Anatomie, nutrition et prise de décision des végétaux - PP3 et APP pommier

Question 1

De quels sources de nutriments les plantes ont elles besoin pour favoriser la formation de molécules organiques (et donc leur croissance)?
Qu’est-ce qu’un seul pauvre et comment les plantes y réagissent elles?

Answer 1

• Source d’azote : nitrate (no3-) ammonium (nh4+)
• Source de phosphore : phosphate (po43-)
• Source de potassium : k+
• Un sol pauvre est un sol qui est en manque de ces nutriments; les plantes dans ce type de sol doivent trouver diverses adaptations pour survivre.

Question 2

Quelle est l’adaptation de la plante pour obtenir du nitrate dans le sol et pourquoi est-elle aussi importante?

Answer 2

• Les légumineuses ont une relation symbiotique avec des bactéries fixatrices d’azote : les nodosités, des modifications aux poils absorbants des racine, créent un environnement favorable pour les bactéries
• Les nodosités leur donnent le nitrate et les plantes leur donnent des glucides en échange.
• Cette adaptation est très importante car l’azote atmosphérique est inutilisable pour les plantes; le nitrate (NO3-) dans le sol est donc très convoité et très rare.

Question 3

Pourquoi les légumineuses, qui ont des racines avec des nodosités, sont-elles riches en protéines?

Answer 3

Parce qu’elle sont riche en azote (N) qui fait partie du groupement amine (NH2) des acides aminés qui composent les protéines.

Question 4

Nomme et explique une adaptation des plantes aux sols pauvres.

Answer 4

• Les mycorhizes : une association mutualiste entre une plante et un mycète (un champignon)
• Les hyphes du mycète (structure filamenteuse) sont posées sur les poils absorbants des racines de la plante.
• Cela permet aux plantes une augmentation de la surface de contact de leurs racines et une augmentation de la solubilité de certains minéraux parce que les mycètes les décomposent (surface/volume)
• Aussi, cela permet une meilleure absorption d’eau (surface/volume) et une protection face aux agents pathogènes.
• Pour le mycète, la plante le fournit en glucides.

Question 5

Nomme et explique des adaptations des plantes partiellement hétérotrophes aux sols pauvres.

Answer 5

• Les plantes qui sont normalement photoautotrophes doivent devenir partiellement hétérotrophes afin de de se nourrir, car le sol dans lequel elles poussent ne peut leur fournir le nitrate et les autres ions dont elles ont besoin.

1- Sarracénie : plante en forme de cornet; attire les insectes avec un nectar, ceux-ci tombent dans le cornet, se noient et se font digérer par un liquide avec des enzymes digestives.
2- Drosera : attirent les insectes avec des minuscules gouttelettes odorantes et gluantes remplies d’enzymes digestives qui emprisonnent les insectes et les digèrent
3- Dionée : célèbre plante carnivore attrape-mouche, attire les insecte avec un nectar à l’intérieur de sa « bouche »; les insectes font bouger un poil dans la plante ce qui la fait refermer automatiquement.

Question 6

Explique l’adaptation des plantes parasites.

Answer 6

• Celles-ci exploitent une autre plante afin de survivre à un climat sec.
• Alors qu’un arbre perd ses feuilles pour réduire la perte d’eau dans une saison sèche, la plante parasite (touffe de feuilles) s’installe directement sur l’arbre et à l’aide de ses suçoirs (racines spéciales), arrivent àprendre l’eau et les nutriments de l’arbre.

Question 7

Comment la plante peut savoir quelle décision prendre (ex. sur quand fleurir, quand laisser tomber ses feuilles etc…)?

Answer 7

• La plante peut ressentir les conditions de son environnement : selon celles-ci, elle produit différentes hormones qui, elles, engendrent une multitude de réponses dans le comportement de la plante.

Question 8

Explique le phénomène en lien avec le mouvement d’une plante vers le soleil. (le sens de la « vue »)

Answer 8

• Phototropisme : la tendance d’orientation de croissance de la plante qui est influencée par le soleil.
  -Les conditions du soleil sont ressenties par l’apex de la plante, celles-ci envoient donc des hormones à titre de « message » pour diriger la croissance vers la source de lumière la plus abondante.

Question 9

Explique le rôle de l’auxine dans le phototropisme.

