Escale n°40 Kimbe Bay déforestation

Cellules d'élodées placées à l'obscurité, puis colorées au Lugol

(Source: <a href="https://fr.wikipedia.org/">https://</a>education.gouv.fr)

(Source: <a href="http://svt.ac-dijon.fr/">http://svt.ac-dijon.fr/</a>)

Bilan de l'activité 5 : Complétez le schéma suivant:

Titre: ..........................................................................................................

Suite à l'éclairement du plant, on prélève deux feuilles: une feuille sans cache noir et une autre avec cache noir. Chacune des feuilles va ensuite être décolorée par de l'éthanol bouillant, puis plongée dans une boite de Pétri contenant du Lugol (réactif qui se colore en brun foncé, voire bleu-noir en présence d'amidon).

Feuilles dans le Lugol :

(Source images : Anne Le Goff-Belpois)&nbsp;

Document 2 : Bilan de la photosynthèse.

&nbsp;La photosynthèse peut se résumer à l'équation suivante :&nbsp;

En présence de lumière et de chlorophylle, le végétal utilise l'eau et le dioxyde de carbone et fabrique de la matière organique (le&nbsp;glucose). Au cours de cette réaction, il y a production de dioxygène.

(Source : <a href="http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article2392">http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article2392</a>)

Résultats de culture de radis (après 12 jours), avec des sels minéraux (milieu KNOP avec des sels&nbsp;minéraux potassium, azote, phosphore) ou sans sels minéraux.

Expérience sans sels minéraux.

A partir d'une même masse de graines semée, on remarque que 12 jours après, la masse de matière est plus importante dans le pot contenant des sels minéraux..

(Source : Annie Le Goff)&nbsp;

Cèpes entiers

Le cèpe est un champignon mycorhizien. Il est formé d'un mycélium (filaments blancs ressemblant à une moisissure) qui se développe en symbiose avec les racines d'arbres (principalement chêne et châtaignier mais aussi hêtre et épicéa) Ce mycélium se développe sous terre et donne des fructifications appelées carpophores qui sont les champignons que l'on cueille.&nbsp;

Les champignons ne sont pas des végétaux car ils ne réalisent pas la photosynthèse et ne sont donc pas autotrophes au carbone. Ils sont donc hétérotrophes comme les animaux et ils doivent comme eux digérer des substances organiques déjà synthétisées. Certains champignons sont symbiotiques de végétaux comme la truffe ou les bolets. Leur mycélium est en étroite association avec les racines de plantes (par exemple les chênes).

Cèpe coupé longitudinalement

(Source&nbsp;: <a href="http://www.snv.jussieu.fr/">http://www.snv.jussieu.fr/</a>)

Activité 3: Prélèvements des éléments nécessaires à la production de matière organique par la plante.

Document 1 :&nbsp;Prélèvement des éléments nutritifs par les végétaux.&nbsp;

Observation d'une plantule à la loupe binoculaire.

Lors de la germination,une jeune plante se développe, à partir de la graine, il s'agit de la plantule.

(Source&nbsp;: DNB, sciences 2019)

Interprétation :

La feuille développe une coloration brun foncé uniquement dans les parties éclairées, elle a donc&nbsp;synthétisé de l'amidon dans les parties exposées à la lumière.&nbsp;

Que se passe-t-il au niveau microscopique?

L’élodée du Canada est un végétal aquatique. Ses feuilles, particulièrement fines constituent un matériel de choix pour observer leur structure microscopique.

(Source: <a href="https://de.wikipedia.org/">https://de.wikipedia.org/</a>)

Activité 5: Nutrition des végétaux verts et micro-organismes.

Les sylviculteurs peuvent améliorer le rendement de leur forêt grâce à des associations entre plantes et micro-organismes. Il peut s'agir de champignons ou de bactéries.

(Source&nbsp;: <a href="https://pixabay.com/">https://pixabay.com/</a>)

La biodiversité du sol comprend différents micro-organismes notamment des bactéries et des champignons, dont la plupart vivent dans la partie du sol proche des racines (la rhizosphère).

Deuxième feuille: celle qui a un cache noir.

T = 12 h après traitement et utilisation du Lugol

Sur les parties vertes exposées à la lumière, après traitement et utilisation du Lugol, une coloration bleu-noir apparaît. Par contre, sur la partie, où il y avait le cache, il n'y a aucune coloration.

Nous savons que le Lugol est un réactif qui se colore en brun foncé, voire bleu-noir en présence d'amidon. Nous pouvons donc en déduire que sur la partie de la feuille, où il y avait le cache, il n'y a pas présence d'amidon.

