S.V.T. 1ère A - Biologie - La nutrition minérale des végétaux

NUTRITION MINERALE DES VEGETAUX

Contenu

I)   Détermination des besoins nutritifs des végétaux chlorophylliens

a-       L’absorption d’eau

b-       Apport d’ions et croissance :

c-       Absorption de dioxyde de carbones ou CO2

II)     Zones et mécanisme d’absorption d’eau par les végétaux

1-   Des structures adaptées à l’absorption d’eau

2-   Les mécanismes cellulaires de l’absorption au niveau des racines

3-  Perte d’eau au niveau des feuilles

III)        Zones et mécanisme d’absorption d’ions par les végétaux

IV)         Zone et mécanisme d’absorption de CO2

V)     Schéma de la circulation de sève : transit horizontal et vertical

 

 

I)                   Détermination des besoins nutritifs des végétaux chlorophylliens

Les végétaux chlorophylliens puisent des matières minérales indispensables à leur bon fonctionnement dans leurs milieux environnant (sol, eau et air).  L’absence ou carence  de ces matières perturbe leur développement.

a-      L’absorption d’eau 

Que peut-on conclure  de l’expérience ci-dessous ?

L’eau est une des substances essentielles à la survie de la plante

b-Apport d’ions et croissance :

·         Comment interprétez-vous les résultats de cette expérience ?

Interprétation : les sels minéraux sont indispensables à la croissance de la plante

·         Déterminez les éléments minéraux  indispensables  à la croissance normale d’une plante verte.

La culture hors sol ou culture sur milieux carencés de jeunes plantules permet de vérifier expérimentalement les types d’éléments minéraux indispensables à la croissance des plantes :

Test de croissance comparative de jeunes plantules de même âge sur de milieu avec diverses solutions nutritives artificielles de composition carencée tour à tour à certains ions : Témoin 1composé seulement d’eau pure ; Témoin 2 : milieu complet en élément minéraux ;  M1 : sans N ; M2 : sans P ; M3 : sans Fe ; M4 : sans Ca ; M5 :K

 

La croissance normale de plante verte nécessite la présence simultanée de tous les éléments minéraux tels que : eau, N, P, Fe, Ca, K dans le milieu de culture

c-      Absorption de dioxyde de carbones ou CO2

·         Que peut-on dire des résultats d’expériences ci-dessous ?

Trois lots de jeune  plantule  de radis sont semés dans des atmosphères plus ou moins riches en dioxyde de carbone : un taux normal (0,03 %), un taux nul(0%) et un taux élevé (3%). Ils sont soumis à un éclairage  homogène, à température uniforme et sont arrosés régulièrement. Les mesures de la matière sèche avant (début de germination) et après les expériences (au bout de 20 jours) permettent de qualifier les résultats.

Expérience :

Lot n°1 (0,03%de CO2)

Lot n°2 (0 %de CO2)

Lot n°3 (3% de CO2)

Masse sèche des graines au début de la germination (en  g)

 

1,2

 

1,2

 

1,2

Masse sèche des plantes récoltées après 20 jours (en g)

 

23,7

 

3,5

 

28,3

Le CO2intervient dans la croissance de plantules

 

Conclusion : Eau, ions minéraux (dont les principaux sont N, Ca, Fe,  K et P….)  et dioxyde de carbone ou  CO2sont  des  éléments  indispensables au bon fonctionnement des végétaux chlorophylliens et   sontpuisés dans leurs milieux environnant.

Eau et ions minéraux absorbés par les racines forment la sève brute qui gagne les feuilles par une circulation ascendante dans les vaisseaux de bois ou Xylème.

 

II)                 Zones et mécanisme d’absorption d’eau parles végétaux

1- Des structures adaptées à l’absorption d’eau

Observer les expériences ci-dessous. Dire  ce que les expériences veulent mettre en évidence. Analyser les résultats obtenus

 

 

Chez de nombreuses plantes terrestres, particulièrement les plantes herbacées, l’entrée d’eau se fait au niveau des poils absorbants localisés dans la zone sub-terminale des jeunes racines appelée zone pilifère. Ils augmentent considérablement la surface de contact entre la plante et le milieu extérieur.

Une coupe transversale de racine montre que les poils absorbant sont des prolongements des cellules de la couche la plus externe de la zone corticale

Coupe transversale de racine

 

Chez la plupart des arbres, ainsi que chez certaines plantes herbacées, des filaments mycéliens de champignons forment autour des petites racines des sortes de manchons appelés mycorhizes. Ainsi, la racine, bien que dépourvue de poils absorbants, possède néanmoins une surface de contact avec la solution du sol

Les plantes aquatiques et les mousses peuvent absorber l’eau par n’importe quelle partie de leur organisme. Certains végétaux des régions arides absorbent l’eau  de condensation de la rosée déposée à la surface de leurs feuilles.

