Une plante à fleurs, être vivant fixé au sol, est bâtie autour de trois organes végétatifs complémentaires : la racine, organe souterrain qui fixe la plante et puise l'eau et les minéraux du sol ; la tige, organe aérien qui porte les feuilles et conduit les sèves ; et la feuille, organe aérien où se déroulent les échanges avec l'atmosphère et la fabrication de matière organique.
L'ensemble des racines d'une même plante constitue son système racinaire. On en distingue plusieurs formes selon la disposition et l'origine des racines.
| Système racinaire | Caractéristiques | Exemple |
|---|---|---|
| Pivotant | Une racine principale volumineuse et verticale (le pivot), qui s'enfonce profondément et porte des racines secondaires plus fines | Manguier, haricot, carotte |
| Fasciculé | Un faisceau de racines de grosseur presque égale, sans pivot dominant, partant toutes du collet de la plante | Maïs, riz, graminées |
| Adventif | Racines qui apparaissent sur la tige, au-dessus du niveau du sol, en complément des racines déjà en place | Bananier, canne à sucre |
| Crampon | Petites racines courtes et rigides qui n'ont qu'un rôle d'accrochage à un support, sans réelle fonction d'absorption | Liane, lierre |
D'avant en arrière, une jeune racine présente une coiffe qui protège son extrémité en progression dans le sol, une zone lisse de croissance, puis une zone pilifère hérissée de nombreux poils absorbants, fines expansions unicellulaires de l'épiderme qui multiplient la surface de contact avec les particules du sol. Une coupe transversale de la racine montre, de la périphérie vers le centre, un épiderme, un parenchyme cortical (l'écorce), puis un cylindre central où sont rassemblés les tissus conducteurs de la sève.
| Type de tige | Caractéristiques | Exemple |
|---|---|---|
| Ligneuse | Tige dure et rigide, protégée par une écorce, qui grossit d'une année sur l'autre par formation de bois | Manguier, safoutier |
| Herbacée | Tige souple et verte, non lignifiée, qui se dessèche généralement en fin de cycle | Haricot, tomate |
| Rhizome | Tige souterraine horizontale servant à la fois d'organe de réserve et de propagation | Gingembre, chiendent |
En coupe transversale, la tige montre, comme la racine, un épiderme, une écorce, puis des faisceaux conducteurs disposés généralement en cercle qui assurent à la fois le soutien de la plante et la circulation des deux sèves.
La feuille typique comprend un limbe (large surface plane, principal siège des échanges avec l'air et de la synthèse), un pétiole qui la relie à la tige, et des nervures, prolongements des vaisseaux conducteurs de la tige qui irriguent tout le limbe.
En coupe, le limbe est bordé par un épiderme supérieur et un épiderme inférieur qui encadrent un parenchyme riche en chloroplastes (organites chlorophylliens). L'épiderme, surtout sur la face inférieure, est percé de petits orifices appelés stomates, chacun entouré de deux cellules de garde qui commandent son ouverture ou sa fermeture ; c'est par les stomates que se font les échanges gazeux entre la feuille et l'atmosphère.
En se ramifiant et en s'étalant dans le sol, le système racinaire ancre solidement la plante : c'est ce rôle de fixation qui permet à la tige de rester dressée face au vent et aux intempéries.
L'absorption racinaire désigne le prélèvement, par la racine, de l'eau et des sels minéraux dissous présents dans le sol.
Une plante placée dans un sol asséché puis arrosée reprend rapidement sa turgescence : cette observation, ainsi que la baisse mesurable du niveau d'eau autour de racines plongées dans l'eau, montrent que la racine absorbe activement l'eau du milieu. Ce prélèvement se réalise essentiellement au niveau du poil absorbant, dont la paroi fine et la très grande surface de contact avec les particules du sol favorisent le passage de l'eau et des substances minérales dissoutes vers l'intérieur de la cellule.
