Correction de l`exercice de type II-1 (La vie fixée).
publicité
Correctiondel’exercicedetypeII-1(Laviefixée). Lafixitédesvégétauximposedescontraintesauxvégétauxentermedenutritionetde reproduction. Les végétaux ne peuvent du fait de cette fixité échapper aux conditions environnementalesauxquellesilssontsoumis.Ilenestdemêmeencequiconcernela prédationdontilsfontl’objet.Onchercheraiciàidentifierlesmécanismespermettant auxvégétauxdes’affranchirdecesdeuxdernierstypesdecontraintes. Ledocument1s’appuiesurl’exempledel’oyatdesdunes(Ammophilaarenaria)pour illustrerl’adaptationàlasècheresse.Unemanipulationsimpleestproposée,montrantla capacité des feuilles de cette plante à s’enrouler et à se dérouler selon l’hygrométrie ambiante. Sousl’épidermedelafaceinternedelafeuilled’oyatsetrouveuntissuconstitué decelluleschlorophylliennes.Lorsquel’atmosphèreesthumide,lafeuilleestdépliée,et expose ses cellules aux rayons solaires. L’épiderme de cette face est pourvu de nombreuxstomatesquipermettentleséchangesgazeuxassociésàlaphotosynthèse. Àproximitédutissuchlorophyllien,lexylèmeassurel’approvisionnementeneauetions minérauxetlephloèmeassurel’exportationdesproduitsdelaphotosynthèse. Les pertes en eau sont limitées chez l’oyat par diverses adaptations anatomiques et comportementales. Ø Auniveauanatomique:lafaceexterneestlisse(cequilimitesasurface),presque dépourvue de stomates et recouverte d’une épaisse cuticule imperméable. Les pertes en eau à son niveau sont donc très faibles, mais en contrepartie elle ne permet pas les échanges de gaz indispensables pour la photosynthèse. La face interne(chlorophyllienne)présentedenombreuxreplis(côtesséparéespardes cryptes). L’épiderme est de plus recouvert de longs poils. Ces deux caractéristiques réduisent la vitesse du vent à proximité immédiate de l’épiderme. Ainsi, une atmosphère plus humide que l’air ambiant peut persister au niveau des stomates, ce qui limite le flux sortant de vapeur d’eau, sans interdirepourautantleséchangesdegazpourlaphotosynthèse. Ø Au niveau comportemental : en atmosphère humide, la feuille est étalée. Elle expose ses cellules chlorophylliennes et les cryptes sont ouvertes, facilitant les échangesgazeux.Lorsquel’atmosphèredevientsèche,lafeuilleserepliesur elle-même.Cephénomènereposesurladifférenced’affinitépourl’eaudesdeux faces de la feuille. La face externe contient des cellules mortes, rigides et hydrophobes : elles ne sont pas sensibles aux changements d’humidité, et peu déformables.Inversement,lafaceinterneestrecouvertedecelluleshydrophiles et déformables : lorsque l’air devient sec, elles perdent de l’eau et leur taille diminue. Comme la face interne voit sa surface diminuer, tandis que la face externe ne change pas de surface, l’ensemble se déforme en s’enroulant. Le phénomène inverse se produit si l’atmosphère devient à nouveau humide. Une foisenroulée,lafeuilled’oyatn’exposeplusàl’airsecqu’unefaiblesurface cylindrique, lisse et imperméable. Cette configuration limite les pertes en eau maisaussilaphotosynthèse. Le document 2 nous permet de comprendre comment les plantes passent la mauvaise saison (on étudiera ici les adaptations à la période froide de l’hiver). Ce document nous permet dans un premier temps de comprendre les mécanismes mis en œuvre par la plante pour éviter la déshydratation, l’embolie et le gel. Ainsi, pour éviter la déshydratation, la plante stocke la sève élaborée au cœur de la plante. L’abscission des feuilles (cf. document 3) permet également de limiter les pertes d’eau en limitant le nombre de stomates. En ce qui concerne l’embolie, le mécanisme empêchant sa création repose sur la production de bouchons de callose. Ces bouchons permettent le maintient de la sève élaborée dans