De quoi une plante verte a-t-elle besoin pour se nourrir ?

D'eau et de sels minéraux, puisés dans le sol par les racines, de dioxyde de carbone, prélevé dans l'air par les feuilles, et de lumière. Avec ces éléments, elle fabrique elle-même sa matière organique : c'est la photosynthèse.

Qu'est-ce que la photosynthèse ?

La photosynthèse est la fabrication de matière organique (sucres) par les cellules vertes des plantes, à partir d'eau et de dioxyde de carbone, grâce à l'énergie de la lumière captée par la chlorophylle. Elle libère du dioxygène.

Quelle est la différence entre la sève brute et la sève élaborée ?

La sève brute est l'eau et les sels minéraux absorbés par les racines, qui montent vers les feuilles dans les vaisseaux du bois. La sève élaborée est l'eau chargée de sucres fabriqués par les feuilles, qui circule vers tous les organes dans d'autres vaisseaux, sous l'écorce.

Qu'a montré l'expérience de Van Helmont ?

Au XVIIe siècle, Van Helmont a fait pousser un saule pendant cinq ans dans un pot de terre pesée : l'arbre a gagné plus de 74 kg alors que la terre n'a perdu que quelques dizaines de grammes. La matière de la plante ne vient donc pas de la terre ; on sait aujourd'hui qu'elle vient surtout du CO₂ de l'air et de l'eau.

Collège · 5ᵉ · SVT

La nutrition des végétaux chlorophylliens

Besoins des plantes vertes (eau, sels minéraux, CO₂, lumière), photosynthèse, production de matière organique, expériences historiques et circulation des sèves

À propos de cette page

Ce cours de svt en cinquième sur « La nutrition des végétaux chlorophylliens » suit le programme officiel de svt de cinquième. Il présente les définitions, les propriétés et les méthodes essentielles, accompagnées d'exemples résolus pour bien comprendre. Au programme : Une plante ne mange pas : elle fabrique, Les besoins d'une plante verte, Van Helmont : la matière ne vient pas de la terre, La photosynthèse : lumière, chlorophylle et stomates. Chaque notion est expliquée pas à pas, puis mise en pratique grâce à des exercices interactifs, un QCM et une évaluation corrigée. Idéal pour réviser à son rythme, combler ses lacunes et progresser, en autonomie ou avec un professeur. Cours rédigé par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de cinquième à réussir en svt.

Une plante ne mange pas : elle fabrique

Un animal se nourrit d'autres êtres vivants : il prélève de la matière organique toute faite. Une plante verte, elle, n'avale rien. Elle prélève uniquement de la matière minérale (eau, sels minéraux, dioxyde de carbone) et fabrique elle-même sa matière organique.

Matière minérale	Non vivante et non issue du vivant : eau, sels minéraux du sol (nitrates, potassium…), gaz de l'air (CO₂).
Matière organique	Fabriquée par les êtres vivants, riche en carbone : sucres, amidon, cellulose du bois, huile des graines, protéines.

Définition. Les végétaux chlorophylliens (verts) sont des producteurs primaires : ils produisent de la matière organique à partir de matière minérale. On dit qu'ils sont autotrophes, alors que les animaux, qui dépendent des autres, sont hétérotrophes.

Les besoins d'une plante verte

Pour vérifier de quoi une plante a besoin, on fait pousser des plants identiques en ne changeant qu'un seul facteur à la fois.

Condition	Résultat	Conclusion
Sans eau	La plante flétrit et meurt	L'eau est indispensable
Eau pure, sans sels minéraux	La plante reste chétive, feuilles jaunes	Les sels minéraux sont nécessaires à une bonne croissance
Air sans CO₂	La plante ne grandit plus	Le dioxyde de carbone est indispensable
Obscurité	La plante jaunit, s'étiole, meurt	La lumière est indispensable

Où et comment ? L'eau et les sels minéraux sont absorbés dans le sol par les poils absorbants, des cellules très fines à l'extrémité des racines (plusieurs kilomètres cumulés chez un plant de seigle !). Le CO₂ entre dans les feuilles par de minuscules ouvertures, les stomates.

Attention ! Une plante n'a pas besoin de terre : on cultive tomates et salades hors-sol, les racines dans une eau enrichie en sels minéraux (hydroponie). La terre n'est qu'un support qui contient eau et sels minéraux.

Van Helmont : la matière ne vient pas de la terre

Vers 1640, le médecin flamand Jan Baptist Van Helmont plante un jeune saule de 2,27 kg dans un pot contenant 90,7 kg de terre séchée. Pendant cinq ans, il l'arrose uniquement avec de l'eau de pluie et couvre le pot pour qu'aucune poussière n'y entre. Puis il pèse à nouveau.

Van Helmont en conclut que la matière du saule vient de l'eau. Il a raison sur un point (la terre n'y est presque pour rien) mais se trompe sur le reste : il ignore l'existence du CO₂. On sait aujourd'hui que l'essentiel de la masse d'une plante (le carbone) vient du dioxyde de carbone de l'air, et le reste de l'eau.

À retenir. Un arbre de plusieurs tonnes est fabriqué principalement à partir de gaz et d'eau : la terre ne fournit que quelques grammes de sels minéraux.