Answer 9

• L’hormone capte la lumière du soleil: celle-ci s’accumule davantage du côté sombre que du côté éclairé par la lumière.
• Parce qu’une augmentation de concentration d’auxine favorise l’élongation des cellules, les déséquilibre de croissance entre les deux côtés de la plantes crée un changement de direction de la plante à long terme (arbre) ou à court terme (ex. tournesol)

Question 10

Où est produit l’auxine?

Answer 10

Dans le méristème apical (au bout de la plante/branche)

Question 11

Comment l’auxine permet-elle l’élongation des cellules?

Answer 11

1- Elle augmente l’activité des pompes à proton (h+) dans la membrane plasmique ce qui augmente la concentration d’ions H+ dans la paroi cellulaire.
2- À cause de cette haute concentration, la paroi cellulaire devient plus acide.
3- Cette acidification permet l’activité d’enzymes qui permettent un relâchement dans la paroi cellulaire.
4- Ces enzymes attaquent les microfibrilles de la cellulose (gardent la forme de la cellule); la paroi de la cellule devient donc extensible/élastique.
5- La cellule peut alors s’allonger car la paroi ne peut plus résister aux forces de l’osmose qui poussent l’eau à entrer dans la cellule (solution hypertonique par rapport à son milieu)

Question 12

Nomme et explique le fonctionnement du sens de « proprioception » (savent suivre ou fuir la gravité, où se trouve le centre de la terre) des plantes.

Answer 12

• Géotropisme : croissance de la plante vers le haut de la tige et vers le bas des racines.

1- Un organite, le statolithe, rempli de grains denses d’amidon relâche ces derniers.
2- La chute de ces grains actives des canaux mécanosensibles à auxine ce qui change la répartition de l’auxine dans la racine.
3- Dans les racines, l’auxine inhibe l’élongation cellulaire par sa trop grande concentration (alors que sa juste concentration la stimule, comme dans le phototropisme)

Question 13

Nomme et explique brièvement le fonctionnement du sens de « toucher » de la plante.

Answer 13

Le thigmotropisme permet à une plante comme une vigne de s’agripper à une plante et de s’y enrouler autour en favorisant un déséquilibre de croissance entre deux côtés de la plante (auxine)

Question 14

Comment une plante peut-elle faire des mouvements rapides (exemple de la mimosa sensitif)?

Answer 14

• Avec un changement de turgescence à la base des feuilles.
  Mimosa sensitif :
• Le fait d’être touchée amène un changement de tonicité dans la plante en changeant un ion de l’intérieur à l’extérieur des cellules.
• Au départ, la cellule est hypertonique et la pression turgescente, la feuille est donc debout et gonflée.
• Après avoir été touchée, la cellule devient hypotonique et la pression turgescente est moindre, la feuille est donc refermée et plasmolysée.

Question 15

Comment la floraison des plantes est-elle contrôlée (calendrier interne des plantes)?

Answer 15

• La photopériode, c’est-à-dire la comparaison entre le nombre d’heures de jour et le nombre d’heures de nuit, qui contrôle la floraison des plantes (amène les plantes à décider quand fleurir)

Question 16

En lien avec la floraison, nomme 3 types de fleurs.

Answer 16

1- Plantes de jour court : fleurissent quand la nuit atteint au moins x minutes, l’hiver (nuit longue)
Une longue nuit avec une majorité de Pr = Floraison

2- Plantes de jour long : fleurissent quand la nuit atteint au maximum x minutes, l’été (nuit courte)
Un courte nuit avec une majorité de Pr = floraison

3- Plantes indifférentes, pas affectées par la photopériode.

Question 17

Qu’est-ce qu’un phytochrome? Lesquels jouent un rôle dans la floraison?

Answer 17

• Phytochrome : pigment protéique avec activité enzymatique.
• 2 isomères (qui absorbent différentes longueurs d’onde) photoréversibles interviennent dans la floraison : Pr et Prl

Question 18

Explique le rôle l’influence de la période de la journée sur la concentration en phytochrome dans une plante.

Answer 18

• Le jour : il y a un équilibre entre l’activité de la Pr et la Prl.
• Au coucher du soleil : il y a plus de lumière rouge lointain, ce qui favorise la conversion vers la Pr
• La nuit : la longue période de noirceur favorise la la conversion vers la Pr

Donc, pour une plante, une majorité de Pr correspond à la nuit.

