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I.
L'organisation de
la plante
A. Une vie fixée entre sol et air
Les plantes
sont organismes photosynthétiques, fixés au sol sur lequel elles vont se
développer. L'organisation fonctionnelle des plantes (angiospermes) est
parfaitement adaptée avec les exigences d'une vie fixée en relation avec deux
milieux, l'air et le sol.
Elles
absorbent l'eau et les sels minéraux à l'intérieur du sol grâce à des racines
(et notamment les poils absorbant).
Elles
produisent le glucose dans les feuilles (tiges feuillés) grâce à la
photosynthèse en utilisant l'énergie lumineuse, à partir de CO2.
B. Des surfaces d'échanges de
grande dimension
Les racines
des angiospermes se subdivisent encore et encore jusqu'à devenir quasiment
invisible à l'œil nu. Elles peuvent absorber l'eau et les sels minéraux du sol
au niveau des poils absorbants. Ce système est particulièrement efficace et
permet d'avoir une surface d'échange avec le sol particulièrement important :
« La surface d'un simple point de seigle s'élèverait à un total de 639m² ;
sa surface souterraine sera 130 fois plus grande que sa surface aérienne et ses
racines mise bout à bout représenteraient 622 kilomètres avec un accroissement
quotidien de 5 kilomètres. Pour les poils absorbants, les chiffres deviennent
énormes : 10 620 kilomètres de longueur cumulée, avec un accroissement
quotidien de 90 kilomètres par jour » (Francis Hallé, 1999).
Parallèlement,
les feuilles, plates et fines, offrent une grande surface d’échange aérienne
exposée aux rayons solaires. Des milliers de petits orifices, les stomates (et
chambres sous stomatiques) s’ouvrent lorsque les conditions sont favorables à
la photosynthèse et permettent les échanges gazeux entre la feuille et
l’atmosphère
Les processus
trophiques sont adaptés à l'environnement.
C.
Des systèmes
conducteurs entre organes souterrains et aériens
Afin que tous
les organes reçoivent l'eau, les sels minéraux et le glucose, il existe des
vaisseaux conducteurs, ils sont de deux sortes : ceux qui envoient l'eau et les
sels minéraux depuis les racines jusqu'aux parties aériennes, ceux qui à
l'inverse envoient le glucose à toutes les cellules de l'organisme y compris
les racines.
En effet, une
fois absorbés, l'eau et les ions empreinte les vaisseaux du xylème. Ceux-ci apparaissent
colorés en vert (prouvant la présence de lignine dans une paroi très épaisse).
Les cellules du xylème sont mortes. Elles forment de longs fils qui amènent la
sève brute des racines jusqu'aux parties aériennes de la plante.
A l'opposé les
cellules composantes les vaisseaux du phloème apparaissent en rose. Les
cellules sont vivantes. Elles forment de longs fils qui amènent la sève élaborée vers tous les organes de la plante (racine, bourgeon).
Remarque :
–
phloème : nom des vaisseaux transportant la sève
enrichie en matières organiques au sein des parties aériennes ou des parties
aériennes à souterraines ; vaisseau formé de cellules vivantes spécialisées,
épaissies par une paroi simple constituée de celluloses.
–
xylème : nom des vaisseaux transportant la sève
enrichie à l'eau et en sels minéraux des parties souterraines aux parties
aériennes ; vaisseau formé de la fusion de cellules mortes, épaissies par une
paroi secondaire renforcée de lignine.
II.
Des structures et
mécanismes de défense
A.
Les végétaux se
protègent contre les agressions du milieu physique
Les plantes
terrestres ont développé au cours de leur évolution de multiples adaptations
aux conditions extrêmes de température et d’humidité, ainsi qu’aux variations
journalière ou saisonnière. Les arbres résistent au froid hivernal en perdant
leurs feuilles, en entrant en vie ralentie et en protégeant leurs bourgeons par
d’épaisses écailles.
La
protection contre la sécheresse est assurée par la présence de poils, d’une
épaisse cuticule imperméable au gaz (qui protège de la déshydratation) et de
leur capacité à s’enrouler sur elles-mêmes.
B.
Les végétaux se
protègent contre les autres êtres vivants
La vie fixée
empêche les plantes de fuir devant les prédateurs. Elles ont donc développés
d’autres stratégies de défense :
- Les
tiges ou les feuilles peuvent porter des épines ou des poils qui limitent
l’action des herbivores.
- Des
glandes produisent des molécules qui les rendent peu appétissantes (goût,
odeur), voir toxique.
- Il
existe de relations d’entraide entre plantes voisines de la même espèce, ainsi
que des associations à bénéfices mutuel entre certaines plantes et des espèces
nuisibles aux animaux herbivores.
III.
L'organisation de
la fleur
A. Plusieurs couronnes de pièces florales constituent une
fleur
La réalisation
d'une dissection florale et la construction du diagramme a permis de mettre en
évidence que les fleurs présentent une organisation commune. Elles sont formées
de couronnes concentriques emboîtées les unes dans les autres.
