Plantes à fleurs : organisation fonctionnelle

Complète avec le mot exact.

1. Une défense qui n’est produite qu’après une attaque est une défense .
   Une défense induite : la plante ne la produit qu’en cas de besoin.
2. Une défense présente avant toute attaque, comme l’écorce, est une défense .
   Une défense permanente, toujours en place, même sans agresseur.
3. Tiges, feuilles et bourgeons forment l’appareil de la plante.
   L’appareil aérien capte la lumière et échange des gaz avec l’air.
4. Les racines forment l’appareil de la plante.
   L’appareil souterrain ancre la plante et prélève l’eau et les ions.

Défense structurale (S), défense chimique (C) ou passage de la mauvaise saison (M) ? Écris S, C ou M.

1. Poils urticants qui couvrent les feuilles et les tiges de l’ortie →
   S : une structure qui blesse l’herbivore.
2. Caféine accumulée dans les feuilles du caféier, toxique pour de nombreux insectes →
   C : une molécule toxique stockée dans la feuille.
3. Rhizome d’iris gorgé de réserves, à l’abri sous la terre gelée →
   M : un organe de réserve souterrain, qui repartira au printemps.
4. Épines acérées qui arment les rameaux du prunellier →
   S : une structure qui blesse l’herbivore.
5. Bourgeons du frêne, enveloppés d’écailles serrées tout l’hiver →
   M : des méristèmes protégés, en vie ralentie jusqu’au printemps.
6. Feuilles du laurier-cerise, qui libèrent un poison, le cyanure, quand un herbivore les mâche →
   C : la feuille contient des molécules qui libèrent du cyanure, toxique, dès que ses cellules sont écrasées.

Raisonne, puis complète.

1. Produire des molécules de défense consomme de la matière et de l’énergie. Une défense produite seulement en cas d’attaque les économise : elles restent disponibles pour la reproduction et pour la .
   Pour la croissance : la plante ne paie le coût de la défense qu’en cas d’attaque.
2. Un élève écrit : « la plante puise sa matière organique dans l’humus du sol ». Or ses racines ne prélèvent dans le sol que de l’eau et des .
   Des ions minéraux : la matière organique est produite par la plante elle-même, à partir du CO₂ de l’air.
3. Certains acacias logent dans leurs épines creuses des fourmis qui attaquent les herbivores, et les nourrissent de nectar et de petits corps riches en nutriments. Chaque partenaire tire profit de cette association à bénéfices réciproques : c’est une .
   Une symbiose, comme les mycorhizes : faute de pouvoir fuir, la plante s’appuie sur des animaux mobiles.

Calcule le rapport surface/volume en mm⁻¹ (formules du cours, tranche des plaques négligée).

1. Limbe de 0,2 mm d’épaisseur : ${\displaystyle \frac{S}{V}}\approx$ mm⁻¹
   ${\displaystyle \frac{2}{0,2}}=$ 10 mm⁻¹.
2. Limbe de 0,125 mm d’épaisseur : mm⁻¹
   ${\displaystyle \frac{2}{0,125}}=$ 16 mm⁻¹.
3. Feuille charnue de 8 mm d’épaisseur : mm⁻¹
   ${\displaystyle \frac{2}{8}}=$ 0,25 mm⁻¹.
4. Radicelle cylindrique de rayon 0,05 mm : mm⁻¹
   ${\displaystyle \frac{2}{0,05}}=$ 40 mm⁻¹.
5. Tige cylindrique de 5 mm de diamètre : mm⁻¹
   Rayon 2,5 mm : ${\displaystyle \frac{2}{2,5}}=$ 0,8 mm⁻¹ (et non 0,4 en prenant le diamètre pour le rayon).
6. Poil absorbant de rayon 0,008 mm : mm⁻¹
   ${\displaystyle \frac{2}{0,008}}=$ 250 mm⁻¹.
7. Hyphe de champignon de rayon 0,0025 mm : mm⁻¹
   ${\displaystyle \frac{2}{0,0025}}=$ 800 mm⁻¹.
8. Baie sphérique de rayon 6 mm : mm⁻¹
   Sphère : ${\displaystyle \frac{3}{6}}=$ 0,5 mm⁻¹.
9. Tubercule assimilé à une sphère de 60 mm de diamètre : mm⁻¹
   Rayon 30 mm : ${\displaystyle \frac{3}{30}}=$ 0,1 mm⁻¹ : un organe de réserve compact, qui échange peu.