Question 19

Qu’est-ce qui différencie la Pr et la Prl?

Answer 19

Pr : absorbe la lumière rouge, ce qui le convertit en Prl
Prl : absorbe la lumière rouge lointain, ce qui le convertit en Pr.

Question 20

Comment peut-on empêcher une plante de jour court de fleurir l’hiver?

Answer 20

En serre : au milieu de la nuit, faire vivre un éclair de lumière à la plante pour que celle-ci mesure deux nuits courtes à forte majorité de Pr au lieu de mesurer une majorité de Pr de longue durée

Question 21

Comment peut-il y avoir de la communication entre les plantes? À quoi cela sert-il?

Answer 21

• Dans l’air : par des molécules volatiles relâchées par les feuilles
• Dans le sol : par un partage de mycorhizes, des fusions entre les racines et/ou des molécules relâchées par les racines.
• Cela permet à deux plantes, d’une même espèce par exemple, d’éviter la compétition et de se défendre contre différents prédateurs.

Question 22

Quel moyen, autre que les épines, les mouvements et les alliances avec les fourmis, les plantes peuvent-elles utiliser pour se défendre des prédateurs?

Answer 22

• Afin d’éviter de perdre leurs feuilles (photosynthèse) elles peuvent fabriquer des substances toxiques pour les animaux, comme des molécules psychoactives.

Question 23

À quoi servent le xylème et le phloème?

Answer 23

Ils sont tous les deux des tissus conducteurs des organes végétaux, c-à-d qu’ils assurent le transport des substances des racines jusqu’aux tiges et offrent un soutien mécanique.

Question 24

Qu’est-ce que le xylème? Qu’est-ce que ses cellules conductrices de sève brute lui permettent?

Answer 24

• Situé dans le bois, il fait monter la sève brute, qui contient l’eau et les minéraux (ions) dissous absorbés par les racines, dans les tiges. Transport unidirectionnel des racines vers les feuilles.
• Cellules conductrices : trachéides et éléments de vaisseau.
• Forme allongée tubulaires qui sont mortes et lignifiées quand elles arrivent à maturité sont composées d’une paroi primaire et secondaire. Quand la partie vivante d’une trachéide ou d’un élément de vaisseau se désintègre, la paroi secondaire épaisse subsiste, formant un conduit interne dans laquelle la sève peut circuler. La sève brute peut circuler latéralement entre les cellules voisines en passant par les ponctuations

Question 25

Nomme et décrit les types de cellules conductrices de la sève brute/du xylème.

Answer 25

1- Trachéides : longues cellules minces, extrémités en pointe, dans lesquelles la sève circule d’une cellule à l’autre en passant par des ponctuations (régions moins épaisses, juste la paroi primaire) et ne traversent donc pas la paroi secondaire.
2- Éléments de vaisseau : cellules plus larges et plus courtes, paroi plus mince, extrémités moins effilées, alignés ensemble; ils forment des tubes microscopiques, des vaisseaux, dans lesquels la sève brute peut circuler librement, possèdent des plaques perforées qui permettent à la sève brute cette libre circulation.

Question 26

Qu’est-ce que le phloème?

Answer 26

Situé dans l’écorce, il transporte la sève élaborée, qui contient de l’eau, du saccharose, des acides aminés, des hormones et des ions produits par les parties aériennes de la plante lors de la photosynthèse, des feuilles jusqu’aux régions qui en ont besoin ou qui le stockent (racines, zones de croissance; feuilles en développement et fruits). Transport multidirectionnel d’un organe source à un organe cible.

Question 27

Nomme et explique les types de cellules conductrices de la sève élaborée?

Answer 27

• Cellule criblée/éléments de tube criblé
• Vivante à maturité, de forme sphérique, permet la circulation de la sève élaborée. Une chaîne de cellules criblées, les éléments de tubes criblés, constitue les tubes criblés qui eux assurent le transport des nutriments de la photosynthèse. Ils sont dépourvus de noyau, de ribosomes, de vacuole et d’éléments de cytosquelette (petit nombre d’organites = nutriments circulent plus facilement dans la cellule).

Question 28

Nomme et explique le types de cellules non conductrices de la sève élaborée?

