LES SURFACES D`ECHANGES CHEZ LA PLANTE N. PIDANCIER
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TS th1A5 Plante fixée TP 21: LES SURFACES D'ECHANGES CHEZ LA PLANTE CORRECTION N. PIDANCIER PARTIE A : Interface plante/atmosphère A1 Etude de la répartition des stomates Un stomate est un ensemble de deux cellules de l'épiderme des feuilles ménageant un espace (=ostiole) entre elles par lequel s'effectue les échanges gazeux entre la plante et l'atmosphère (respiration, transpiration, photosynthèse) stomate vu de dessus au MEB http://pedagogie.ac-toulouse.fr/ Stomate en coupe transversale http://pedagogie.ac-toulouse.fr/ Réalisation d'empreintes des stomates sur la face supérieure et inférieure d'une feuille de Houx photographie au microscope optique de l'empreinte d'une feuille de Houx (face inférieure) (source http://cronodon.com/) Face de la feuille Face supérieure Face inférieure Densité de stomate (par surface de feuille) Nulle (aucun stomate) Très abondant Répartition des stomates sur les deux faces d'une feuille de Houx Les stomates sont absents de la face supérieure de la feuille de Houx et abondants sur la face inférieure de la feuille de Houx. Or c'est la face supérieure qui est la plus exposée au soleil, la plus soumise à de fortes températures favorisant les pertes en eau par transpiration. On en déduit que la répartition des stomates sur la feuille de Houx permet de limiter les pertes en eau. A2 Mesure de surface foliaire et comparaison avec des surfaces d'échanges chez l'Homme Avec le logiciel Mesurim, estimation des surfaces des 8 feuilles scannées=36 cm2 masse des 8 feuilles de plantain = 2,8 g (c'était bien la bonne valeur, je m'excuse...) Calculs en utilisant les valeurs du texte ressource Mesure Espèce plantain violette Masse (kg) 0,0028 0,01 Surface des parties chlorophylliennes (m2) 0,0036*2= 0,0072 0,03 Surface des parties chlorophylliennes /Masse (m2/kg) 0,0072/0,0028= 2,6 5,08 Estimation de la surface interne d'absorption des gaz (m2) 0,0072*30= 0,216 0,91 Estimation de la surface d'absorption des gaz/Masse (m2/kg) 0,216/0,0028= 77 152 Estimation de la surface racinaire (m2) 0,0072*130= 0,936 3,97 Estimation de la surface racinaire rapportée à la masse (m2/kg) 0,936/0,0028= 334 660 Le plantain étudié a une surface d'échange avec l'atmosphère (échanges gazeux) de l'ordre de 77m2/ kg contre 130/70=1,9 m2/kg chez l'Homme pour la surface respiratoire Le plantain a une surface d'échange avec le sol de 334 m2/ kg (surface d'absorption de l'eau et des sels minéraux) contre 200/70=2,9 m2/kg chez l'Homme Pour comparaison 200m2 =un terrain de tennis PARTIE B : Interface plante/sol B1 :Observation d'une plantule de radis La racine de la plantule présente un grand nombre de poils absorbants en arrière de la zone de croissance schéma de la feuille à légender : un poil absorbant est une cellule allongée Absorption de l'eau et des ions par un poil absorbant et formation de la sève brute circulant dans les vaisseaux de xylèmr B2 :Mesure de la longueur et du diamètre de poils absorbants avec le logiciel Mesurim Longueur : plusieurs centaines de µm diamètre : 10 à 15 µm B3 Calcul de surface d'absorption racinaire pour le seigle On considère qu'un poil absorbant est un cylindre dont la surface se calcule par la formule : S = 3,14 x diamètre x longueur Données pour un pied de seigle de 4 mois Diamètre d'un poil 13,5µm=0,0135 mm Longueur d'un poil 0,7 mm surface d'un poil (mm2) 2,9x10-2 nombre de poils 14 milliards 2 surface totale des poils (m ) 415 m2 Soit plus de 2 terrains de tennis BILAN : Les surfaces d'échanges plante/atmosphère (échanges de gaz via les tomates et capture de la lumière) sont de grandes dimensions. De même les surfaces d'échanges plante/sol (échange d'eau et d'ions au niveau des poils absorbants) sont considérables. Cela compense la faible disponibilité du CO2 dans l'atmosphère et de l'eau et sels minéraux dans le sol. Question 1 p. 105 (correspond au schéma fourni) COUPE TRANSVERSALE DE FEUILLE FACE SUPERIEURE FACE INFERIEURE • trajets de CO2 et H2Ogazeux • trajet de la lumière Question 2 p. 105 La cuticule présente sur la face supérieure est imperméable → elle limite les pertes d'eau par l'épiderme Les stomates sont surtout localisés sur la face inférieure de la feuille → limitation des pertes en eau Doc 3 p. 104 : Chez l'arbousier, l'ouverture des stomates est variable au cours de la journée en été. Les stomates se referment aux heures les plus chaudes de la journée quand l'ensoleillement est maximal. Des pertes d'eau peuvent avoir lieu au niveau des stomates qaund ils sont ouverts. Leur fermeture à la mi-journée limite les pertes en eau. Les stomates sont fermés pendant la nuit (quand la photosynthèse est impossible). Le % d'ouverture des stomates et la quantité de CO2 fixé dans la matière organique (par photosynthèse) sont deux grandeurs corrélées. Les stomates permettent l'absorption de CO2 nécessaire à la photosynthèse. Ils permettent aussi les échanges gazeux de la respiration (absorption de O2/rejet de CO2). Analyse de l'expérience de Rosène : cette expérience montre que seule la partie de la racine recouverte de poils absorbants permet l'absorption d'eau Question 4 p. 105 Doc 5 p. 105 : Dans un milieu carencé en fer et phosphore, les poils absorbants de l'arabette sont plus longs et sont plus nombreux qu'en milieu non carencé. Le nombre et la longueur des poils absorbants sont variables selon la composition du sol Doc 6 p. 105 : ce schéma montre qu'en cas de carence en azote, les racines secondaires de l'arabette se développent plus qu'en milieu enrichi en azote. La surface d'échange avec le sol est ainsi augmentée et pallie aux carences minérales de celui-ci.