Avec un emporte-pièce, on découpe 25 disques de 1 cm de diamètre dans des feuilles de tilleul, et 25 autres dans les feuilles épaisses et coriaces d’un houx. Après séchage, les disques de tilleul pèsent 0,10 g, ceux de houx 0,35 g (valeurs choisies). On ne compte qu’une face de chaque disque.

1. Aire totale des 25 disques, au dixième : cm²
   Un disque : $\pi \times 0,5^2=0,25\pi$ cm² ; 25 disques : $6,25\pi \approx$ 19,6 cm², la même aire pour les deux espèces.
2. Rapport surface/masse du tilleul, à l’unité : cm²/g
   $6,25\pi ÷0,10=62,5\pi \approx$ 196 cm²/g : on divise la surface par la masse, pas l’inverse.
3. Rapport surface/masse du houx, à l’unité : cm²/g
   $6,25\pi ÷0,35\approx$ 56 cm²/g.
4. Pour une même masse de matière sèche, le tilleul déploie fois plus de surface foliaire que le houx.
   Même aire, donc rapport des masses : $0,35÷0,10=$ 3,5. Le houx investit beaucoup de matière par cm² dans des feuilles épaisses et rigides ; le tilleul étale plus de surface pour capter la lumière avec peu de matière.

On compare une feuille de hêtre, épaisse de 0,18 mm, et une feuille charnue d’aloès, épaisse en moyenne de 9 mm, assimilées à des plaques.

1. ${\displaystyle \frac{S}{V}}$ de la feuille de hêtre, au dixième : mm⁻¹
   ${\displaystyle \frac{2}{0,18}}\approx$ 11,1 mm⁻¹.
2. ${\displaystyle \frac{S}{V}}$ de la feuille d’aloès, au centième : mm⁻¹
   ${\displaystyle \frac{2}{9}}\approx$ 0,22 mm⁻¹.
3. Par unité de volume, la feuille de hêtre offre fois plus de surface que celle d’aloès.
   ${\displaystyle \frac{2}{0,18}}÷{\displaystyle \frac{2}{9}}={\displaystyle \frac{9}{0,18}}=$ 50.
4. La feuille de hêtre a une aire de 4 000 mm² (une face) et un périmètre de 300 mm. La tranche (périmètre × épaisseur) représente, au dixième, % de la surface totale.
   Tranche : 300 × 0,18 = 54 mm² ; faces : 2 × 4 000 = 8 000 mm² ; ${\displaystyle \frac{54}{8054}}\approx 0,0067$, soit 0,7 % : la négliger est justifié pour le hêtre (pas pour l’aloès, bien plus épais).
5. Un faible rapport surface/volume limite la surface par laquelle l’eau s’échappe : la feuille d’aloès est une adaptation à la .
   À la sécheresse : le grand volume sert de réserve d’eau, au prix d’échanges gazeux plus limités.

Complète avec le mot exact.

1. Vers l’intérieur de la feuille, un stomate débouche sur une remplie d’air.
   Une lacune : par elle, le CO₂ gagne les cellules de la feuille.
2. Le pore d’un stomate est bordé de deux cellules de .
   Deux cellules de garde, en forme de haricot.
3. Gorgées d’eau, ces cellules se courbent et l’ostiole s’.
   L’ostiole s’ouvre ; quand elles perdent de l’eau, il se ferme.
4. En cas de manque d’eau, la fermeture est déclenchée par une hormone végétale, l’acide .
   L’acide abscissique (ABA).
5. La couche cireuse, presque imperméable, qui recouvre l’épiderme des feuilles est la .
   La cuticule.
6. Les plantes des milieux secs ont souvent, sur leurs feuilles, une couche cireuse plus que les autres.
   Plus épaisse : moins d’eau traverse l’épiderme.
7. Les épines des cactus sont des transformées, qui réduisent la surface de transpiration.
   Des feuilles ; c’est la tige verte et charnue qui fait la photosynthèse et stocke l’eau.

Calcule (densités arrondies à l’unité).