Answer 28

• Cellule compagne
• Elle se retrouve le long de chaque élément de tube criblé et y est relié à l’aide de plasmodesmes. Elle possède un noyau et des ribosomes qui servent également à l’élément de tube criblé le plus près. Chez certains végétaux, elles contribuent aussi au transfert des glucides vers les tubes criblés (et donc vers les autres parties de la plante).
• Les extrémités de deux tubes criblés sont joints ensemble par une plaque criblée (poreuses, tous petits trous) qui facilitent l’écoulement de la sève élaborée

Question 29

Qu’est-ce que la croissance primaire?

Answer 29

• La croissance qui ajoute des feuilles et allonge les tiges/racines dans les régions plus jeunes de la plante
• La croissance en longueur qui permet aux racines d’étendre leurs ramifications dans le sol et aux pousses d’augmenter leur exposition à la lumière. La croissance primaire est produite par les méristèmes apicaux, des tissus indifférenciés qui permettent la croissance indéfinie des végétaux (qui ne se limite pas aux périodes embryonnaires et juvéniles, qui dure toute la vie) situés à l’apex des racines et des pousses.

Question 30

Explique comment fonctionne généralement la croissance primaire.

Answer 30

• Les cellules du méristème apical se divisent (mitose); de nouvelles cellules sont produises, certaines le quittent et se différencient. C’est en accumulant des nouvelles cellules différenciées et allongées sur celles qui existent déjà que la longueur de la tige ou de la racine augmente.

Question 31

Qu’est-ce que la croissance secondaire?

Answer 31

• La croissance qui augmente le diamètre des tiges/racines dans les plus vieilles régions de la plante, là où la croissance primaire est terminée
• La croissance en largeur/diamètre des tiges et des racines qui est possible grâce aux méristèmes latéraux, appelés cambium et phellogène (fines couches de cellules).

Question 32

Explique comment fonctionne généralement la croissance secondaire.

Answer 32

• Quand les cellules du méristème latéral se divisent, il arrive qu’elles y restent et y croissent, ce qui augmente la circonférence du méristème. Lorsque qu’une cellule de cambium (méristème latéral) se divise, une des deux cellules filles peut devenir une cellule du xylème secondaire (face intérieure du cambium, bois) ou une cellule du phloème secondaire (face extérieure du cambium, écorce); les cellules de xylème sont habituellement produites en plus grand nombre.

Question 33

Qu’est-ce qui constitue l’écorce d’un arbre?

Answer 33

Tous les tissus situés à l’extérieur du cambium.

Question 34

Qu’est-ce qui caractérise la deuxième année de croissance d’une plante?

Answer 34

Le cambium produit plus de xylème et de phloème secondaire qu’à la première année.

Question 35

Comment la structure du bois change-elle selon la saison? Comment peut-on connaître l’âge d’un arbre?

Answer 35

• Le bois de printemps, produit au début de la saison de croissance, optimise l’apport d’eau aux nouvelles feuilles (composé de cellules à la paroi plus mince)
• À l’inverse, le bois produit plus tard dans la saison, le bois d’été, est composé de cellules à paroi épaisse qui assurent un meilleur soutien à l’arbre.
• Le contraste entre les grosses cellules du bois de printemps et les petites cellules du bois d‘été nous permet de distinguer la croissance d’une année en regardant la coupe transversale d’une racine/tronc ; celle-ci prend la forme d’un anneau de croissance. Ainsi, en comptant les anneaux d’un arbre, on peut en évaluer son âge.

Question 36

Explique le rôle et la structure particulière des racines des plantes.

Answer 36

Les racines permettent à la fois un meilleur ancrage dans le sol et une absorption de l’eau et des ions dans le sol. Pour ce faire, les cellules de l’épiderme sont perméables à l’eau; nombreuses sont différenciées en poils absorbants.

Question 37

Que permettent les poils absorbants des racines?

Answer 37

Ils augmentent de beaucoup la surface de contact avec le sol (et donc le ratio surface/volume). Ainsi, les poils absorbants absorbent la solution du sol (composée d’eau et d’ions minéraux dissous) de manière très efficace.

Question 38

Explique l’absorption de différents composants de la solution du sol par les racines.