2-Les mécanismes cellulaires de l’absorptionau niveau des racines

Quelle que soit la structure considérée, l’absorption d’eau se fait toujours à travers une paroi cellulaire. Pour expliquer ces mécanismes, il faut se rappeler que les échanges d’eau entre le milieu intra-cellulaire et le milieu extra-cellulaire se font à travers la membrane cytoplasmique conformément aux lois physiques de la diffusion : l’osmose qui s’effectue toujours du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique.La pression osmotique  qui détermine le flux d’eau est proportionnelle à la différence de concentration entre les deux milieux.

Ainsi une cellule placée dans une solution hypertonique par rapport au milieu intra-cellulaire perd de l’eau et devient plasmolysée. En revanche, si elle est placée dans un milieu extra-cellulaire hypotonique par rapport au milieu intra-cellulaire, de l’eau pénètre dans la cellule, la vacuole gonfle : la cellule est alors turgescente(Rappel du cours de la classe de seconde)

Dans les conditions naturelles, la cellule du poil absorbant (ou celle du mycélium des mycorhizes) est toujours hypertonique par rapport à la solution du sol : elle absorbe donc l’eau passivement par osmose

Une plante, arrosée avec une solution trop concentrée en sels minéraux, se fane et meurt car, non seulement les cellules des racines n’absorbent plus d’eau, mais elles en perdent ce qui entraîne leur plasmolyse.

3- Perte d’eau au niveau des feuilles

- Si on coupe un rameau de vigne au printemps, de la sève s’écoule au niveau de la section de la tige : on dit que la vigne « pleure ».

 

Ce phénomène est dû au fait que la sève brute ascendante circule sous pression dans les vaisseaux du bois. La montée de la sève s’effectue au prix d’une dépense d’énergie de la part de certaines cellules de la racine: c’est la poussée racinaire.

Une coupe transversale, effectuée au niveau de la région pilifère d’une jeune racine, montre l’existence de deux zones concentriques nettement distinctes : écorce ou cortex et cylindre centralou endoderme où se trouvent les vaisseaux du bois conducteurs de la sève brute.

 

Des mesures  de pression osmotique réalisée sur une racine indiquent l’existence d’une inversion du gradient de pression osmotique au niveau de l’endoderme. Des poils absorbants à l’endoderme, l’eau circule de manière passive selon les lois de l’osmose ; à partir de l’endoderme, la progression nécessite une dépense d’énergie : c’est un transport actif

 

- Une plante ou un rameau de plante enfermé dans un sac en plastique donne lieu à un dépôt de gouttelettes sur la surface interne du sac ; cela ne se produit pas si la plante est effeuillée : la montée d’eau résulted’une aspiration au niveau des feuilles, en conséquence, il existe une véritabletranspiration foliaire

On utilise un potomètre pour mesurer la quantité d’eau émise par la plante. Le déplacement du niveau  du liquide dans le tube fin concrétise la transpiration de la plante.

La transpiration se fait en grande partie au niveau des stomates des feuilles. Un stomate est formé par deux cellules stomatiquesen forme de haricot laissant une ouverture appelée ostiole

 

Une plante est en permanence traversée par un flux hydrique : poussée racinaire et aspiration foliaire sont les deux forces impliquées dans ce phénomène.

III)               Zones et mécanisme d’absorption d’ions par les végétaux

L’absorption des ions se fait par les mêmes voies que de l’eau, c’est-à-dire essentiellement au niveau des poils absorbants ou des mycorhizes.

La plupart des ions ont une concentration dans le milieu intra-cellulaire de la racine supérieure à celle de la solution du sol ; leur absorption se fait donc en contre-courant du gradient de concentration et donc en sens inverse de la diffusion passive : la cellule vivante opère un pompage actif de molécules ou d’ions, de l’extérieur vers l’intérieur, grâce à l’énergie fournie par la respiration cellulaire.

IV)             Zone et mécanisme d’absorption de CO2

-          Mise en évidence de la fixation de CO2 par une feuille, technique d’autoradiographie : la moitié d’une feuille verte, est exposée au 14CO2 (isotope radioactif du carbone) à la lumière pendant 5 minutes. A la fin de l’expérience, on constate que seule la partie de la feuille au contact du 14CO2  et recevant de la lumière présente de substances organiques marquées au  14CO2, décelables par autoradiographie (partie noircie)

Cette expérience montre bien que la plante verte absorbe du CO2 au niveau des feuilles vertes en présence de la lumière.

-          Cette pénétration du dioxyde de carbone dans la feuille se fait au niveau des stomates par une diffusion gazeuse entre l’atmosphère et la chambre sous-stomatique. La diffusion se poursuit de cellule à cellule.

V)                Schéma de la circulation de sève : transit horizontal et vertical

La sève  brute gagne principalement lacirculation ascendante dans le xylème ; par le phénomène de photosynthèse, à  partir de l’eau, les ions et le CO2 absorbés, les feuilles vertes fabriquent des substances organiques  qui vont former  avec l’eau  la sève élaborée. La sève élaborée circule dans l’organisme végétal via un tissu conducteur, le phloème

sentiellesà

Observer les expériences ci-dessous.

Dire  ce que les expériences veulent mettre en évidence.

Analyser les résultats obtenus

Last modified: Tuesday, 12 July 2016, 10:53 AM
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