Une plante à fleurs (végétal chlorophyllien) est organisée en trois grands organes végétatifs qui assurent sa vie fixée : la racine (organe souterrain de fixation et d'absorption), la tige (organe aérien de soutien et de conduction) et la feuille (organe aérien des échanges avec l'air et de la synthèse de matière organique).
Selon les espèces, l'ensemble des racines d'une plante (appelé système racinaire) peut prendre plusieurs formes.
| Type de système racinaire | Description | Exemple |
|---|---|---|
| Pivotant | Une racine principale (le pivot), verticale et bien développée, dont partent des racines secondaires plus fines | Carotte, haricot, chêne |
| Fasciculé | Touffe de racines de taille à peu près semblable, sans racine principale dominante, partant toutes de la base de la tige | Graminées (maïs, blé, gazon) |
| Adventif | Racines qui naissent directement sur la tige, à des nœuds situés au-dessus du sol, en plus du système racinaire d'origine | Maïs (racines-échasses), bananier |
| Crampon | Petites racines courtes qui servent uniquement à fixer la tige sur un support (mur, tronc), sans rôle d'absorption important | Lierre |
Une racine jeune présente, de son extrémité vers la base, une coiffe protectrice, une zone de croissance, puis une zone pilifère couverte de fins poils absorbants (prolongements unicellulaires de l'épiderme qui augmentent considérablement la surface de contact avec le sol). En coupe transversale, la racine montre, de l'extérieur vers l'intérieur, un épiderme, une écorce (parenchyme cortical) puis, au centre, des tissus conducteurs disposés en faisceaux qui se prolongent dans toute la plante.
| Type de tige | Description | Exemple |
|---|---|---|
| Ligneuse | Tige dure, rigide, recouverte d'écorce, qui s'épaissit d'année en année (bois) | Manguier, arbre en général |
| Herbacée | Tige souple, verte, tendre, non lignifiée, qui meurt souvent en fin de cycle | Haricot, tomate |
| Rhizome | Tige souterraine, horizontale, qui accumule des réserves et porte des racines et des bourgeons | Gingembre, chiendent |
En coupe transversale, la tige présente, comme la racine, un épiderme externe, une écorce puis des tissus conducteurs organisés en faisceaux (souvent disposés en cercle chez les plantes à fleurs), assurant la circulation des sèves et la rigidité de l'organe.
Une feuille typique comprend un limbe (partie plate et élargie, siège principal des échanges et de la photosynthèse), un pétiole (tige courte reliant le limbe à la tige) et des nervures (prolongements des faisceaux conducteurs de la tige qui parcourent le limbe et assurent la distribution de la sève).
En coupe transversale, le limbe montre un épiderme supérieur et un épiderme inférieur encadrant un parenchyme riche en chloroplastes. L'épiderme, surtout la face inférieure, est percé de nombreux petits orifices appelés stomates, chacun limité par deux cellules de garde qui règlent son ouverture ou sa fermeture ; ce sont les stomates qui permettent les échanges gazeux entre la feuille et l'air.
Le système racinaire ancre solidement la plante dans le sol, en s'y ramifiant et en s'y étalant : c'est ce rôle de fixation qui permet à la plante de résister au vent, à la pluie et à la gravité, et de maintenir la tige dressée.
L'absorption racinaire est le mécanisme par lequel la racine prélève dans le sol l'eau et les substances minérales dissoutes (sels minéraux) nécessaires à la plante.
Ce prélèvement se fait essentiellement au niveau des poils absorbants, dont la fine paroi et la grande surface de contact avec les particules du sol favorisent les échanges. L'eau et les sels minéraux dissous pénètrent dans le poil absorbant, puis passent de cellule en cellule à travers l'écorce de la racine jusqu'aux tissus conducteurs situés au centre de la racine.
Une fois parvenus dans les tissus conducteurs de la racine, l'eau et les sels minéraux dissous forment la sève brute. Cette sève circule ensuite, de proche en proche à travers les vaisseaux conducteurs qui traversent la racine, puis la tige, jusqu'aux feuilles : c'est la circulation racinaire, premier maillon du trajet ascendant de la sève brute.
On peut mettre en évidence la circulation ascendante de la sève en plaçant la base d'une tige feuillée dans une eau colorée : au bout de quelques heures, une coupe de la tige montre que seuls certains vaisseaux (le bois) sont colorés, et la coloration remonte jusque dans les nervures des feuilles. Ce mouvement ascendant s'explique par l'appel foliaire : la transpiration continue de l'eau au niveau des feuilles (évaporation par les stomates) crée un déficit d'eau qui « aspire » la sève brute vers le haut, de la racine jusqu'aux feuilles, à travers les vaisseaux conducteurs de la tige.
La tige constitue ainsi la voie de circulation obligée de la sève brute entre la racine, qui l'absorbe, et la feuille, qui l'utilise et la transpire.
La feuille est le principal siège des échanges entre la plante et l'air : elle réalise à la fois la transpiration (perte de vapeur d'eau), les échanges gazeux respiratoires et, à la lumière, la photosynthèse.