L'eau et les sels minéraux passent de cellule en cellule à travers l'écorce de la racine jusqu'au cylindre central, où ils forment la sève brute. Cette sève emprunte alors les tissus conducteurs qui traversent la racine puis se prolongent dans la tige : c'est la circulation racinaire, premier tronçon du trajet ascendant de la sève brute vers les feuilles.
Si l'on plonge la base d'un rameau feuillé dans de l'eau colorée à l'éosine, on constate au bout de quelques heures qu'une coupe de la tige ne montre de coloration que dans certains vaisseaux (le bois), et que le colorant a atteint les nervures des feuilles. Ce trajet ascendant s'explique par l'appel foliaire : la transpiration continue des feuilles (évaporation de l'eau par les stomates) crée un déficit d'eau au sommet de la plante, qui « aspire » la sève brute vers le haut depuis la racine.
La tige constitue ainsi la voie de circulation obligée de la sève brute, du niveau de la racine jusqu'aux feuilles, à travers un tissu conducteur particulier appelé bois (xylème).
La sève élaborée est la sève riche en matière organique dissoute (glucides essentiellement), produite dans les feuilles par la photosynthèse.
Une expérience d'incision annulaire (ablation d'un anneau d'écorce sur une tige ligneuse, sans toucher au bois central) montre qu'un léger renflement se forme au-dessus de la blessure au bout de quelques jours ou semaines, tandis que la partie située en dessous s'appauvrit et peut dépérir. Ceci prouve que la sève élaborée circule dans l'écorce, plus précisément dans un tissu conducteur situé juste sous l'écorce, appelé liber, différent du bois qui conduit la sève brute. Contrairement à la sève brute qui circule uniquement vers le haut, la sève élaborée circule dans le liber de façon descendante (des feuilles vers la racine) mais aussi vers tous les organes en croissance, quelle que soit leur position.
La feuille est le principal lieu d'échange entre la plante et l'air : elle assure la transpiration (perte de vapeur d'eau), les échanges gazeux respiratoires et, à la lumière, la photosynthèse.
Ces échanges passent essentiellement par les stomates, plus nombreux sur la face inférieure du limbe (moins exposée au soleil, ce qui limite les pertes d'eau) : ils laissent entrer le dioxyde de carbone (CO2) et sortir la vapeur d'eau et le dioxygène (O2).
Une plante verte éclairée, enfermée sous cloche avec de l'eau de chaux, trouble beaucoup moins celle-ci qu'une plante maintenue à l'obscurité : elle consomme donc du CO2 à la lumière. Une plante aquatique bien éclairée dégage, au niveau de ses feuilles, des bulles de gaz qui ravivent une buchette incandescente : ce gaz est du dioxygène. Ces expériences montrent qu'à la lumière, la feuille absorbe du CO2 et rejette de l'O2.
La photosynthèse est la fonction par laquelle la feuille chlorophyllienne, grâce à la chlorophylle (pigment vert des chloroplastes qui capte l'énergie lumineuse), transforme l'eau et le dioxyde de carbone en matière organique, avec rejet de dioxygène, uniquement en présence de lumière. Cette activité intense de la feuille a une conséquence sur la racine : l'évapotranspiration continue de l'eau par les stomates abaisse la teneur en eau des cellules du limbe, ce qui crée, de proche en proche jusqu'à la racine, une dépression qui « appelle » l'eau du sol vers l'intérieur des poils absorbants. C'est l'appel racinaire : la feuille, en transpirant, entretient et amplifie l'absorption d'eau par la racine, complétant ainsi le circuit continu qui relie le sol aux feuilles.
Distribuée par le liber à l'ensemble de la plante, la sève élaborée fournit la matière et l'énergie nécessaires à la fabrication de nouvelles cellules. Elle permet ainsi la croissance de la plante en longueur (allongement des tiges et des racines au niveau des zones de croissance) et sa croissance en épaisseur (grossissement du tronc et des racines par formation de nouveaux tissus). Lorsque les besoins immédiats sont couverts, le surplus de sève élaborée est mis en réserve dans certains organes : la tige (rhizome, tubercule caulinaire), la racine (racine tubérisée), la graine (réserves destinées à la future germination) et le fruit.