La photosynthèse : lumière, chlorophylle et stomates

Définition. La photosynthèse est la fabrication de matière organique (sucres) par les cellules vertes, à partir d'eau et de dioxyde de carbone, grâce à l'énergie de la lumière captée par la chlorophylle. Elle rejette du dioxygène.

eau + dioxyde de carbone → (lumière, chlorophylle) → sucre (matière organique) + dioxygène

La chlorophylle est le pigment vert contenu dans de petits éléments des cellules, les chloroplastes. Elle capte l'énergie lumineuse. Sans chlorophylle (zones blanches d'une feuille panachée, racines), pas de photosynthèse.

Les stomates sont des pores microscopiques de l'épiderme des feuilles, surtout sur la face inférieure (souvent 100 à 300 par mm²). Deux cellules en forme de haricot les ouvrent le jour et les ferment la nuit ou en cas de sécheresse. Ils laissent entrer le CO₂ et sortir le dioxygène et la vapeur d'eau.

Expérience de l'élodée. Une plante aquatique éclairée dégage des bulles de gaz qui rallument une allumette incandescente : c'est du dioxygène. À l'obscurité, plus de bulles. Plus la lampe est proche, plus les bulles sont nombreuses.

L'amidon, preuve de la fabrication de matière organique

Le sucre fabriqué le jour est en partie stocké dans la feuille sous forme d'amidon, une réserve. L'eau iodée (jaune-orangé) colore l'amidon en bleu-noir : c'est le test qui permet de voir où la photosynthèse a eu lieu.

Expérience de la feuille cachée (Sachs, 1864). Une feuille est en partie recouverte d'un cache opaque, puis exposée plusieurs heures à la lumière. On la décolore à l'alcool bouillant, puis on la plonge dans l'eau iodée : la partie éclairée devient bleu-noir, la partie cachée reste claire. L'amidon n'est fabriqué qu'à la lumière.

Feuille testée à l'eau iodée	Résultat	Interprétation
Feuille éclairée	bleu-noir	photosynthèse, amidon fabriqué
Feuille gardée 2 jours à l'obscurité	reste claire	pas de photosynthèse, réserves consommées
Feuille panachée éclairée	bleu-noir sur les zones vertes seulement	la chlorophylle est nécessaire
Feuille éclairée dans un air sans CO₂	reste claire	le CO₂ est nécessaire

Attention ! La plante respire jour et nuit (elle consomme du dioxygène et rejette du CO₂), comme tous les êtres vivants. Le jour, la photosynthèse est bien plus intense que la respiration : au total, la plante absorbe du CO₂ et rejette du dioxygène. La nuit, seule la respiration continue.

La circulation des sèves

Les matières prélevées et fabriquées doivent circuler dans toute la plante. Deux liquides, les sèves, circulent dans des vaisseaux conducteurs distincts, présents dans les racines, la tige et les nervures des feuilles.

	Sève brute	Sève élaborée
Composition	eau + sels minéraux	eau + sucres (matière organique)
Origine	absorption par les racines	photosynthèse dans les feuilles
Sens	des racines vers les feuilles (montée)	des feuilles vers tous les organes : racines, fruits, bourgeons
Vaisseaux	vaisseaux du bois (au centre de la tige)	vaisseaux situés sous l'écorce

Preuves. Une tige de céleri trempée dans de l'eau colorée montre en quelques heures des vaisseaux rouges jusque dans les feuilles : c'est le trajet de la sève brute. Si l'on retire un anneau d'écorce autour d'un tronc, un bourrelet gonflé de sucres se forme au-dessus de l'anneau : la sève élaborée, qui descend sous l'écorce, est bloquée.

Les végétaux, producteurs de toute la matière vivante

Toute la matière organique des animaux vient, directement ou non, des végétaux : l'herbe nourrit la vache, la vache nourrit l'humain. Les plantes sont le premier maillon de toutes les chaînes alimentaires : sans photosynthèse, pas de vie animale.

La photosynthèse fournit aussi le dioxygène que nous respirons et absorbe du CO₂ : les forêts et le plancton des océans jouent un rôle majeur dans le climat. Enfin, les combustibles fossiles (charbon, pétrole) sont de la matière organique fabriquée par des végétaux il y a des millions d'années.

En bref

Une plante verte prélève seulement de la matière minérale : eau et sels minéraux (racines, poils absorbants), CO₂ (feuilles, stomates), et a besoin de lumière.
Photosynthèse : eau + CO₂ → (lumière, chlorophylle) → sucres + dioxygène. Seulement le jour, seulement dans les parties vertes (chloroplastes).
Preuves : Van Helmont (la masse ne vient pas de la terre), l'élodée (bulles de dioxygène à la lumière), la feuille cachée et l'eau iodée (amidon bleu-noir seulement aux endroits éclairés et verts).
La plante respire jour et nuit ; le jour, la photosynthèse domine.
Sève brute (eau + sels minéraux) monte des racines aux feuilles dans le bois ; sève élaborée (eau + sucres) part des feuilles vers tous les organes sous l'écorce.
Les végétaux sont les producteurs primaires : toute matière organique et tout le dioxygène en dépendent.

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