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Cours de SVT Terminale S - Les surfaces d'échanges

 
Note par nos Maxinautes :  

Objectif(s)
L'organisation fonctionnelle des plantes à fleurs appelées Angiospermes est mise en relation avec les exigences d'une vie fixée en relation avec deux milieux : l'air et le sol.
Ce sont des organismes autotrophes qui puisent dans le milieu les éléments nutritifs dont ils ont besoin pour se développer.
Quelles sont les caractéristiques des surfaces d'échanges développées par la plante pour pouvoir récupérer les gaz de l'atmosphère, l'eau et les sels minéraux du sol ainsi que l'énergie du soleil ?
1. La feuille : surface d'échange avec l'atmosphère
Les feuilles des plantes représentent une très grande surface chez tous les végétaux.

Une feuille est constituée d'un limbe et d'un pétiole qui la relie à la tige.
C'est le limbe qui est spécialisé dans les échanges entre la plante et l'atmosphère.


Doc. n° 1 : Structure d'une feuille simple.

En effet, comme tous les êtres vivants, les végétaux respirent, consommant du dioxygène et rejetant du CO2. La respiration est surtout mesurable la nuit car en journée les échanges de gaz qui prédominent sont ceux indispensables à la photosynthèse, soit une consommation de CO2 et un rejet d'O2.



Doc. n° 2
: Coupe transversale d'une feuille.

La surface foliaire est la surface totale des feuilles d'une plante. Elle est très importante pour les plantes car elle permet d'optimiser les échanges avec l'atmosphère.

Les gaz pénètrent dans la feuille grâce à des structures spécialisées : les stomates.
Ce sont 2 cellules particulières s'organisant autour d'une ouverture, l'ostiole, par laquelle circulent les gaz.
Les stomates sont fermés la nuit pour permettre aux racines d'absorber de l'eau et aux périodes les plus chaudes de la journée pour éviter la dessiccation : la déshydratation de la plante par les feuilles.


 
 Doc. n° 3  : Stomate, face interne et vue en coupe.

Les gaz absorbés arrivent ensuite dans la chambre sous-stomatique et circulent dans le parenchyme lacuneux. Il pénètreront dans les différentes cellules chlorophylliennes (celles du parenchyme lacuneux et celles du parenchyme palissadique) pour la photosynthèse.

Les feuilles, en plus d'être une surface d'échanges avec l'atmosphère, sont également le siège de la photosynthèse. Elles captent l'énergie lumineuse par la multitude de chloroplastes que l'on retrouve dans les cellules de la feuille.
Plus les feuilles ont une surface développée, plus elles captent l'énergie du soleil et plus les échanges de gaz avec l'atmosphère sont efficaces.

Doc. n° 4 : Les échanges de gaz dans les feuilles.

2. Les racines : surface d'échange avec le sol
Ce sont les racines qui sont chargées de puiser l'eau et les minéraux du sol pour pouvoir assurer le métabolisme et la croissance de la plante.

Les racines se déploient dans le sol à la recherche d'eau. Plus le sol sera sec, plus les racines vont se ramifier et aller en profondeur.
Par exemple : les racines de la Vigne des coteaux calcaires assez sec à Saint-Emilion peuvent atteindre 5 à 6 m de profondeur pour pouvoir puiser de l'eau en été.

De plus, pour optimiser l'absorption de l'eau, l'extrémité de chaque racine est recouverte de poils absorbants : c'est la zone pilifère. De très petit diamètre mais très nombreux, ils augmentent considérablement la surface d'échange entre le sol et la plante.

Doc. n° 5 : Observation de poil absorbant au microscope électronique.

3. Les circulations de matière dans la plante
L'eau et les minéraux puisés dans le sol servent principalement aux cellules chlorophylliennes des feuilles pour réaliser la photosynthèse.
Il faut donc un moyen dans la plante pour faire circuler cette matière.

La matière puisée par les racines (eau + minéraux) constitue la sève brute. Elle est véhiculée par des cellules mortes spécialisées, en forme de tube, constituant les vaisseaux du xylème (comme ces cellules sont mortes, elles sont vides de cytoplasme ce qui facilite la circulation de la sève). Cette sève brute alimente les feuilles qui peuvent réaliser la photosynthèse et produire ainsi de la matière organique.

En effet, les végétaux étant autotrophes, ils produisent de la matière organique qui permet d'alimenter toutes les cellules et donc tous les organes de la plante. Le siège de cette synthèse est la feuille qui, par photosynthèse, produira de l'amidon et autres glucides nécessaires à la plante entière.
Ces glucides forment, avec d'autres éléments, la sève élaborée. Elle est véhiculée par d'autres vaisseaux conducteurs constituant le phloème (ensemble de tubes criblés). La sève élaborée alimente ainsi toute les cellules de la plante.

La sève brute a une circulation plutôt ascendante (des racines vers les feuilles) alors que la sève élaborée est descendante (des feuilles vers les autres organes), l'ensemble des vaisseaux conducteurs relient les différents organes et forment un réseau en circuit fermé.

Doc. n° 6 : Circulation de la matière dans la plante.


L'essentiel
Les plantes sont des organismes ayant une vie fixée, elles sont donc totalement dépendantes de leur environnement. Leurs surfaces d'échanges doivent donc être très importantes pour assurer l'approvisionnement en eau, minéraux et gaz nécessaires à son fonctionnement.

Les feuilles permettent l'absorption des gaz de l'atmosphère grâce aux stomates et captent l'énergie solaire nécessaire à la photosynthèse. Les racines assurent l'approvisionnement en eau et minéraux grâce aux poils absorbants.

Les matières circulent dans la plante grâce aux vaisseaux du xylème et du phloème, pour permettre à la plante de vivre et de grandir.

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