Réaction de la plante face à un déséquilibre en eau : l'eau assure la turgescence des cellules (pression interne qui maintient les tissus rigides et dressés), participe au transport des deux sèves et intervient directement dans 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 se prolonge. À l'inverse, en cas d'excès d'eau permanent (sol détrempé, drainage insuffisant), l'air ne circule plus autour des racines, qui s'asphyxient et pourrissent sous l'action de micro-organismes : la plante jaunit et dépérit malgré l'abondance d'eau. Un apport d'eau équilibré, ni excessif ni insuffisant, est donc indispensable à la vie de la plante.
| Critère | Sève brute | Sève élaborée |
|---|---|---|
| Contenu transporté | Eau et sels minéraux dissous | Matière organique dissoute (glucides principalement) |
| Origine | Poils absorbants de la racine | Cellules chlorophylliennes des feuilles (photosynthèse) |
| Sens de circulation | Ascendant : racine → tige → feuilles | Essentiellement descendant : feuilles → tige → racine (et vers tout organe en croissance) |
| Voie de circulation | Le bois (xylème) | Le liber |
| Moteur du mouvement | Appel foliaire (transpiration) et appel racinaire | Utilisation et mise en réserve dans les organes consommateurs |
| Rôle | Approvisionner la feuille en eau et minéraux, maintenir la turgescence | Assurer la croissance de la plante et la constitution des réserves |
Associer chaque système racinaire à un exemple de plante parmi la liste suivante : manguier, maïs, lierre, bananier (racines adventives).
Expliquer le rôle du poil absorbant dans la nutrition hydrique et minérale de la plante.
Comparer la circulation de la sève brute et celle de la sève élaborée dans la tige, en précisant pour chacune la voie empruntée, le sens de circulation et le contenu transporté.
La sève brute, formée d'eau et de sels minéraux absorbés par la racine, circule dans le bois de la tige, de façon ascendante (de la racine vers les feuilles), sous l'effet de l'appel foliaire lié à la transpiration. La sève élaborée, riche en matière organique (glucides) fabriquée par photosynthèse dans les feuilles, circule dans le liber de la tige, de façon essentiellement descendante (des feuilles vers la racine, mais aussi vers tout organe en croissance), pour assurer la croissance de la plante et la constitution de réserves. Les deux sèves empruntent donc des tissus conducteurs différents (bois pour l'une, liber pour l'autre), circulent dans des directions globalement opposées, et ne transportent pas le même type de substances.
Rédiger, en une seule phrase-bilan, le mécanisme de la photosynthèse, en précisant les réactifs, la condition nécessaire et les produits obtenus.
Phrase-bilan : « En présence de lumière et grâce à la chlorophylle des chloroplastes, la feuille absorbe de l'eau et du dioxyde de carbone pour fabriquer de la matière organique (glucides), avec rejet de dioxygène. » Sans lumière, cette réaction ne peut pas se dérouler.
Dans une parcelle maraîchère, un exploitant observe un plant de manioc dont les feuilles sont flétries et pendantes en fin de matinée, alors que le sol autour de ses racines paraît humide au toucher. Il remarque aussi que la croissance en épaisseur de la tige a fortement ralenti depuis plusieurs semaines.
10 questions · Correction immédiate
Le poil absorbant favorise l'absorption de l'eau et des sels minéraux essentiellement grâce à :
Le rôle de fixation de la plante dans le sol est assuré par :
La sève brute est conduite, dans la tige, à travers :
La sève élaborée circule, dans la tige, par la voie :
Les stomates de la feuille sont surtout localisés :
Les stomates permettent principalement :
Le pigment qui capte l'énergie lumineuse lors de la photosynthèse est :
Les réactifs utilisés par la feuille lors de la photosynthèse sont :
La sève élaborée, une fois distribuée à la plante, sert principalement à :
En cas de déficit important en eau, une plante réagit généralement par :
