cours - SVT en Terminale S

Partie 1A
La Terre dans l’univers, la vie et
l’évolution du vivant
Chapitre 1 Les relations entre
organisation et mode de vie, résultat
de l'évolution : l'exemple de la vie
fixée chez les plantes
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1
Anatomie d’un angiosperme
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2
 La partie aérienne
•Elle comprend un axe cylindrique, la tige principale, d’où partent des tiges
secondaires ou rameaux. A l’extrémité de chaque tige se trouve un petit organe
renflé : le bourgeon terminal.
•La tige et les rameaux portent des organes verts en forme de lame, les feuilles. Les endroits où ces feuilles
s’attachent sur les tiges sont appelés nœuds et l’espace compris entre deux nœuds est un entre-nœud.
•Chaque feuille comprend : une partie aplatie, appelée limbe (parcourue de nervures), une partie étroite, le
pétiole, et une base élargie, la gaine. A l’aisselle des feuilles se situent des petits bourgeons appelés bourgeons
axillaires.
 La partie souterraine
•La tige se continue dans le sol par un organe brun qui va en s’amincissant, c’est la racine principale. Elle se ramifie en de
nombreuses racines secondaires, ou radicelles, elles-mêmes ramifiées. Sur les racines se trouvent des petits renflements appelés
nodosités.
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3
Conclusion
Les Angiospermes sont des organismes vivants végétaux qui ont une
vie……………….. pour la plupart à l’…………………… du sol et de
l’air.
Les
Angiospermes
qui
sont
les
plantes
à
……………..produisant des ……………….. Ils ont besoin de
ressources qu'ils trouvent dans leur habitat, le …………….. (eau et
ions)
et
……………….
(CO2).
Ils
utilisent
aussi
…………………………………. pour la convertir en énergie chimique
lors de la photosynthèse. Elles ne peuvent pas se ……………………
pour se procurer leur nourriture, se mettre à l'abri, ou se reproduire.
Elles ont privilégié, au cours de l'évolution, le développement d'un
………………………et d'un ……………………. (aérien) qui
comprend
tiges,
feuilles
et
fleurs.
Ces
2
systèmes
sont
interdépendants
grâce
aux
……………………………. qui les relient (dans les troncs et les
tiges). Leur structure fonctionnelle reflète leur histoire évolutive sur
la Terre.
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Comment expliquer la relation entre les structures et l’organisation
fonctionnelle des Angiospermes en relation avec leur mode de vie ?
Comment assurer ses fonctions de nutrition, de protection et de
reproduction avec les contraintes de la vie fixée ?
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I/ Les feuilles et les racines sont des systèmes
d’échanges performants avec l’environnement
TP1: L’organisation fonctionnelle des Angiospermes aériennes et
leur mode de vie
Savoir: Elle développe des surfaces d'échanges de grande
dimension avec l'atmosphère (échanges de gaz, capture de la
lumière) et avec le sol (échange d'eau et d'ions).
Savoir faire:
– Recenser, extraire et exploiter des informations concernant
l’organisation fonctionnelle d’une plante
– Réaliser et observer une préparation microscopique de
racine, de coupe transversale de feuille , de tige.
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Conclusion TP1
•
•
•
Les …………………………. des feuilles avec l’atmosphère et des racines
avec le sol sont importantes. En effet le rapport …………………… des
feuilles des Angiospermes est très supérieur à ceux des animaux.
L’extrémité des racines contient des …………………….. qui augmentent la
surface totale des racines. Plus la surface d’un organe est importante plus
les échanges qu’il réalise seront importants.
La surface d'échange gazeux ne correspond pas seulement aux …………..,
mais à toutes les surfaces en contact avec l’atmosphère interne dans le
parenchyme lacuneux. La présence et l’organisation en ………………… de
cellules chlorophylliennes, photosynthétiques possédant des chloroplastes
avec des pigments photosynthétiques optimisent la réception de la lumière
nécessaire à la photosynthèse.
Le rapport ……………………….. important des racines est en rapport avec
la fonction d’absorption de l’eau et des ions qui peuvent se trouver assez
éloignés de la plante (horizontalement ou verticalement). La structure
souvent …………………… des racines leurs permet aussi le maintien du
port dressé.