Ces échanges se font essentiellement par les stomates, localisés surtout sur la face inférieure de la feuille (moins exposée au soleil, ce qui limite les pertes d'eau) : ce sont eux qui laissent entrer le dioxyde de carbone (CO2) de l'air et sortir la vapeur d'eau et le dioxygène (O2).
Une plante verte éclairée, placée sous une cloche avec de l'eau de chaux, trouble celle-ci beaucoup moins qu'une plante à l'obscurité : elle consomme donc du CO2 à la lumière. Une plante aquatique éclairée dégage, au niveau de ses feuilles, des bulles d'un gaz qui ravive une buchette incandescente : ce gaz est du dioxygène (O2). Ces observations montrent qu'à la lumière, la feuille absorbe du CO2 et rejette de l'O2.
La photosynthèse est la fonction par laquelle une plante chlorophyllienne, grâce à la chlorophylle (pigment vert des chloroplastes qui capte l'énergie lumineuse), fabrique de la matière organique (glucides) à partir de matière minérale (eau et dioxyde de carbone), en présence de lumière, avec libération de dioxygène. On peut résumer ce mécanisme ainsi : eau + dioxyde de carbone, en présence de lumière et de chlorophylle, donnent matière organique + dioxygène. La photosynthèse a lieu uniquement dans les parties vertes de la plante et seulement à la lumière ; elle est à l'origine de toute la matière organique fabriquée par la plante et de tout le dioxygène rejeté dans l'air.
La sève élaborée est la sève riche en matière organique (glucides notamment) élaborée par la photosynthèse dans les feuilles. Contrairement à la sève brute qui circule des racines vers les feuilles, la sève élaborée circule des feuilles vers le reste de la plante, à travers des tissus conducteurs différents de ceux de la sève brute.
La sève élaborée est distribuée à tous les organes de la plante et utilisée pour la croissance : elle fournit la matière et l'énergie nécessaires à la fabrication de nouvelles cellules, ce qui permet à la plante de croître à la fois en longueur (allongement des tiges et des racines) et en épaisseur (grossissement du tronc et des racines). Le surplus non utilisé immédiatement peut être mis en réserve dans certains organes (racines, tiges, graines, fruits).
De nombreuses plantes stockent de l'eau et des substances nutritives dans certains de leurs organes, qui deviennent alors des organes de réserve : la tige (rhizome), la racine (racine tubérisée, ex. carotte, manioc), la graine (réserves pour la future germination) et le fruit. Ces réserves permettent à la plante de survivre à une période défavorable et assurent le développement de la future plantule.
Réaction de la plante face à un déséquilibre en eau : l'eau est indispensable à la turgescence des cellules (pression interne qui maintient les tissus rigides et dressés), au transport des sèves et à la photosynthèse. En cas de déficit d'eau (sécheresse, arrosage insuffisant), les cellules perdent leur turgescence : la plante se flétrit (tiges et feuilles s'affaissent) et peut mourir si le manque persiste. À l'inverse, en cas d'excès d'eau (sol détrempé, arrosage excessif), l'air manque au niveau des racines, qui étouffent et sont attaquées par des micro-organismes : il en résulte une pourriture des racines, également nuisible à la plante. L'eau doit donc être apportée en quantité équilibrée, ni trop, ni trop peu.
Associer chaque type de système racinaire à un exemple de plante parmi la liste suivante : carotte, maïs (racines-échasses), lierre, gazon (graminées).
Expliquer, en quelques phrases, le rôle du poil absorbant dans l'absorption de l'eau et des sels minéraux par la racine.
Un élève plonge la base d'une tige feuillée coupée dans un verre d'eau colorée (à l'éosine). Après quelques heures, il observe que le colorant est monté dans la tige jusque dans les nervures des feuilles.
Rédiger une phrase-bilan résumant le mécanisme de la photosynthèse, en précisant clairement : les réactifs utilisés, la condition nécessaire pour que la réaction ait lieu, et les produits obtenus.
Phrase-bilan : « En présence de lumière et grâce à la chlorophylle, la plante chlorophyllienne absorbe de l'eau et du dioxyde de carbone (réactifs) pour fabriquer de la matière organique (glucides) et rejeter du dioxygène (produits). » Autrement dit : eau + dioxyde de carbone → (lumière, chlorophylle) → matière organique + dioxygène. La lumière est indispensable : sans elle, la photosynthèse ne peut pas se dérouler.
Un cultivateur observe deux situations dans son champ de tomates :
10 questions · Correction immédiate
La carotte possède un système racinaire de type :
Le poil absorbant est situé sur :
Le rôle de fixation de la plante dans le sol est assuré par :
L'organe qui conduit la sève brute de la racine vers les feuilles est :
Les stomates de la feuille sont surtout localisés :
Les stomates permettent principalement :
Le pigment responsable de la captation de l'énergie lumineuse lors de la photosynthèse est :
Les réactifs utilisés par la plante lors de la photosynthèse sont :
La sève élaborée, produite dans les feuilles, sert principalement à :
En cas de déficit important en eau, une plante réagit généralement par :
