Ressources · 6ᵉ · SVT
Réseaux alimentaires : les végétaux, producteurs primaires
Les besoins des végétaux chlorophylliens et l’expérience avec témoin ; la photosynthèse dans les feuilles ; les échanges gazeux ; l’absorption de l’eau et des sels minéraux par les racines ; les végétaux, producteurs primaires à la base des chaînes alimentaires.
À propos de cette page
Les besoins d’une plante verte
Une plante verte ne mange pas d’autres êtres vivants. Pourtant elle grandit, fait des feuilles, des fleurs, des fruits : elle fabrique elle-même sa matière. De quoi a-t-elle besoin pour cela ?
Pour prouver qu’une condition est nécessaire, on compare deux montages identiques sauf une seule condition : le montage témoin réunit tout ce dont la plante a besoin, le montage test est privé de la condition étudiée.
| Besoin | Où la plante le prend | Par où il entre |
|---|---|---|
| Lumière | le Soleil ou une lampe | les feuilles |
| Eau | le sol | les racines |
| Sels minéraux | le sol (dissous dans l’eau) | les racines |
| Dioxyde de carbone | l’air | les feuilles |
La démarche expérimentale. Je me pose une question (« la plante a-t-elle besoin de lumière ? »), je fais une hypothèse, je prépare deux montages, j’observe les résultats, je conclus.
Dans cette expérience, tout est pareil dans A et B (même plant, même terre, même arrosage, même température), sauf la lumière. Au bout de deux semaines, le plant B est pâle, jaunâtre, avec une tige longue et fragile (on dit qu’il est étiolé) ; le plant A est vert et vigoureux. Seule la lumière a changé : c’est donc elle qui explique la différence.
Question : la plante a-t-elle besoin d’eau ? Montage témoin : un pot arrosé. Montage test : un pot identique jamais arrosé, à la même lumière. Le pot non arrosé fane : l’eau est nécessaire.
Question : la plante a-t-elle besoin de sels minéraux ? On fait pousser des plants sans terre, les racines dans l’eau. Témoin : de l’eau contenant des sels minéraux. Test : de l’eau pure (eau distillée). Les plants dans l’eau pure poussent très peu : les sels minéraux sont nécessaires.
Un élève compare un pot à la lumière et arrosé avec un pot dans un placard et jamais arrosé. Deux conditions changent (lumière et eau) : si le second pot dépérit, il ne peut pas savoir laquelle en est la cause. Son expérience ne permet pas de conclure.
Réflexe — pour lire une expérience, je cherche la seule condition qui change entre le témoin et le montage test : la conclusion porte sur cette condition, et sur elle seule.
Attention — le témoin n’est pas un montage « vide » : c’est celui qui a tout ce qu’il faut, pour servir de comparaison.
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Fabriquer sa matière : la photosynthèse
Cette fabrication a lieu surtout dans les feuilles, grâce à la chlorophylle, le pigment vert : c’est la photosynthèse. À partir d’eau et de dioxyde de carbone, elle produit des sucres, comme l’amidon, et rejette du dioxygène.
La matière organique est la matière qui constitue les êtres vivants (sucres, amidon, bois, chair…). La matière minérale ne vient pas des êtres vivants : eau, dioxyde de carbone, sels minéraux. Une plante verte transforme de la matière minérale en matière organique : avec les sucres de la photosynthèse et les sels minéraux venus des racines, elle fabrique toute sa matière (tige, feuilles, racines, fruits).
Où ? Dans les cellules qui contiennent de la chlorophylle, rangée dans de petits éléments verts, les chloroplastes (voir le chapitre « Organisation du vivant : la cellule »). Les feuilles, minces et étalées face à la lumière, en contiennent beaucoup. Les racines, dans le sol et sans chlorophylle, ne font pas de photosynthèse.
La preuve par l’expérience : le test à l’eau iodée. L’eau iodée devient bleu-noir au contact de l’amidon. On laisse une plante à la lumière, on cueille une feuille, on retire sa couleur verte (la décoloration, faite par le professeur, évite que le vert cache le résultat), puis on la plonge dans l’eau iodée. Les parties qui ont fabriqué de l’amidon deviennent bleu-noir.
On colle sur une feuille de haricot une bande de papier opaque, puis on laisse la plante à la lumière. Au test, la partie éclairée devient bleu-noir ; la partie cachée reste claire : sans lumière, pas d’amidon fabriqué.
Une feuille panachée (vert et blanc) reste au soleil. Au test, seules les zones vertes deviennent bleu-noir : les zones blanches, sans chlorophylle, n’ont pas fabriqué d’amidon, même éclairées.