Le message de l'équipage

Coupe transversale du limbe d'une feuille de dicotylédone. Seuls sont représentés schématiquement, un stomate composé de ses deux cellules de garde, l'épiderme et sa cuticule et quelques cellules de parenchyme chlorophyllien séparées par des méats aérifères et maintenant une grande chambre sous stomatique aérifère sous le stomate. On constate que les gaz de l'atmosphère sont en continuité avec cette chambre et les méats grâce à l'ostiole du stomate.

Les forêts précèdent les Hommes, les déserts les suivent.

Questions

1) Exploitez les résultats des différentes expériences afin de retrouver les éléments indispensables à la&nbsp;fabrication de matière organique chez un végétal chlorophyllien.

(Source: <a href="https://pixabay.com/">https://pixabay.com/</a>)

Expérience n°3 : Mise en évidence du rôle des sels minéraux dans la synthèse d'une matière organique.&nbsp;&nbsp;

On met en culture une même masse de graines, pendant 12 jours. Durant l'expérience, dans l'un des pots, les graines recevront des sels minéraux, dans l'autre, elles n'en recevront pas.

La pompe à carbone

Document 2 : Décomposition d'un arbre.&nbsp;

Quand un chêne va mourir, le bois sera la proie des insectes xylophages, des moisissures… qui se "nourrissent" de lignine. Au bout de quelques années, tout le bois aura été décomposé-digéré. La respiration des xylophages et autres champignons absorbe environ 1,3 tonnes d'O2 pour chaque tonne de bois décomposée et l'oxydation d'une tonne de carbone du bois produit 3,6 tonnes de CO2 qui se libèrent dans l'atmosphère

(Source&nbsp;:&nbsp;www.ofme.org/crpf/documents/fiches/131001&nbsp;et&nbsp;http://planet-terre.ens-lyon.fr/article/biosphere-acteur-geologique.xml)&nbsp;

Remarque: La production de matière organique par les végétaux chlorophylliens s'accompagne d'une libération de dioxygène. Cette synthèse de matière organique par les végétaux chlorophylliens est appelée : la photosynthèse.

(Source:<a href="https://fr.m.wikipedia.org/">https://fr.m.wikipedia.org/</a>)

1 - Expliquez ce qu'est une symbiose. 2 - Citez les éléments qui sont apportés par le champignon au végétal. 3 - Citez les éléments qui sont apportés par le végétal au champignon. 4 - Dans l'exemple du cèpe et du pin, peut-on parler d'une symbiose? Justifiez votre réponse. 5- Expliquez en quoi les nodosités avec Rhizobium constituent une symbiose avec les légumineuses. 6- Rédigez un texte, avec un vocabulaire scientifique précis, pour expliquer comment les sylviculteurs peuvent améliorer le rendement de leur forêt.

Activité 2:&nbsp;Echanges gazeux au cours de la photosynthèse et de la&nbsp;respiration des végétaux.

Document 1 : Photosynthèse et respiration des euglènes.

Les euglènes sont des algues vertes qui fabriquent leur matière organique par photosynthèse. On&nbsp;peut suivre les variations des taux de CO2&nbsp;et d’O2&nbsp;de l’enceinte contenant ces algues, à l'obscurité et à la lumière, grâce à des sondes spécifiques

Dispositif expérimental

(Source : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article352)&nbsp;

Parmi ces micro-organismes, nous trouvons les mycorhizes (du grec&nbsp;mukês&nbsp;signifiant champignon et de&nbsp;rhiza&nbsp;pour racines), c'est-à-dire des champignons en association symbiotique avec les racines de plantes. Ces champignons mycorhiziens sont présents dans la plupart des écosystèmes et vivent en association naturelle avec plus de 90&nbsp;% des plantes. En fait, cette association symbiotique est si répandue et si ancienne (apparue il y a 450&nbsp;millions d’années) que les biologistes pensent qu’elle a permis aux premières plantes de coloniser la Terre.

Symbiose: association durable entre deux organismes qui tirent des bénéfices réciproques de cette relation.

Au bout de quelques jours, une zone de la racine se couvre de poils absorbants.&nbsp;&nbsp;

Expérience permettant de rechercher la/les zone(s) d’absorption racinaire

Pour déterminer quelle(s) zone(s) de la racine absorbe l’eau et les sels minéraux, les différentes parties de la racine sont placées dans l’eau minéralisée ou dans l’huile

1) Complétez les hypothèses suivantes : - Je pense que les végétaux prélèvent le dioxyde de carbone grâce ……………………………………………... - Je pense que les végétaux prélèvent l’eau et les sels minéraux grâce ………………………………………... 2) Analysez en détail (je vois, je déduis) l’expérience, permettant de rechercher la/les zone(s) d’absorption racinaire, afin de déduire quelle est la zone de la plante qui prélève l’eau et les sels minéraux.