le phloème. Enfin, plusieurs mécanismes permettent d’éviter le gel, elles reposent toutes sur une diminution du point de congélation. La synthèse de substances cryoprotectrices et la diminution de la quantité d’eau dans les cellules sont les deux exemples utilisés dans ce document. La deuxième partie, on constate que le marronnier conserve en grande partie son appareil végétatif en hiver et possède des mécanismes de protection particuliers contre le froid : Ø les feuilles du marronnier, organes sensibles au gel et sièges d’une perte d’eau importante, tombent avant l’hiver ; Ø des bourgeons écailleux constitués d’ébauches de feuilles et d’un massif de cellules embryonnaires, eux, persistent sur les branches dénudées : ils sont protégés par des écailles brunes, coriaces et recouvertes d’une cire imperméable, la propolis ; ils contiennent de la bourre (nombreux poils épidermiques) emprisonnant de l’air, réalisant une protection mécanique et thermique ; enfin les cellules vivantes (massif de cellules embryonnaires ou méristème apical caulinaire) sont en vie ralentie et sont acclimatées au froid. Le document 3 est à mettre en relation avec le document précédent, il illustre le phénomène d’abscission précédemment évoqué. On constate que ce phénomène est contrôlé par des hormones végétales. La production de l’une d’entre elles (l’auxine) permetlemaintiendesfeuilles.Lorsquelerapportéthylène/auxineestdéfavorableà l’auxine,onconstatequelaparoidescellulesestdégradéepardesenzymes.Ceciestà l’origine de la chute des feuilles. Comme ce rapport repose sur la durée des jours, on peut en déduire que ce phénomène est synchronisé à des paramètres environnementaux. Lesdocuments4et5peuventêtreexploitésensemblespourillustrerl’adaptationaux prédateurs. Les acacias africains présentent en effet de nombreuses adaptations leur permettant de limiter les dégâts provoqués par les grands herbivores. Trois grands typesd’armesdéfensivesontétéillustrés:laprotectionmécanique(épines),chimique (taninsetéthylène)etbiologique(symbioseavecdesfourmis). Les épines longues et pointues de l’acacia ont une certaine action dissuasive sur les antilopes. Elles constituent donc un moyen de défense (ce mode de défense étant présent en permanence sur la plante, c’est une défense constitutive) ; de plus, on constate expérimentalement que la longueur moyenne des nouvelles épines produites aprèsbroutage(2cmenmoyenne)esttrèssupérieureàcelledesépinesavantbroutage (1,6 cm en moyenne) : le broutage déclenche donc une réponse de défense (il s’agit d’unedéfenseinduite)quidissuadeencorepluslesantilopes(document5).Lesacacias disposentdoncd’épinesquipeuventêtrequalifiéesd’armesmécaniques:longues, duresetpointues,ellesblessentlesprédateurs(document4). Lestaninssontdesmoléculestoxiquespourlesherbivores,quis’empoisonnenten senourrissantdesfeuillesd’acacias.Cesontenquelquessortesdesarmeschimiques. La photographie c montre les épines bulbeuses de l’Acacia drepanolobium et les fourmis Crematogaster nigriceps qui vivent en symbiose. L’association avec des fourmis relève à la fois des armes biologiques et chimiques, puisque ces insectes injectentleurstoxinesauxherbivoresquiconsommentlesfeuillesdel’arbre. L’expérienceillustréesurlaphotographiebmontrequelestaninsprovoquentla précipitation des molécules (enzymes digestives) présentes dans la salive. Sous cette forme insoluble, les enzymes ne peuvent plus remplir leur rôle de digestion des aliments. Réponseauproblèmeàrésoudre: Au cours de l’évolution, les plantes ont développé de multiples adaptations qui leur permettentparexemplederésisteràlasécheresse,aufroidoudesedéfendrecontreles prédateurs(poils,épines,productiondemoléculestoxiques,associationssymbiotiques, etc.).
