pour lesquelles une algue ne peut pas vivre à l’air libre.

A l’aide d’un schéma, expliquez pourquoi une population d’algue sensible à l’air libre peut évoluer une espèce dérivée capable de survivre en dehors de l’eau.

Tracez un arbre phylogénétique représentant l’état de nos connaissances actuelles sur les liens évolutifs existant entre une Mousse, une Fougère, une Gymnosperme et une Angiosperme. Prenez une algue Charophyte en guise de groupe extérieur. Pour chaque point de bifurcation, indiquez les innovations évolutives et expliquez en quoi ces innovations modifient les structures des plantes.

Pourquoi pense-t-on que les Charophytes sont les plus proches parents de Végétaux terrestres ?

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Physiologie Végétaux 2BIOS01 2023