Answer 38

• L’eau : entre par osmose dans la membrane hydrophile des cellules épidermiques et circule librement dans les parois cellulaires/espaces extracellulaires du cortex de la racines
• Minéraux cations (ex. K+) : transport actif (contre le gradient de concentration)
• Minéraux cations : échange de cations. Les racines acidifient le sol (libérant du CO2 de la respiration et des ions H+ par une pompe H+) ce qui permet aux cations qui adhèrent naturellement aux anions dans le sol d’être libérés; ceux-ci peuvent donc finalement être absorbés.
• Minéraux anions (ex. NO3-) ou solutés neutres : cotransport (contre gradient de potentiel). Les racines acidifient le sol à l’aide d’une pompe à protons (nécessite ATP) qui amène les ions H+ dans le sol, puis le cotransport dans la perméase est possible avec les anions.

Question 39

Comment fonctionne le transport vertical de la sève brute jusqu’au système caulinaire?

Answer 39

• Le transport par courant de masse : déplacement d’un fluide dû à une différence de pression aux deux extrémités d’un tuyau; c’est par ce principe que la sève brute peut être transportée des racines jusqu’aux nervures des feuilles. La sève suit son gradient de pression, la faisant monter vers les feuilles.

Question 40

Quelles forces permettent le courant de masse dans le transport vertical de la sève brute?

Answer 40

• L’effet d’aspiration par transpiration, la pression/poussée racinaire et la cohésion et l’adhérence de l’eau dans le xylème.

Question 41

Qu’est-ce que la pression/poussée racinaire?

Answer 41

• Pression positive (poussée ascendante) sur le xylème au pied de l’arbre à cause de la différence de tonicité entre l’eau du sol et la sève brute. Puisque que la bande de Caspary empêche les ions de sortir de l’endoderme, l’eau du cortex entre dans le cylindre vasculaire par osmose ce qui crée la pression racinaire.
• Pourtant, la pression racinaire n’est pas le principal mécanisme de la monté de la sève brute, car les pressions positives sont simplement trop faibles pour vaincre la force gravitationnelle.

Question 42

Qu’est-ce que l’effet d’aspiration créé par la transpiration?

Answer 42

• Aspiration : tension/pression négative sur le xylème à la cime de l’arbre (comme dans une seringue par exemple). - Transpiration : perte d’une étonnante quantité d’eau par évaporation au niveau des feuilles et des autres parties aériennes.
• Pendant la transpiration, la vapeur d’eau des lacunes (cavités dans le mésophylle, « vides », utiles pour la photosynthèse) donne une plus grande concentration en eau à la feuille que la concentration de son milieu environnant; cette vapeur d’eau est donc diffusée par son gradient de concentration hors de la feuille, à l’aide des stomates. C’est ce qui correspond à la transpiration dans le mécanisme. Aussi, l’eau qui tapisse les cellules du mésophylle est perdue par évaporation.
• En raison de cette perte d’eau, il y a une pression négative qui est crée qui aspire l’eau dans les cellules du xylème vers les cellules et les lacunes voisines, de manière à remplacer l’eau perdue.

Question 43

Explique la cohésion et l’adhérence de l’eau.

Answer 43

• Cohésion : force d’attraction entre les molécules d’une même substance. L’eau, en raison des liaisons hydrogène que chaque molécule peut établir avec une autre, possède une force de cohésion très élevée.
• Adhérence : ensemble des forces qui s’exercent entre deux substances et qui les empêchent de glisser l’une contre l’autre. Il y a une très forte adhérence entre les molécules d’eau et la paroi hydrophile des cellules du xylème.

Question 44

Que permet la cohésion et l’adhérence de l’eau dans la montée de la sève brute?

Answer 44

• Cohésion : cette force fait qu’une colonne de sève brute peut être aspirée vers le haut sans que les molécules d’eau se séparent; quand les molécules d’eau quittent le xylème pour entrer dans la feuille par effet de transpiration, c’est grâce à la cohésion entre les molécules que cet effet est transmis de l’une à l’autre (les molécules tirent sur les molécules auxquelles elles sont liées)
• Adhérence : la forte adhérence entre l’eau et la paroi hydrophile des cellules du xylème, en raison des liaisons hydrogène, est également responsable de la montée de la sève brute vers les feuilles.

Question 45

Nomme les constituants de la sève élaborée.

Answer 45

Monomères organiques ex. glucides (photosynthèse, transformation du PGAL), hormones (différentes cellules), eau/ions (sève brute, sol).

Question 46

Qu’est-ce qui différencie le transport de la sève élaborée et de la sève brute?

