TP : la feuille : interface entre l`atmosphère et la plante à fleur TP TS

TP TS : La feuille : interface efficace entre l’atmosphère et la plante à fleur
Les plantes à fleurs se nourrissent grâce à la photosynthèse qui leur permet, grâce à
l’énergie lumineuse, de produire de la matière organique à partir de la matière minérale.
La photosynthèse se déroule au niveau des parties chlorophylliennes essentiellement des
feuilles.
Or le flux d’énergie lumineuse et le taux atmosphérique de CO2 sont faibles et les
plantes ne peuvent pas se déplacer.
On cherche quelles sont les caractéristiques des feuilles qui assurent l’efficacité de
la capture de l’énergie lumineuse et des échanges avec l’atmosphère.
Consigne : A partir des résultats obtenus par la mise en œuvre des protocoles
proposés et des informations extraites des documents, expliquez quelles
caractéristiques sélectionnées au cours de l’évolution permettent aux feuilles d’être
une interface efficace entre la plante et l’atmosphère.
Protocole 1 : Mesure et estimation des surfaces d’échanges
Matériel
- Ordinateur
- Logiciel Mesurim
- Fichier Mercuralis annua 3 sem
présentant l’ensemble des feuilles
scannées d’un individu de
Mercurialis annua de 3 semaines
(masse de l’individu frais : 2,2 g volume inconnu)
- Fichier Malva sylvestris 3 sem
présentant l’ensemble des feuilles
scannées d’un individu de Malva
sylvestris de 3 semaines (masse de
l’individu frais : 6 g - volume
inconnu)
Protocole
•
Utiliser les fonctionnalités du logiciel Mesurim pour
réaliser la mesure de la surface supérieure des feuilles de
l’individu de Mercurialis annua dont les feuilles ont été
scannées.
•
A l’aide des informations extraites du texte de F. Hallé
(document 1) calculer :
la surface foliaire (assimilée à la surface
chlorophyllienne de la plante).
le rapport de la surface foliaire par rapport à la
masse de la plante.
la surface d’absorption des gaz.
•
Recommencer pour Malva sylvestris.
Protocole 2 : Observation microscopique de l’épiderme de la face inférieure d’une
feuille
Matériel
Protocole
Feuilles d’une espèce de plante à
• Prélever un lambeau d’épiderme inférieur. Pour cela :
fleur
- déchirer grossièrement, en tirant en biais, une partie de
Microscope
la feuille.
Lames, lamelles
- repérer, sur le bord de la déchirure une zone où
Flacon d’eau
l’épiderme dépasse légèrement ; il apparaît presque
Pinces fines, ciseaux fins
transparent.
- à l’aide de la pince fine, tirer sur ce lambeau et découper
un fragment avec les ciseaux fins en évitant qu’il ne se
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replie sur lui-même.
• Réaliser une préparation microscopique du fragment
d’épiderme et l’observer au microscope.
Document 1 : La plante, une vaste surface fixe
Document 1a : Extrait du livre : Éloge de la plante de Francis HALLE
Une plante, c’est donc essentiellement, pour un volume modeste, une vaste surface aérienne et
souterraine, portée par une infrastructure linéaire de très grandes dimensions.(…)
Mesurer la surface d’un végétal n’est pas chose facile. Dans le cas d’un arbre, il faut évaluer le
nombre de rameaux, et celui des feuilles, mesurer la surface de la feuille recto-verso, et celle d’un
rameau, puis cumuler ces différentes surfaces partielles avec celles du tronc. On comprend que ce
travail n’ait été fait que sur des arbres jeunes et de hauteur modeste.
Les données sont rares :
- 340 m2 pour un jeune châtaignier de 8 m de haut ;
- 400 m2 pour un petit palmier à huile de 3 m ;
- 530 m2 pour un épicéa de 12 m.
Il manque une loi allométrique qui permettrait de passer des mesures sur un jeune arbre à une
approximation pour les plus grands. Quelle peut-être la surface aérienne d’un arbre de 40 m de
haut? Une estimation de 10 000 m2 (1 ha) n’est certainement pas exagérée ; peut-être est-elle
largement sous-estimée ; il faut reconnaître que nous ignorons presque tout de la surface aérienne
des plantes, d’autant que la surface externe ne représente qu’un aspect de la question.
Il a été suggéré de considérer aussi la surface « interne » permettant les échanges gazeux dans les
poches sous-stomatiques, qui serait 30 fois supérieure à la précédente : pour un jeune oranger
portant 2 000 feuilles, la surface externe est de 200 m2 et la surface interne s’élèverait à 6 000 m2.
Document 1 b : Surfaces d’échanges chez un homme d’une masse de 70 kg d’une taille de 1,80 m
et d’un volume de 0,32 m3
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Document 2 : Quelques observations microscopiques (Extraits de SVT TS, éd. Belin 2012)
Document 2 a : Coupe transversale dans une feuille d’épine-vinette (vue au MO)
Vocabulaire : Lacune = poche ou chambre sous-stomatique
Document 2 b : Un stomate dans
l’épiderme d’une feuille (MO)
L’ostiole est un orifice de diamètre
variable. Son ouverture est contrôlée
par les deux cellules de garde.
Document 2 c : Chloroplaste d’une cellule d’algue verte
(MET)
Les chloroplastes sont les organites responsables de la
photosynthèse.
Les membranes des thylakoïdes contiennent un pigment, la
chlorophylle, molécule responsable de la capture de
l’énergie lumineuse nécessaire à la photosynthèse.
Les chloroplastes des plantes à fleurs présentent la même
organisation.
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