1. Champ de 0,12 mm², face inférieure d’une feuille : 29 stomates. Densité : stomates/mm²
   $29÷0,12\approx 241,7$, soit 242 stomates/mm².
2. Même champ, face supérieure : 3 stomates. Densité : stomates/mm²
   $3÷0,12=$ 25 stomates/mm² : près de dix fois moins que sur la face inférieure.
3. Champ circulaire de 0,4 mm de diamètre : aire au millième : mm²
   $\pi \times 0,2^2=0,04\pi \approx$ 0,126 mm².
4. On y compte 30 stomates. Densité : stomates/mm²
   $30÷0,04\pi \approx 238,7$, soit 239 stomates/mm² (238 si l’on divise par l’aire arrondie 0,126).
5. Champ de 0,3 mm de diamètre, 12 stomates. Densité : stomates/mm²
   $A=\pi \times 0,{15}^2\approx 0,0707$ mm² ; $12÷0,0707\approx$ 170 stomates/mm² (169 avec l’aire arrondie 0,071).
6. Une feuille de 35 cm², dont seule la face inférieure porte des stomates, en compte 770 000. Densité : stomates/mm²
   35 cm² = 3 500 mm² ; 770 000 ÷ 3 500 = 220 stomates/mm².
7. Un élève écrit « 30 ÷ 0,4 = 75 stomates/mm² » pour le champ de 0,4 mm : il a divisé par le au lieu de l’aire.
   Par le diamètre, une longueur : le résultat n’est pas en stomates/mm².

Un rameau feuillé plonge dans un tube d’eau recouverte d’une fine couche d’huile ; l’ensemble est posé sur une balance. Masse : 152,4 g au départ, 148,9 g après 3 h à la lumière, 148,3 g après 3 h de plus à l’obscurité. Un second rameau, de même surface foliaire, dont la face inférieure des feuilles est enduite de vaseline, perd 1,05 g en 3 h à la lumière.

1. Vitesse de transpiration du premier rameau à la lumière, au centième : g/h
   152,4 − 148,9 = 3,5 g en 3 h ; $3,5÷3\approx$ 1,17 g/h.
2. À l’obscurité, au centième : g/h
   148,9 − 148,3 = 0,6 g en 3 h, soit 0,20 g/h.
3. La transpiration est environ fois plus rapide à la lumière (au dixième).
   ${\displaystyle \frac{3,5}{0,6}}\approx$ 5,8 : à la lumière, les stomates sont ouverts.
4. La vaseline diminue la transpiration de %.
   ${\displaystyle \frac{3,5-1,05}{3,5}}={\displaystyle \frac{2,45}{3,5}}=0,70$, soit 70 %.
5. La plupart des stomates de ces feuilles sont donc sur la face .
   Sur la face inférieure ; le reste de la perte passe par la face supérieure et la cuticule. Conclusion valable si les deux rameaux sont comparables.
6. La couche d’huile empêche l’ directe de l’eau du tube.
   L’évaporation : sans elle, la perte de masse ne serait pas due au seul rameau.

Xylème (X) ou phloème (P) ? Écris X ou P.

1. Transporte l’eau et les ions minéraux absorbés par les racines →
   X : la sève brute.
2. Cellules vivantes dont les parois transversales sont percées de pores →
   P : les tubes criblés.
3. Transporte du saccharose vers des fruits en croissance →
   P : les fruits sont des puits de sève élaborée.
4. Cellules mortes, vides, aux parois épaissies de lignine →
   X : les vaisseaux.
5. Circule vers le haut ou vers le bas selon la position des puits →
   P : la sève élaborée va des sources vers les puits.
6. Se colore en vert au carmin-vert d’iode →
   X : ses parois sont lignifiées.
7. Son débit suit, au cours de la journée, celui de la transpiration →
   X : la transpiration entraîne la montée de la sève brute.
8. Situé du côté de l’épiderme dans un faisceau de la tige →
   P : le phloème est vers l’extérieur, le xylème vers l’intérieur.

On retire un anneau d’écorce à la base de certaines branches d’un pommier ; le bois reste intact. À la récolte, les pommes des branches annelées pèsent en moyenne 214 g, contre 168 g sur les branches témoins.