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II/ La circulation de matière dans la plante peut se faire par des
vaisseaux conducteurs
TP2 : Mise en évidence de la
transpiration chez les végétaux
Savoir: Des systèmes conducteurs permettent les circulations de
matières dans la plante, notamment entre systèmes aérien et
souterrain.
Savoir faire:
– Recenser, extraire et exploiter des informations concernant
l’organisation fonctionnelle d’une feuille
– Réaliser et observer une préparation microscopique
d’épiderme de feuille
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Conclusion
L’eau ayant circulé dans les …………………………… de sève est éliminée
par ……………………. Celle-ci s’effectue notamment au niveau de la face
inférieure des feuilles par les ………………….. et est activée par la
ventilation.
De plus la structure des feuilles permet l’entrée de l’air contenant du CO2 par
les ………………….. tout en limitant la perte d’eau par
………………………… : la position des stomates est majoritairement au
niveau de ………………………. des feuilles.
•
•
Des racines jusqu’aux feuilles lieu de la photosynthèse, de la sève
…………….. (eau et ions) circulent dans des vaisseaux conducteurs du
……………….
Des feuilles vers le reste de la plante circule la sève ……………..
contenant les molécules organiques (Glucides, Acides aminés, lipides
etc…) synthétisées lors de la photosynthèse dans des vaisseaux conducteurs
du phloème.
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III/ La plante possède des structures et des mécanismes de défense contre
les agressions extérieures
Les agressions extérieures
peuvent être dues :
- à d’autres êtres vivants qui
entrent en concurrence pour
l’espace ou sont des
consommateurs
- des conditions physicochimiques du milieu comme la
température, l´hygrométrie etc
…(biotope)
Étude d’un exemple: Le laurier cerise
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A/ Existence de structures de défenses
1- Les plantes possèdent de nombreuses
structures (organes, tissus, cellules,
molécules) leur assurant une certaine
protection.
Ex: les acacias présentent de nombreuses épines
(armes mécaniques),
EX: Les tanins (arme biochimique) molécules qui
rendent leurs feuilles indigestes et hébergent
des fourmis qui attaquent les prédateurs (arme
biologique).
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2- Dans les climats secs, la face supérieure des feuilles est recouverte
d'une cuticule imperméable qui limite la transpiration. Les stomates ne
sont localisés que sur la face inférieure qui se trouve plus à l'ombre.
Coupe transversale (sans coloration) dans le limbe d'une feuille de Laurier rose.
Cuticule
Cellules épidermiques non chlorophylliennes
parenchyme palissadique
parenchyme lacuneux
D’après http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/gaz/laurier.htm
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3- Les bourgeons qui résistent au froid grâce aux écailles épaisses et
imperméables et du duvet qui permettront la formation des feuilles au printemps.
Écailles
protectrices
Goutte d’eau + coton
sur le bourgeon
Écaille brune protectrice
Bourre
Écaille verte
Jeune feuille
D’après dissection d’un bourgeon-SVT dijon- Sandrine ESQUIROLESQUIROL- PAQUEROT
Coupe longitudinal dans un bourgeonTheme
de chêne
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Dans le bourgeon, les jeunes pousses sont bien
protégées.
Les bourgeons peuvent résister sans dommage à des
températures de -10 à -15°C,notamment la tige feuillée
miniature a une très faible teneur en eau.
En revanche, au moment du débourrement des
bourgeons, les jeunes feuilles et surtout les fleurs g èlent
et meurent à -2 ou -3°C. C’est pour cette raison que les
arboriculteurs placent des systèmes de chauffage dans
leurs vergers en cas de gel au printemps.
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B/ Des mécanismes de défense
Certains mécanismes assurent la protection
des plantes à vie fixée (modification
momentanée des structures et symbiose).
Ex: Les feuilles de l’Oyat
les mouvements de la feuille d'Oyat en fonction de
l'humidité de l'air (Hydronasties)
Quand l’air est humide
http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/mouvements/nasties-hydro.htm
Quand l’air est sec
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• En climat tempéré les arbres perdent leur
feuille lors de la saison défavorable à la
photosynthèse (Hiver) .Les feuilles sont
sensibles au gel et sont le siège d'une
importante évaporation. Les arbres vont
les perdre en automne (diminution de la
luminosité) et vont rentrer en vie ralentie
pendant la période froide (Bourgeons).