Un grand chêne et un petit radis ont un point commun : tout leur bois, toutes leurs feuilles, toute leur chair ont été fabriqués à partir d’eau, de dioxyde de carbone, de sels minéraux et de lumière.
Réflexe — pour qu’une partie de feuille fabrique de l’amidon, il faut deux choses en même temps : de la lumière et de la chlorophylle.
Attention — une plante ne « mange » pas la terre : le sol ne lui fournit que de l’eau et des sels minéraux. Une grande partie de sa matière vient du dioxyde de carbone de l’air.
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Les échanges gazeux de la plante
Les gaz entrent et sortent par de minuscules orifices, les stomates, situés surtout sur la face inférieure des feuilles.
Les stomates sont si petits qu’on ne les voit qu’au microscope, sur un morceau de la fine peau du dessous d’une feuille. Par eux entre le dioxyde de carbone dont la feuille a besoin, et sortent le dioxygène fabriqué et de la vapeur d’eau.
Une plante aquatique le montre bien. Un rameau d’élodée (une plante d’aquarium), éclairé dans l’eau, dégage de petites bulles : c’est du dioxygène. Plus la lumière est forte, plus il y a de bulles ; à l’obscurité, il n’y en a plus.
Reconnaître les deux gaz. Le dioxygène ravive une bûchette qui ne porte plus qu’un point rouge (incandescent) : elle se rallume. Le dioxyde de carbone trouble l’eau de chaux (elle devient blanche).
On recueille le gaz dégagé par un rameau d’élodée éclairé ; on y plonge une bûchette incandescente : elle se rallume. Le gaz est du dioxygène, rejeté par la photosynthèse.
Un rameau d’élodée compte 30 bulles en 5 minutes près d’une lampe, et 8 bulles en 5 minutes quand la lampe est plus loin. Moins de lumière, moins de bulles : la photosynthèse ralentit.
Une plante verte est placée à la lumière sous une cloche fermée. Au fil des heures, l’air de la cloche contient de moins en moins de dioxyde de carbone et de plus en plus de dioxygène.
Réflexe — à la lumière : le dioxyde de carbone entre dans la feuille, le dioxygène sort.
Attention — ne confonds pas dioxyde de carbone (CO₂, absorbé par la feuille) et dioxygène (O₂, rejeté par la feuille).
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L’eau et les sels minéraux, des racines aux feuilles
Ce mélange d’eau et de sels minéraux, la sève brute, monte par des vaisseaux conducteurs dans la racine puis dans la tige, jusqu’aux feuilles.
Les sels minéraux sont de la matière minérale dissoute dans l’eau du sol : nitrates, phosphates, potassium, calcium, magnésium… Ils viennent en partie des roches et en partie de la décomposition des restes morts par les êtres vivants du sol.
Les poils absorbants sont innombrables et très fins : ensemble, ils offrent une très grande surface de contact avec le sol. On les voit à la loupe sur une graine qui germe sur du coton humide : un manchon de poils blancs, juste derrière la pointe de la jeune racine.
Arrivée dans les feuilles, l’eau sert à la photosynthèse ; une partie s’évapore dans l’air par les stomates. Les sels minéraux servent, avec les sucres, à fabriquer toute la matière de la plante.
Le trajet de l’eau : eau du sol → poils absorbants → racine → tige → feuilles.
Un jardinier arrache un plant de salade et le replante ailleurs : beaucoup de poils absorbants restent dans la terre. Le plant fane quelques jours, le temps que de nouveaux poils poussent.
Dans une culture sans terre, les racines trempent dans une eau enrichie en sels minéraux : la plante y trouve tout ce que le sol lui aurait donné.
Réflexe — eau et sels minéraux : ils entrent par les poils absorbants, montent par la tige (sève brute) et arrivent aux feuilles.
Attention — les racines ne prennent dans le sol aucune nourriture toute faite : seulement de l’eau et des sels minéraux, de la matière minérale.
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Les végétaux, producteurs primaires à la base des chaînes
Les animaux ne savent pas le faire : leur matière vient, directement ou non, de cette production primaire. C’est pourquoi une chaîne alimentaire commence toujours par un végétal chlorophyllien.
Dans une chaîne alimentaire, la flèche se lit « est mangé par » : elle montre le trajet de la matière. Le premier maillon est le producteur primaire ; les animaux qui suivent sont des consommateurs. Remonte n’importe quelle chaîne, depuis le plus grand prédateur : tu arrives toujours à un végétal chlorophyllien.
Dans l’océan, les producteurs primaires sont surtout des algues et le phytoplancton, des êtres vivants chlorophylliens souvent trop petits pour être vus à l’œil nu. La baleine bleue mange du krill, de petits crustacés qui filtrent le phytoplancton : sa matière vient, au départ, de ce phytoplancton. Les algues brunes (comme le fucus des rochers) ou rouges ont, elles aussi, de la chlorophylle, masquée par d’autres pigments : ce sont aussi des producteurs primaires.