De l'extérieur
vers l'intérieur on trouve les sépales (constitue le calice), les pétales
(constitue la corolle), les étamines (faites d’une fine tige, le filet, et
portant des sacs de pollen (les anthères) et le pistil (contient les ovules
réparties dans plusieurs loges nommées carpelles).
L'étude de
fleurs primitive et des fleurs fossiles montrent que toute cette structure dérive
les uns des autres. L'étude du génome confirme ce point et révèle que trois classes
de gènes de développement travaillent ensemble à la formation de la flore :
–
la classe A pour les sépales,
–
les classes A et B pour les pétales,
–
les classes B et C pour les étamines,
–
la classe C pour le pistil.
Par conséquent,
l'organisation florale est contrôlée par des gènes du développement (gène
homéotique).
Remarque : on
entend par classe de gêne, un ensemble de gène de développement qui sont actifs
les uns après les autres, dépendant les uns des autres. Si une mutation affecte
l'un de ces gènes, l'ensemble de la classe de gènes peut être affecté. Le
caractère phénotypique qui en dépend peut-être modifié ou absent.
B. Étamines et pistils sont les acteurs de la
reproduction sexuée
Les plantes
vivent fixées, cela signifie qu'une fois germé, elles resteront au même endroit
jusqu'à leur mort. De nombreuses plantes sont hermaphrodites (ce qui permet l’autofécondation)
mais la principale difficulté est de pouvoir se reproduire avec ses semblables
afin d'accroître la diversité génétique de l'espèce et de conquérir de nouveau
espace. Pour répondre à ce problème la sélection naturelle a permis l'apparition
de fleur. Cette organe reproducteur présent deux parties :
–
le pistil qui est la partie femelle de la fleur
produit des ovules contenus dans les ovaires
–
les étamines qui sont la partie mâle de la fleur
produisent des pollens qui contiennent les gamètes mâles qui féconderont les
ovules en se fixant sur les pistils.
IV.
La vie fixée
impose le transport du pollen et des graines
Il existe deux
façons de disperser son patrimoine génétique :
A. La dispersion du pollen par des animaux résulte d'une
coévolution
Les pollens
sont transportés aux pistils par des animaux (zoogamie) qualifiés de
pollinisateur (abeille...) par le vent (anémogamie), l’eau (hydrogamie), etc...
Les relations
étroites se sont construites au cours de l’évolution : les fleurs ont
développé des caractères attirants (nectars, odeurs, formes…) et les animaux
pollinisateurs ont développé des organes adaptés à l’accrochage du pollen
(poils, peignes…). On a ainsi une coévolution (c’est-à-dire, une collaboration
animal/plante favorisant le rapprochement des gamètes) qui révèle les
adaptations.
Les distances
parcourues par les pollens peuvent être important.
B. La dispersion des graines par des animaux résulte
d'une coévolution
A l'issu de la
fécondation, la fleur subit des modifications, les sépales, les pétales et
étamines fanent et le pistil se transforme en fruit qui comporte plusieurs
enveloppes entourant les ovules fécondés devenus des graines.
Sans transports,
la colonisation de nouveaux milieux est limitée.
Cependant les
fruits sont consommés par les animaux qualifiés de disséminateur qui peuvent
les emmener loin de l'endroit où ils sont formés (fourrures, poils, plume,
excréments). Le vent et l’eau peuvent transporter les graines.
La dispersion
des graines est nécessaire à la dispersion de la descendance (exemple : le gui
par les oiseaux, le pissenlit par le vent, etc...). On a une nouvelle preuve de
coévolution.
V. Bilan
Contrainte du milieu liée à la vie
fixée
|
Réponses de la plante à ces contraintes
|
Exemples de réponses
|
Pas de déplacement possible pour s'approvisionner en substances
nutritives
|
Adaptation des
processus trophique
|
- Appareil végétatif aérien (tige feuillée) et souterrain (appareil racinaire)
- Formation de surfaces d'échanges développées avec l'air (feuilles) et
le sol (racines)
- Feuilles : stomates et de chambres sous-stomatiques
- Racines :
Poils absorbants
|
Compartimentation des processus trophiques de photosynthèse, d'absorption
de l'eau et des sels minéraux
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Systèmes de communication
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- Tissus conducteurs permettant les transferts de molécules entre les
différentes parties de la plante
- Xylème
- Phloème
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Pas de fuite possible face à des agressions extérieures
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Systèmes de protection ou Mécanismes de défense
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- protection contre la sécheresse
- protection contre les variations
- protection
contre les prédateurs
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Pas de rapprochement possible avec un partenaire
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Mise en place de modalités particulières de reproduction
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- Organisation florale contrôlée par des gènes homéotiques
- Pièces reproductrices spécialisées
- Hermaphrodisme des fleurs
- Dispersion du pollen par le vent, les animaux
- Coévolution
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Pas de déplacement possible pour conquérir de nouveaux territoires
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Mise en place de modalités particulières de dispersion de la descendance
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- Dissémination des graines
- Collaboration animale disséminateur I plante
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