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Conclusion
• Au fil de l’évolution, une grande variété de
systèmes de défense contre les agressions du
milieu se sont mis en place chez les plantes à
fleurs.
• Il s’agit à la fois de moyen de défense contres
les pathogènes et les prédateurs ( épines, poils,
molécules toxiques etc…) et de mécanismes
d’adaptations aux variations saisonnières du
milieu (bourgeons, chute de feuilles et vie
ralentie en hiver etc…)
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IV/L’organisation fonctionnelle des fleurs permettent la reproduction
sexuée des plantes fixées
A.L’organisation florale
•
.
TP3: Organisation florale d’un angiosperme
Savoir faire :
Réaliser la dissection d'une fleur simple
Traduire les observations sous une forme schématique simple (diagramme floral).
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Conclusion
La fleur est constitué de 4 …………….., couronne
concentrique de pièces florales : le ……………
(l’ensemble des sépales), la …………………
(l’ensemble des pétale), l’androcée (l’ensemble
des organes reproducteurs mâles les …………..)
et l’androcée (l’ensemble des organes
reproducteurs femelles …………………).
………………………… est contrôlée par des
gènes de développement floral. Toute
……………….. de ces gènes provoque des
modifications des verticilles.
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20
B. La reproduction sexuée des plantes à fleur
1-La dissémination du pollen et la coévolution
•
« Notons le rôle central de la biodiversité dans la reproduction
des végétaux, via la pollinisation. Bien que certaines plantes
sachent se reproduire toutes seules, ou utiliser pour cela le
vent et l'eau, une majorité des espèces végétales sont
dépendantes du monde animal - particulièrement de celui des
insectes - pour se reproduire. Mais la diversité des insectes
est vitale pour les plantes, car à chaque plante son insecte !
•
La reproduction sexuée chez les plantes supérieures
nécessite le transport de pollen, provenant de l'organe mâle,
l'étamine, vers l'organe femelle, le pistil. Dans la plupart des
cas, et bien que la majorité des fleurs soit hermaphrodites, il y
a transfert entre organes mâles et femelles d'individus
différents. Cette reproduction nécessite un vecteur pour
transporter le pollen à distance et assurer la pollinisation. C'est
le vent qui transporte le pollen pour la plupart des graminées
(pollinisation anémophile), mais le vecteur est un insecte
(pollinisation entomophile) pour la majorité des autres plantes
à fleurs, cultivées ou non.
Les insectes pollinisateurs sont tous ceux qui
butinent les fleurs au stade adulte :
mouches, coléoptères, papillons et surtout
abeilles.
Ils sont attirés par le parfum ou la couleur des fleurs et sont
récompensés de leur visite par le nectar qu'ils consomment et qui
leur fournit l'énergie nécessaire pour continuer à butiner de fleur en
fleur. Les insectes les plus efficaces pour la pollinisation ont
fréquemment le corps hérissé de nombreux poils (appelés soies), ou
même présentent des organes spécialisés pour la récolte de pollen,
comme des corbeilles situées sur les pattes des abeilles.
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21
•
Certaines espèces d'insectes peuvent polliniser de très
nombreuses espèces végétales, alors que d'autres se
restreignent à un nombre réduit de plantes. La longueur de
la trompe des papillons ou de la langue des abeilles sera
déterminante pour les espèces végétales à visiter : on se
souviendra que Darwin avait prédit l'existence d'un
papillon avec une trompe de « onze pouces » de long en
observant les éperons nectarifères de l'orchidée malgache
Angraecum sesquipedale. Ce papillon (Xanthopan
morgani praedicta) n'a été découvert que 30 ans plus
tard !
Trompe
D’après http://www.abeillesentinelle.net/abeille/
Theme 1A-V.Marquet22
Lycee francaishttp://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosbiodiv/?pid=decouv_chapC_p1_c1&zoom_id=zoom_c1_1
de Vienne
La spécificité étroite entre la plante et l'insecte est poussée à
l'extrême chez les orchidées du genre Ophry qui ne
produisent pas de nectar, mais sont pollinisées par des
mâles d'abeilles solitaires dont elles imitent la phéromone
sexuelle.