1. L’anneau d’écorce a supprimé le .
   Le phloème, situé dans l’écorce.
2. Augmentation relative de la masse des pommes, au dixième : %
   ${\displaystyle \frac{214-168}{168}}={\displaystyle \frac{46}{168}}\approx 0,274$, soit 27,4 % : les sucres des feuilles de la branche, qui ne peuvent plus partir vers le tronc, restent disponibles pour ses fruits.
3. Pour attribuer l’écart à la seule coupure du phloème, les branches témoins doivent porter autant de par fruit que les branches annelées.
   Autant de feuilles par fruit : les feuilles sont les sources des sucres ; sinon, l’écart pourrait venir d’une différence de sources.
4. Les feuilles des branches annelées ne flétrissent pas, car le est intact.
   Le xylème, dans le bois : la sève brute continue de monter.

Source ou puits de sève élaborée ? Écris « source » ou « puits ».

1. Feuille adulte bien éclairée, au milieu d’une tige →
   Source : elle produit plus de sucres qu’elle n’en consomme et les exporte.
2. Jeune feuille encore en croissance au sommet de la tige, déjà verte →
   Puits : chlorophyllienne, mais elle consomme plus qu’elle ne produit pour construire ses tissus.
3. Racine de carotte qui grossit en été →
   Puits : un organe de réserve qui se remplit.
4. Bulbe de tulipe en mars, quand ses premières feuilles sortent de terre →
   Source : un organe souterrain peut être une source quand ses réserves sont mobilisées.
5. Bourgeon de cerisier qui s’ouvre au printemps →
   Puits : il importe des sucres pour former feuilles et fleurs.
6. Cotylédons d’une graine de lentille qui germe, quand la plantule n’a pas encore de feuille verte →
   Source : les réserves des cotylédons se vident vers la plantule, qui ne produit pas encore ses propres sucres.

Complète avec le mot exact.

1. Un massif de petites cellules qui se divisent activement s’appelle un .
   Un méristème.
2. Les cellules de ce massif se multiplient par .
   Par mitoses.
3. Juste derrière ce massif, les cellules s’allongent fortement : c’est l’.
   L’élongation, qui assure l’essentiel de l’allongement.
4. Le module formé d’un nœud, de sa feuille, de son bourgeon et de l’entre-nœud situé en dessous, répété le long de la tige, s’appelle un .
   Un phytomère.
5. Un bourgeon situé à l’aisselle d’une feuille est un bourgeon .
   Un bourgeon axillaire.
6. L’extrémité de la racine est protégée par la .
   La coiffe.
7. Plus loin, les cellules acquièrent une forme et une fonction particulières : elles se .
   Elles se différencient (vaisseaux, tubes criblés, poils absorbants…).

On trace des repères tous les 2 mm sur une racine de maïs, depuis son extrémité. Douze heures plus tard, les quatre intervalles mesurent, depuis l’extrémité : 2,3 ; 4,6 ; 3,1 et 2,0 mm.

1. Longueur totale des quatre intervalles après 12 h : mm
   2,3 + 4,6 + 3,1 + 2,0 = 12,0 mm.
2. Allongement total en 12 h : mm
   12,0 − 4 × 2 = 12,0 − 8 = 4,0 mm.
3. Vitesse moyenne d’allongement, au centième : mm/h
   $4,0÷12\approx$ 0,33 mm/h.
4. L’intervalle qui s’est le plus allongé commence à mm de l’extrémité.
   Celui de 2 à 4 mm (+ 2,6 mm) : c’est le cœur de la zone d’élongation.
5. Cet intervalle assure % de l’allongement total.
   ${\displaystyle \frac{4,6-2}{4,0}}={\displaystyle \frac{2,6}{4,0}}=0,65$, soit 65 %.
6. L’intervalle de 6 à 8 mm n’a pas changé : il est déjà dans la zone de différenciation, appelée zone chez la racine.
   La zone pilifère, où apparaissent les poils absorbants.

Raisonne, puis calcule.

1. Un clou est planté à 1,2 m du sol dans le tronc d’un jeune chêne de 5 m. Vingt ans plus tard, le chêne mesure 15 m : le clou est à m du sol.
   1,2 m : le tronc s’épaissit mais ne s’allonge plus à cet endroit ; l’arbre grandit par ses bourgeons terminaux.
2. Le sommet d’une tige produit une nouvelle feuille, avec son nœud, tous les 3 jours. En 45 jours, il forme nouveaux phytomères.
   $45÷3=$ 15 phytomères.
3. Une tige de 15 phytomères mesure 63 cm. Longueur moyenne d’un entre-nœud : cm
   $63÷15=$ 4,2 cm.
4. Si chaque nouveau phytomère ajoute un entre-nœud de cette longueur moyenne, au rythme d’un phytomère tous les 3 jours, la tige gagne en moyenne cm par jour.
   $4,2÷3=$ 1,4 cm par jour : chaque phytomère ajouté allonge la tige d’un entre-nœud.