Un champignon n’a pas de chlorophylle : il ne fabrique pas sa matière, il la prend dans de la matière déjà organique. Ce n’est pas un producteur primaire.
Dans la savane : herbe → zèbre → lion. Le lion ne mange pas d’herbe, mais sa matière vient de l’herbe, mangée par le zèbre. L’herbe est le producteur primaire.
Dans une forêt : noisettes → écureuil roux → martre des pins. Les noisettes ont été fabriquées par le noisetier, grâce à la photosynthèse : la chaîne commence par ce végétal.
Sur une île sans aucun végétal chlorophyllien, aucun herbivore ne trouverait à manger ; sans herbivores, les carnivores non plus.
Réflexe — pour trouver le producteur primaire d’une chaîne, je cherche le végétal chlorophyllien : c’est toujours le premier maillon.
Attention — une plante carnivore, qui capture des insectes, reste un producteur primaire : elle a de la chlorophylle et fabrique sa matière par photosynthèse ; les insectes lui apportent surtout de l’azote et du phosphore, rares dans le sol où elle vit.
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Pour aller plus loin
Ces notions touchent au chapitre, mais elles sont traitées ailleurs ou se verront plus tard.
- Les chaînes et les réseaux alimentaires (régimes, sens des flèches, consommateurs primaire, secondaire, tertiaire) et les décomposeurs, qui rendent au sol les sels minéraux : voir le chapitre « Réseaux alimentaires : chaînes, réseaux et décomposeurs ».
- La cellule végétale (paroi, chloroplastes, vacuole) et l’observation au microscope : voir le chapitre « Organisation du vivant : la cellule ».
- La reproduction des plantes (fleurs, graines, germination) : voir le chapitre sur la reproduction des êtres vivants.
- Se verra au cycle 4 (5e-3e) : la respiration des plantes, qui a lieu jour et nuit ; la sève élaborée, qui transporte les sucres fabriqués dans les feuilles vers toute la plante.
- Curiosité : au fond des océans, près de sources d’eau chaude, vivent des chaînes alimentaires sans lumière : elles commencent par des bactéries qui fabriquent leur matière grâce à l’énergie de substances chimiques. Cette exception a été découverte à la fin des années 1970.
- Une plante verte a besoin de lumière, d’eau, de sels minéraux (pris dans le sol par les racines) et de dioxyde de carbone (pris dans l’air par les feuilles).
- Pour tester un besoin : un montage témoin et un montage test identiques, sauf une seule condition. Si deux conditions changent, on ne peut pas conclure.
- Photosynthèse : dans les feuilles éclairées, grâce à la chlorophylle, eau + dioxyde de carbone → sucres et amidon (matière organique) + dioxygène. L’eau iodée colore l’amidon en bleu-noir.
- Les gaz entrent et sortent par les stomates, surtout sous les feuilles ; l’eau et les sels minéraux entrent par les poils absorbants et montent par la tige (sève brute).
- Les végétaux chlorophylliens fabriquent leur matière à partir de matière minérale et de lumière : ce sont les producteurs primaires, premier maillon de toutes les chaînes alimentaires.
Questions fréquentes
De quoi une plante verte a-t-elle besoin pour vivre et grandir ?
D’eau et de sels minéraux, qu’elle prend dans le sol par ses racines, de dioxyde de carbone, qu’elle prend dans l’air par ses feuilles, et de lumière. On le prouve par des expériences avec un témoin, dans lesquelles une seule condition change.
Qu’est-ce que la photosynthèse ?
C’est la fabrication de matière organique par les feuilles éclairées : grâce à la chlorophylle et à l’énergie de la lumière, la plante transforme de l’eau et du dioxyde de carbone en sucres, comme l’amidon, et rejette du dioxygène.
Comment une plante échange-t-elle des gaz avec l’air ?
Par de minuscules orifices, les stomates, situés surtout sous les feuilles. À la lumière, le dioxyde de carbone entre dans la feuille et le dioxygène en sort.
Comment l’eau monte-t-elle des racines aux feuilles ?
L’eau et les sels minéraux du sol entrent par les poils absorbants des jeunes racines. Ce mélange, la sève brute, monte dans la racine puis dans la tige jusqu’aux feuilles.
Pourquoi dit-on que les végétaux sont des producteurs primaires ?
Parce qu’ils sont les seuls à fabriquer de la matière organique à partir de matière minérale et de lumière. Les animaux tirent leur matière, directement ou non, de cette production : chaque chaîne alimentaire commence donc par un végétal chlorophyllien.
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