Attirés jusqu'à la fleur par ce « leurre sexuel », les mâles
d'Eucera ou de Colletes tentent de s'accoupler avec le
labelle (pétale avec une forme particulière chez les
orchidées) de la fleur, frôlent les poches à pollen (les
anthères) de l'orchidée, puis repartent avec des grains de
pollens collés sur la tête ! Le même comportement répété
sur d'autres fleurs assure ainsi la pollinisation de ces
orchidées !
•
http://www.encyclopedie-universelle.com/abeille1/abeille-pollen.html
Labelle
http://www.guenther-blaich.de/ophpoll6.htm
http://aramel.free.fr/INSECTES16.shtml
Theme
1A-V.MarquetLycee francais de Vienne
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Pollinisation chez la Sauge
•
•
•
•
D’après H. Camefort et H. Boué
Theme
Reproduction et biologie des principaux groupes végétaux.
Image 1: Fleur au stade mâle
Image 2: Insecte fait basculer l’étamine en
appuyant sa tête sur le point de bascule
Image 3: L’insecte reçoit le pollen sur son dos.
Image 4: l’insecte visite une autre fleur au stade
femelle
1A-V.MarquetLycee francais de Vienne
24
Comprendre l’Autopollinisation- ex Epine vinette
http://luxe.campagne.free.fr/epine-vinette.html
Theme 1A-V.MarquetLycee francais de Vienne
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Pollinisation chez la sauge: comprendre l’auto-incompatibilité
A-longistylée
B- brévistylée
D’après H. Camefort et H. Boué
Il existe des fleurs chez lesquelles le style de l'organe femelle est
long (fleur longistylée) et les anthères disposées sous le
stigmate. D'autres plantes ont des fleurs chez lesquelles le style
est court (brévistylées) et les anthères disposées au dessus du
stigmate. Des différences plus fines (taille des grains de pollen,
taille des papilles stigmatiques) renforcent l'auto-incompatibilité et
interdisent l'autofécondation.
Fleur de primevère- A : longistylée- B : brévistylée
Theme 1A-V.Marquet26
D’après http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/Pollinisation/primev.htm
Lycee francais de Vienne
2- De l’ovule à la graine, de la fleur au fruit
• Utilisation du logiciel
fleur o fruit: activité 3
Theme 1A-V.MarquetLycee francais de Vienne
27
•
•
Rien qu'en Europe occidentale, ce sont des milliers d'espèces de
Lépidoptères ou d'Hyménoptères qui sont impliquées dans la
pollinisation. Il s'agit là d'un des principaux « services de la
biodiversité » dont certains auteurs cherchent à chiffrer la
contribution.
Aux Etats-Unis par exemple, Losey et Vaughan (2006) chiffrent à 3
milliards de dollars par an l'apport pour l'agriculture des pollinisateurs
hyménoptères. Ces auteurs ne considèrent pas les autres insectes
pollinisateurs, et ne tiennent pas compte des milliers d'espèces
végétales non cultivées qui dépendent exclusivement de la
pollinisation par les insectes.
Définitions
•
•
Hyménoptères (Hymenoptera) sont un
ordre d'insectes. Cet ordre comporte des
espèces bénéfiques à l'homme pour leur rôle
de pollinisateur ou d'auxiliaires de cultures.
Des représentants communs de cet ordre
sont les abeilles, les guêpes et les fourmis,
Les lépidoptères (Lepidoptera) sont un
ordre d’insectes dont la forme adulte est
communément appelée papillon.
Quoi qu'il en soit, dans tous les pays développés ces insectes pollinisateurs sont en régression, notamment en milieu
rural. Leur raréfaction pourrait bien avoir des impacts considérables sur tous les écosystèmes et bien entendu sur
l'économie agricole. Les causes de ces raréfactions sont multiples, certaines sont bien connues et mises en
permanence en évidence par les médias : urbanisation et destruction des milieux, intensification de l'agriculture et
utilisation de produits phytosanitaires particulièrement toxiques. D'autres sont moins évidentes mais leur importance
mériterait d'être évaluée : raréfaction des plantes légumineuses (de la famille des haricots, trèfles...) - source de
nourriture pour les insectes - dans les rotations culturales, sélection de variétés horticoles qui ne produisent plus de
nectar, uniformité spécifique des jardins d'agrément, appauvrissement génétique de l'abeille domestique par la
sélection des reines, pollution génétique du bourdon terrestre par les souches d'élevage utilisées en cultures
protégées...
