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Besoins nutritifs des végétaux chlorophylliens

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Objectifs

Aujourd'hui, les cultures sont souvent réalisées dans une serre éclairée artificiellement en utilisant la technique de culture hors-sol, c'est-à-dire sans terre, en laissant tremper les racines dans un liquide nutritif.
Quelles substances une plante verte prélève-t-elle dans son milieu de vie ?
Quelles sont les conditions nécessaires à leur croissance ?
Pourquoi la serre est-elle éclairée ?

1. Détermination des besoins nutritifs de la plante verte

Pour pouvoir déterminer les besoins d'une plante verte, il faut adopter une démarche expérimentale (ne faire varier qu'un seul facteur à la fois). Les expériences ont pour but de déterminer les besoins fondamentaux, ainsi que les conditions les plus favorables pour la plante.

a. Le rôle de l'eau

• Observation
Dans les zones désertiques, les plantes ne poussent qu'autour des oasis où l'eau est abondante.

• Expérience
On place des végétaux identiques dans deux récipients, l'un contenant de l'eau, l'autre non.

• Résultats
Au bout de quelques heures, la plante sans eau se flétrit, l'autre non.

• Conclusion
Les plantes ont besoin d'eau pour subsister.

Doc. 1 : Comportement d'une plante verte
en présence ou en absence d'eau.

b. Le rôle des sels minéraux

• Observation
Les tomates hors-sol sont cultivées en laissant leurs racines tremper dans de l'eau contenant des sels minéraux.

• Question
L'eau et les sels minéraux sont-ils des aliments pour les végétaux ?

• Hypothèse
Si les sels minéraux sont des aliments pour les végétaux, alors :
– un végétal auquel on donne des sels minéraux va croître (témoin) ;
– un végétal auquel on ne donne pas de sels minéraux ne va pas croître.

• Expériences
On choisit deux jeunes plants d'orge identiques ; chacun est placé dans un tube à essai :
– tube 1 : on donne de l'eau déminéralisée (sans sels minéraux) à la plante expérimentale ;
– tube 2 (témoin) : on donne de l'eau déminéralisée et des sels minéraux à la plante témoin.

• Résultats

Doc. 2 : Début de l'expérience et résultats de l'expérience.

• Observation

L'absence des sels minéraux freine, puis stoppe la croissance de l'orge.

• Conclusion
Les sels minéraux sont donc des aliments pour les végétaux.

On apporte des engrais aux plantes d'intérieur pour améliorer leur développement, comme l'agriculteur épand des engrais sur ses plantations. Ces produits chimiques sont constitués de substances minérales nécessaires et utiles à la croissance des plantes vertes.
Les sels minéraux sont absorbés par les feuilles des plantes aquatiques. Ils sont absorbés principalement par les racines chez toutes les plantes terrestres et la majorité des plantes d'aquarium.
Le sol sert à la fixation des plantes et apporte également des éléments nutritifs.

c. Le rôle du dioxyde de carbone

• Expérience

On réalise trois montages dans les conditions décrites ci-dessous et on observe la croissance des radis pendant trois semaines.

Doc. 3 : Schématisation de l'expérience ;
le facteur qui varie est la quantité de dioxyde de carbone.

• Résultats

n° de cloche	Taux de CO₂	Masse de matière sèche récoltée
1	0,03 %	20,4 g
2	0 %	3,1 g
3	3,0 %	25,2 g

Doc. 4 : Résultats de l'expérience.

– La cloche 1 représente l'atmosphère témoin, avec 0,03 % de dioxyde de carbone dans l'air ;
– la cloche 2 représente une atmosphère dépourvue de dioxyde de carbone ;
– la cloche 3 représente une atmosphère riche en dioxyde de carbone.
Les radis croissent mieux sous la cloche 3, laquelle contient la plus grande quantité de dioxyde de carbone.

• Conclusion

La teneur en dioxyde de carbone du milieu de vie influence la croissance des radis.
Le dioxyde de carbone de l'atmosphère provient de la respiration animale et de la production industrielle ; dans l'eau, il provient de la respiration des poissons et est utilisé par les plantes vertes aquatiques (il se dissout dans l'eau et s'y trouve en général en quantité suffisante pour permettre un bon développement des plantes).
Le manque de dioxyde de carbone limite la croissance des plantes qui ne peuvent plus fabriquer leur matière végétale. Le dioxyde de carbone est absorbé essentiellement au niveau de l'épiderme des feuilles.

2. Rôle de la lumière

Les plantes vertes contiennent de la chlorophylle : ce sont des végétaux chlorophylliens. La chlorophylle permet aux plantes vertes d'absorber l'énergie lumineuse pour transformer l'eau, les sels minéraux et le dioxyde de carbone en matière végétale.

• Expérience
Le rôle de la lumière peut être mis en évidence par des expériences simples. Ainsi, dans une serre, on réalise deux cultures de tournesol, dans les mêmes conditions de culture, mais l'une est exposée à la lumière plus longtemps que l'autre. On mesure ensuite la masse de la matière sèche pour chacune des cultures au bout de plusieurs jours.

• Résultats

	Éclairage 24 heures par jour	Éclairage 15 heures par jour
Matière sèche (en kg par hectare)	9800	4200

Doc. 5 : Résultats de l'expérience.

• Conclusion
La lumière est donc indispensable et nécessaire à la plante pour l'élaboration des matières organiques. Elle n'est pas un aliment, mais une source d'énergie.
La meilleure lumière pour les plantes est bien sûr celle du Soleil. Elle est essentielle, mais elle doit être contrôlée et il faut alterner avec des périodes d'obscurité pour ne pas épuiser la plante qui produirait alors continuellement de la matière végétale.

L'essentiel

Les plantes vertes contiennent de la chlorophylle nécessaire à la synthèse de leur propre matière : ce sont des végétaux chlorophylliens.

Pour leur survie, leur croissance et leur développement, elles ont besoin d'eau, de sels minéraux, de dioxyde de carbone et de lumière en suffisance.

Ainsi, contrairement aux animaux, les plantes vertes ne se nourrissent pas à partir de matière vivante.