Answer 46

• Élaborée : transport par le phloème, multidirectionnel; il se fait à partir de l’organe source (producteur net de monomères organiques) et se dirige vers l’organe cible (consommateur de monomères organiques).
• Brute : transport par le xylème, unidirectionnel; il se fait des racines vers le système caulinaire.

Question 47

Différencie les organes sources des organes cibles.

Answer 47

• Organe cible : racines, bourgeons, tiges, fruits en croissance, feuilles en développement, organe de stockage**
• Organe source : feuilles matures qui reçoivent assez de lumière, organe de stockage**
  **Dépend de la saison

Question 48

Comment entre la sève élaborée dans le phloème?

Answer 48

• Avant d’être transportées vers les organes cibles, les glucides doivent entrer dans les éléments de tube criblé (phloème). Pour ce faire, différents végétaux empruntent différents mécanismes.

Question 49

Comment fonctionne le transport de la sève élaborée dans le phloème?

Answer 49

• Possible grâce au courant de masse créé par une pression positive.
• À l’organe source, le phloème accumule beaucoup de soluté et la solution est donc hypertonique; ainsi, il y a une augmentation de la pression par entrée d’eau par osmose.
• À l’organe cible, le phloème perd beaucoup de soluté; ainsi, il y a une diminution de la pression par sortie d’eau par osmose.
• Cette différence de pression constitue le courant de masse : la sève suit son gradient de pression, la faisant quitter l’organe source pour aller vers l’organe cible.

Question 50

Explique l’influence des saisons sur le transport de la sève élaborée dans le phloème.

Answer 50

À différents moments dans l’année, les organes sources et cibles changent en fonction des besoins.

Ex.1 Été : source = feuilles / cible = racines (emmagasinage)
Printemps : source = racines / cible = bourgeons (croissance)

Ex.2 Été : organe de stockage (bulbe) = cible (entrepose des glucides)
Printemps : organe de stockage = source (amidon peut être décomposé en saccharose, peut produire la croissance chez les pousses)

Question 51

Qu’amène la forme des feuilles d’une plante?

Answer 51

La grande surface des feuilles leur permet un bon rapport surface/volume ce qui est excellent pour la photosynthèse, mais qui augmente aussi la perte d’eau par les stomates par transpiration(situés sous la feuille, à l’ombre).

Question 52

Explique la composition d’un stomate

Answer 52

Chaque stomate est constitué de deux cellules stomatiques; la modification de leurs formes fait varier le diamètre de l’ostiole (orifice du stomate). La quantité d’eau perdue par une feuille dépend du nombre de stomates et du diamètre moyen de leurs ostioles (quand les stomates sont ouverts, la transpiration est importante).

Question 53

Que permet la cuticule cireuse?

Answer 53

Aux endroits de la feuille qui sont dépourvus de stomates, la cuticule cireuse limite les pertes d’eau.

Question 54

Comment l’ouverture des stomates est-elle controlée?

Answer 54

• Cellules absorbent de l’eau : elles deviennent turgescentes (gonflées et déformées), elles courbent vers l’extérieur et augmente la taille de l’ostiole (ouverture)
• Cellules perdent de l’eau : elles deviennent flasques (dégonflées et plus arrondies), leur courbure diminue et l’ostiole est refermé.

Généralement, la variation de turgescence des cellules entraîne l’absorption et la perte irréversible d’ions K+

Question 55

Explique le mécanisme à l’origine de l’ouverture des stomates (flux d’ions K+ à travers la membrane)

Answer 55

Accumulation d’ions K+ :
1- Création d’un potentiel de membrane par une pompe à protons; sortie des cellules stomatiques de H+ par transport actif.
2- Utilisation du potentiel de membrane pour sortir les ions K+ des cellules épidermiques contre leur gradient de concentration et les faire entrer par des canaux spécifiques de la membrane plasmique.
3- L’accumulation des K+ rend les cellules stomatiques hypertonique; les cellules deviennent donc turgescentes parce que l’eau entre par osmose.

Question 56

Explique le mécanisme à l’origine de la fermeture des stomates (flux d’ions K+ à travers la membrane)

Answer 56

Perte des ions K+ : les cellules stomatiques deviennent donc hypotoniques, ce qui cause une perte d’eau par osmose et les rend flasques.