Theme 1A-V.MarquetLycee francais de Vienne
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Conclusion:
Les plantes à fleur ont évolué depuis des millions d'années en même temps que les insectes qui les consomment et en même
temps que les insectes qui leur permettent de se reproduire. La pérennité de cette cohabitation est sérieusement menacée par
le changement global, et c'est tout l'environnement humain qui est concerné. Une politique d'espaces protégés ne servira à
rien sans redéfinir nos modèles de développement sur l'ensemble du territoire, dans les milieux agricoles comme au cœur du
tissu urbain.
Theme 1A-V.MarquetLycee francais de Vienne
29
Conclusion
•
La dispersion du pollen est surtout réalisée par le
…………………..(anémogamie) ou par les …………………………….
(zoogamie).
•
D’étroites relations se sont créées entre les animaux
……………….et les plantes à fleur : caractère attirant les animaux
surtout les insectes ( molécules odorantes, couleur, forme,
nectar…), développement de ……………………. chez les animaux
qui permettent le transport ……………………. du pollen( poils,
trompes etc…).
La pollinisation de nombreuses plantes repose sur une collaboration
animal pollinisateur/plante .
On observe des adaptations quasi simultanées au cours de
l’évolution des espèces interdépendantes : c’est la ………………….
•
Produit nectar sucré et odorant
Fleur de Colza
Abeille
Développement des pièces buccales capables de prélever le nectar
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Exercice d’évaluation:
De la fleur au fruit
1-Complétez les légendes et le titre sur le schéma cidessous (sépale, étamine, pétale, pistil, ovule)
2- Bien observer ces 2 images et indiquer la partie de la fleur qui se
transforme en fruit.
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3- La dissémination des graines et la coévolution
Utilisation du logiciel de la fleur o fruit (activité 1 et 2)
Dissémination par le vent
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Dissémination par l’eau
Theme 1A-V.MarquetLycee francais de Vienne
33
Dissémination par les animaux
•
Exemple 1: La
Barbane: une
dissémination
passive
Exemple 2: Interactions entre le lézard et le cactus :
Les fruits produits par le cactus sont mangés par le lézard. Une fois
digérées, les graines se retrouvent dans les excréments et germent. L’intérêt
du lézard est de trouver une source d’eau dans les fruits, celui du cactus est
de trouver un moyen de disséminer ses graines.
Le cactus montre des adaptations à cette association : il produit des fruits
sucrés et riches en eau, attirant les lézards. Ces fruits sortent à des heures
où les lézards sont actifs (ils sont d’ailleurs presque les seuls).
Le lézard présente également des caractéristiques issues de l’association :
sa taille lui permet d’atteindre les fruits et de les avaler. La digestion des
graines par les sucs digestifs du lézard est indispensable pour
l’accomplissement de la germination.
Produit des fruits à la chair comestible et rendus accessibles au lézard. Fruits sucrés et riches en eau.
Lézard
Cactus
Theme
Produit
une 1A-V.Marquetenzyme permettant la germination des graines
Lycee francais de Vienne
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Conclusion
• Les grains de ……………….. contenus dans les
anthères des ……………………… fécondent les ovules
contenus dans les …………………….. des ovaires.
• Certaines fleurs sont …………………………. : elles
possèdent les organes reproducteurs mâles et femelles
et peuvent donc en théorie s’autoféconder.
• D’autres ne possèdent qu’un seul type d’organe
reproducteur et doivent réaliser des fécondations
…………………… entre deux individus différents. Le
résultat de la fécondation sera la transformation des
pistils des fleurs en fruit contenant des graines. La
germination des graines donne naissance à de
nouveaux individus
Theme 1A-V.MarquetLycee francais de Vienne
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• La dissémination des graines est surtout
réalisée par le ……………………….
(anémochorie), par ……………………..
(zoochorie) et ………………………………
(hydrochorie).
• La dispersion des graines est nécessaire à la
survie et à la dispersion de la descendance. Elle
repose souvent sur
……………………………………………………..
animal disséminateur/plante produit d'une
……………………………. : transport par les
poils, déjection des excréments etc :…
Theme 1A-V.MarquetLycee francais de Vienne
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