La séquence proposée appartient au domaine de sciences et technologie, plus précisément
au thème « Le vivant, sa diversité et les fonctions qui le caractérisent ».
Ce sujet porte sur les besoins des végétaux chlorophylliens, qui s’adresse à une classe de
CM1, est au programme de cycle 3 dans les programmes du Bulletin officiel du 26 novembre
2015. Dans cette séquence nous répondrons à la question suivante :
« Quels sont les besoins des végétaux verts pour leur croissance et leur développement ? »
Nous aborderons dans une première partie les fondements scientifiques relatifs au sujets ce
qui comprend les connaissances scientifiques, les fondements institutionnels en lieu avec le
bulletin officiel et le socle commun de connaissances, de compétences et de culture ainsi que
la démarche d’investigation. La présentation de la séquence constituera la deuxième partie.
Partie I : Synthèse des fondements scientifiques
1. Les connaissances scientifiques :
Les étapes de la vie d’une plante a
̀ fleur sont la germination, le développement de l’appareil
végétatif (racines, tiges et feuilles) et sa croissance, suivis de la floraison, de la pollinisation et
de la fructification. Nous allons ici nous intéresser aux besoins des végétaux chlorophylliens
durant leur développement et leur croissance, qui sont différents de ceux nécessaires a
̀ la
germination.
Les végétaux grandissent grâce a
̀ deux phénomènes : la multiplication cellulaire et l’élongation
cellulaire. Ces deux phénomènes ont lieu dans des structures localisées aux extrémités des
tiges (bourgeon) et des racines (coiffe racinaire).
La plante, pour se développer puise dans le sol et donc dans la terre des éléments essentiels
comme les sels minéraux : calcium, potassium issus de la matière organique. On appelle
matière organique toutes les matières produites par les êtres vivants. Feuilles mortes, poils ou
plumes qu'on trouve par terre sont de la matière organique.
La croissance des végétaux chlorophylliens s’effectue a
̀ l’aide de la lumière comme source
d’énergie. En effet, les végétaux chlorophylliens n’ont besoin pour se nourrir que de matières
minérales (eau, éléments minéraux et dioxyde de carbone) et de lumière. Ce sont des
organismes autotrophes : ils sont capables de synthétiser leur propre matière organique
(indispensable a
̀ leur croissance) a
̀ partir uniquement de matières minérales. L’autotrophie se
différencie de l’hétérotrophie.
Les végétaux chlorophylliens étant autotrophes, ils sont le premier maillon de la chaine
trophique, ils sont appelés des producteurs primaires.
Comment l’eau et les sels minéraux sont puisés ?
Les végétaux chlorophylliens absorbent l’eau et les sels minéraux du sol par les racines au
niveau des poils absorbants. Les substances prélevées a
̀ l’aide des poils absorbants vont alors
circuler dans toute la plante a
̀ l’aide des vaisseaux de xylème. Dans ces vaisseaux, la sève
brute va circuler jusqu’aux feuilles et celles-ci vont prélever le dioxyde de carbone présent
dans l’air (au niveau des stomates). La montée des eaux est assurée par la transpiration des
feuilles qui provoque un phénomène de pompage et, dans une moindre mesure, la poussée
racinaire.
Comment les végétaux transforment la matière minérale en matière organique ?
Cette transformation est possible grâce au mécanisme de la photosynthèse.
La photosynthèse est aussi le processus qui transforme le carbone minéral (CO2
atmosphérique) en carbone organique C6H12O6.
La photosynthèse produit un déchet lors de la première phase : le dioxygène rejeté en partie
par les plantes dans l’atmosphère. La formation de glucose s’accompagne de la formation de
dioxygène qui permet à l’atmosphère de s’enrichir en O2 : d’où l’expression : « les végétaux
sont les poumons de la Terre ». On s’aperçoit aujourd’hui que les arbres longtemps considérés
comme seuls « poumons » ne sont pas la seule source d’O2, les algues qui se trouvent à la
surface des océans enrichissent en O2 les mers mais aussi l’atmosphère en proportion non
négligeable.