Question 57

Nomme et explique les stimuli de l’ouverture et de la fermeture des stomates à l’aube (autres que simplement le jour et la nuit)

Answer 57

1- La lumière : favorise l’accumulation d’ions K+ dans les cellules stomatiques; celles-ci deviennent donc turgescentes. La lumière bleue du spectre visible excite les récepteurs de la membrane plasmique de ces cellules; cela stimule les pompes à protons et donc l’entrée d’ions K+ dans la cellule.
2- La diminution du taux de CO2 dans la feuille : à la suite de la photosynthèse, la concentration de CO2 dans les lacunes diminue, ce qui provoque l’ouverture des stomates (donc, ceux-ci s’ouvrent progressivement au fil d’une journée s’ils reçoivent assez d’eau).
3- L’ « horloge » interne des cellules stomatiques : les stomates suivent un cycle quotidien d’ouverture et de fermeture qui a lieu même si la plante est placée dans un milieu obscur.

Question 58

Qu’est-ce qu’un stress intense comme la sécheresse engendre pour la cellule?

Answer 58

• Cela provoque la fermeture des stomates sous l’action de l’acide abscissique (hormone végétale, régulateur de croissance). Ce dernier est produit dans les racines/feuilles en réponse à une carence en eau; cela commande aux cellules stomatiques de fermer les stomates (réduction de la transpiration/déshydratation, mais aussi de la photosynthèse).

Question 59

Explique de façon détaillée le phénomène de guttation, où il y a une présence de gouttelettes sur le gazon tôt le matin même s’il n’y a pas eu de rosée.

Answer 59

• Lors du transport de la sève brute, le fluide doit contrer la force gravitationnelle afin de se déplacer verticalement. Pour ce faire, le mécanisme utilisé est, entre autres, celui de la pression racinaire; la sève brute est hypertonique par rapport à l’eau du sol.
• Donc, l’eau du sol entre dans le cylindre vasculaire par osmose ce qui crée la pression racinaire. La pression racinaire peut parfois faire entrer dans les feuilles plus d’eau que celles-ci en ont perdu par transpiration (quand les stomates sont ouverts), ce qui entraîne une guttation; l’excrétion de gouttelettes d’eau qu’on peut observer le matin à l’extrémité ou sur la bordure des feuilles.
• Ainsi, le phénomène de guttation arrive seulement chez les petites plantes, car la poussée racinaire est une force faible qui ne peut combattre la gravité sur des hauteurs importantes (< 2 m).
• Le liquide de la guttation est différent de la rosée, qui est le résultat de la condensation de l’humidité atmosphérique, car il correspond à de la sève brute.

Question 60

Explique de façon détaillée le changement de diamètre du tronc au cours d’une même journée d’été (plus petit le jour que la nuit).

Answer 60

• Au cours d’une même journée d’été, l’arbre perd continuellement de l’eau sous forme d’évapotranspiration. En effet, les feuilles de l’arbre sont composées de stomates par lesquels la vapeur d’eau s’échappe lorsque les cellules stomatiques sont turgescentes et que l’ostiole est ouvert.
• Pendant la journée, l’ostiole est ouvert, car la lumière du soleil, la diminution de la concentration en CO2 (photosynthèse) et le cycle quotidien de la plante favorisent l’accumulation d’ions K+ dans les cellules stomatiques.
• L’eau contenue dans les feuilles qui est sujette à la transpiration provient de l’eau du sol qui est absorbé par les racines de la plante puis transporté vers le xylème sous forme de sève brute à l’aide de l’effet d’aspiration créé par la transpiration et de la pression racinaire. Donc, tout le long de la journée, l’eau qui est absorbé par les racines passe des structures du tronc de la plante vers les feuilles.
• La nuit, afin de limiter les pertes d’eau, les stomates sont fermés et il n’y a presque pas de transpiration, mais les cellules de la racine dépensent encore de l’énergie pour acheminer les minéraux dans le xylème seulement à l’aide de la pression racinaire.
• Ainsi, le jour, lorsqu’il y a encore une force d’aspiration par transpiration, cette dernière engendre une force de succion qui réduit le diamètre du tronc de l’arbre. La nuit, à l’inverse, le diamètre est plus grand car il n’y a pas de transpiration.

Question 61

Pourquoi l’accroissement hebdomadaire du diamètre du tronc est-il de plus en plus petit au fur et à mesure que l’été avance?