Quel facteur du milieu modifie ici le développement ? Écris « lumière », « gravité » ou « vent ».

1. Une plantule de colza, sur le rebord d’une fenêtre, se courbe vers la vitre →
   Lumière : le côté ombré s’allonge davantage, c’est le phototropisme.
2. Sur une crête balayée par les rafales, les pins restent bas, avec des troncs épais →
   Vent : tiges plus courtes et plus épaisses, c’est la thigmomorphogenèse.
3. Une racine de pois posée à l’horizontale courbe son extrémité vers le bas →
   Gravité : c’est le gravitropisme ; la racine gagne ainsi l’eau du sol.
4. Des plants de laitue secoués chaque jour en serre restent plus courts que les autres →
   Vent, ou plus largement les contacts : les secousses imitent le vent.
5. Une pomme de terre germée au fond d’une cave forme des tiges longues, blanches et fines →
   Lumière, ici son absence : les tiges sont étiolées.

Prévois le résultat pour un coléoptile d’avoine. Réponds par « vers la gauche », « vers la droite » ou « aucune courbure ».

1. Coléoptile intact, éclairé par la gauche →
   Vers la gauche, vers la lumière : le côté droit, ombré, s’allonge davantage.
2. Coléoptile dont on a coupé la pointe, éclairé par la gauche →
   Aucune courbure : la pointe, qui perçoit la lumière et produit le signal, manque.
3. Pointe coiffée d’un capuchon opaque, éclairé par la gauche →
   Aucune courbure : la pointe ne perçoit plus la lumière (Darwin).
4. Base entourée d’un manchon opaque, pointe libre, éclairé par la droite →
   Vers la droite : c’est la pointe qui perçoit la lumière, même si la courbure se fait plus bas.
5. Pointe coupée, posée sur une couche de gélatine, le tout replacé, éclairé par la gauche →
   Vers la gauche : le signal traverse la gélatine (Boysen-Jensen).
6. Lame de mica glissée entre la pointe et le reste, éclairé par la gauche →
   Aucune courbure : le mica, imperméable, arrête la substance.
7. À l’obscurité, pointe coupée puis replacée décalée sur le côté droit du moignon →
   Vers la gauche : la substance descend surtout du côté droit, qui s’allonge plus (expérience de Paál, 1919).
8. Coléoptile intact, laissé à l’obscurité totale →
   Aucune courbure : il s’allonge, mais également des deux côtés.

À l’obscurité, la courbure d’un coléoptile décapité est proportionnelle, dans les limites de l’expérience, au nombre de pointes déposées sur le bloc de gélose : un bloc qui a reçu 2 pointes donne une courbure de 8° (valeurs choisies). Puis on compare des feuilles d’une même espèce cultivée à l’ombre et au soleil : 71 cm² et 0,16 mm d’épaisseur à l’ombre, 34 cm² et 0,29 mm au soleil.

1. Courbure attendue avec un bloc qui a reçu 5 pointes : °
   8 ÷ 2 = 4° par pointe ; 5 × 4 = 20°.
2. Un bloc donne 14° : il a reçu l’équivalent de pointes.
   $14÷4=$ 3,5 pointes.
3. Les feuilles d’ombre sont fois plus grandes (au dixième).
   $71÷34\approx$ 2,1.
4. ${\displaystyle \frac{S}{V}}$ de la feuille d’ombre, au dixième : mm⁻¹
   ${\displaystyle \frac{2}{0,16}}=$ 12,5 mm⁻¹.
5. ${\displaystyle \frac{S}{V}}$ de la feuille de soleil, au dixième : mm⁻¹
   ${\displaystyle \frac{2}{0,29}}\approx$ 6,9 mm⁻¹.
6. Plus grande et plus mince, la feuille d’ombre capte mieux une lumière avec peu de matière.
   Une lumière rare : même espèce, formes différentes, le milieu module le développement.