Answer 61

• Le bois qui apparaît au début de la saison de croissance est appelé bois de printemps; il est composé de cellules du xylème secondaire qui ont un grand diamètre et une paroi mince. En effet, cette composition permet le meilleur apport d’eau aux toutes nouvelles feuilles.
• Plus tard dans la saison de croissance, pendant l’été, le bois produit est appelé bois d’été; il est composé de cellules à paroi épaisse qui ne transportent pas aussi bien l’eau que celles du bois de printemps (mais qui assurent un meilleur soutien à l’arbre).
• Alors, parce que les cellules qui composent le tronc de l’arbre passent, en une saison, des grosses cellules du bois de printemps aux petites cellules du bois d’été, on peut observer que l’accroissement hebdomadaire du diamètre du tronc diminue tout au long de la saison.

Question 62

Pourquoi les feuilles des pommiers flétrissent-elles lors des moments chauds et secs?

Answer 62

• Par des temps chauds et secs, tant que les conditions ne sont pas assez extrêmes pour faire fermer les stomates, la transpiration fonctionne au maximum, car ces conditions climatiques accentuent l’évaporation.
• Si la transpiration ne parvient pas à aspirer assez la sève brute du xylème pour compenser pour la vapeur d’eau qui est évaporée, les feuilles se mettent à flétrir car leurs cellules perdent de l’eau, donc leur turgescence diminue (elles deviennent flasques).
• D’ailleurs, quoiqu’elle ferme rapidement ses stomates, une feuille soumise à une longue période de sécheresse deviendra très flétrie et endommagée, de façon irréversible, parce qu’elle perdra tout de même une certaine quantité d’eau par la cuticule.

Question 63

Explique pourquoi les blessures qui enlèvent complètement l’écorce située autour de l’arbre peuvent mener à la mort de l’arbre.

Answer 63

• L’écorce d’un arbre est constituée de tous les tissus qui sont extérieurs au cambium. Ainsi, le phloème, qui transporte la sève élaborée d’un organe source vers un organe cible, fait partie de l’écorce.
• La sève élaborée est vitale pour la plante parce qu’elle contient, notamment, les molécules organiques provenant de la photosynthèse qui permettent la croissance de cette plante.
• Alors, lorsque, par exemple, un anneau ceinture complètement le tronc d’un arbre, le contact entre les organes cibles et les organes sources d’un arbre est coupé. Ainsi, le transport de la sève élaborée de l’organe source à la cible par le phloème est impossible; on ne peut plus acheminer des molécules organiques nécessaires pour la respiration cellulaire de la plante.
• Donc, la plante ne peut plus former d’énergie sous forme d’ATP et ne peut donc plus faire aucune activité qui nécessite de l’énergie chimique, comme croître, ce qui peut mener à sa mort.

Question 64

Pourquoi la taille moyenne des pommes et le rendement des pommiers diminuent-ils lors d’été trop secs?

Answer 64

• Lors d’été trop secs, les besoins énergétiques des organes cibles, par exemple les pommes dans le cas d’un pommier, sont trop grands pour ce que les organes sources peuvent leur donner en approvisionnement.
• En effet, dans un climat sec, afin de réduire la perte de vapeur d’eau par évapotranspiration, les stomates des feuilles (organes sources) se referment. Alors, parce que la photosynthèse a toujours lieu malgré la fermeture des stomates, il y a une augmentation du taux D’O2 et une diminution du taux de CO2 dans la feuille.
• L’augmentation du ratio O2/CO2 favorise l’activité oxygénase de la Rubisco au dépens de l’activité carboxylase. Ainsi, le taux de photorespiration de la plante augmente ce qui diminue l’efficacité de la photosynthèse, engendre une perte de matière organique et d’énergie; l’organe source a beaucoup moins d’approvisionnement pour l’organe cible.
• Donc, lors d’étés trop secs, une plante peut cesser la formation de fleurs, de graines ou de fruits (autoréduction), afin de réduire le nombre d’organes cibles et donc la quantité d’énergie nécessaire (et/ou arrêter la formation des nouveaux fruits, afin de favoriser la croissance de ceux qui l’ont déjà commencée).
• Alors, en prenant l’exemple des pommiers, il est évident que le rendement et la taille moyenne des pommes diminuent lors d’étés trop secs.