Problématique de l'escale n°40 :&nbsp; Quelles sont les causes et conséquences de la déforestation ?&nbsp;

Activité 1:&nbsp;Production de matière organique. Activité 2:&nbsp;&nbsp;Echanges gazeux au cours de la photosynthèse et de la&nbsp;respiration des végétaux. Activité 3: Prélèvements des éléments nécessaires à la production de matière organique par la plante. Activité 4:&nbsp;Les&nbsp;poumons verts de la planète ? Activité 5: Nutrition des végétaux verts et micro-organismes.

(Source: <a href="http://www.pays-monde.fr/">http://www.pays-monde.fr/</a>)

Escale n°40: Quelles sont les causes et conséquences de la déforestation ?&nbsp;

Sandrine Esquirol-Paquerot, Académie de Dijon.

3) Légendez le document suivant&nbsp;: 4) Indiquez à quoi servent les stomates. 5) Rédigez une conclusion pour expliquer comment les végétaux chlorophylliens prélèvent les éléments dont ils sont besoin.

Activité 4: Les&nbsp;poumons verts de la planète ?

Document 1 : &nbsp;Fonctionnement de la biosphère.&nbsp;

(Source&nbsp;: journal du CRPF Rhône Alpes)

À ce niveau, le champignon colonise les cellules végétales en formant des structures hyper ramifiées «&nbsp;en forme d’arbuste&nbsp;», ce sont les arbuscules. C’est au niveau des arbuscules que les éléments minéraux (puisés par le champignon) sont redistribués vers la plante. Ainsi, la mycorhize dite «&nbsp;à arbuscules&nbsp;» apporte davantage d’éléments azotés (N), phosphatés (P), potassiques (K) vers la plante. Par conséquent, la mycorhize influe sur la qualité des productions végétales et accroît le rendement agricole.

Document 2: Structure dite d’arbuscule à l’intérieur d’une cellule de racines de poireaux. L’arbuscule représente le siège des échanges symbiotiques entre plantes et champignons.&nbsp;A. Colombet/DR

(Source: <a href="http://theconversation.com/">http://theconversation.com/</a>)

Il s'est établi, depuis le début du Paléozoïque (c'est-à-dire environ depuis 550 Ma), un équilibre dans ce cycle qui maintient le taux d'oxygène dans l'atmosphère autour de 21%. C'est l'océan qui joue, presque à lui seul, le rôle de régulateur de l'oxygène atmosphérique.

(Source: <a href="http://planktonchronicles.org/">http://planktonchronicles.org/</a>)

Rhizobium et nutrition azotée

Les rhizobiums sont des bactéries du sol, qui peuvent créer des symbioses, avec les légumineuses,&nbsp;en formant des nodosités, afin de leur apporter de l'azote en échange les plantes apportent des substrats carbonés issus de la photosynthèse aux bactéries. Cette association permet une meilleure nutrition de la plante. En effet, les bactéries vont fixer et réduire l'azote atmosphérique au niveau des nodosités, qui sera alors assimilable par la plante.

Document 4: Rhizobium&nbsp;sur&nbsp;racine&nbsp;de&nbsp;soja

Document 3: Des exemples de croissance de végétaux avec mycorhize et sans mycorhize.

(Source: http://www.inoculumplus.eu/)

Cellules d'élodées placées à la lumière, puis colorées au Lugol

Bilan Général

Cellules d'élodées et leurs chloroplastes observés au microscope 

(Source: <a href="https://fr.wikipedia.org/">https://fr.wikipedia.org/</a>)

Expérience&nbsp;n°2:&nbsp;Mise&nbsp;en&nbsp;évidence&nbsp;de&nbsp;l'importance&nbsp;du&nbsp;dioxyde de&nbsp;carbone dans la synthèse de matière organique.&nbsp;

Dans une serre contenant des plants de tomates, la quantité de dioxyde de carbone a été volontairement augmentée, les résultats de la production sont représentés :

(Source: <a href="https://pixabay.com/">https://pixabay.com/</a>)

---&gt; Sous forme d'un tableau : matière organique produite par plant en fonction de la quantité de&nbsp;dioxyde de carbone dans la serre

Document 3 : Les océans&nbsp;.&nbsp;

Le plancton à la surface des océans constitue une biomasse (l’ensemble de la matière organique,&nbsp;végétale ou animale) énorme, beaucoup plus grande que la biomasse terrestre. La composante&nbsp;végétale du plancton, le phytoplancton, produit de l'oxygène grâce à la photosynthèse. Comme sur les continents, cet oxygène est utilisé pour la respiration par la composante animale du plancton, le zooplancton, et par les autres animaux marins, ainsi que pour l'oxydation de la matière organique.

Cependant, une partie seulement de la matière organique est oxydée, l'autre partie se dépose au&nbsp;fond et est incorporée dans les sédiments où elle est gardée à l'abri de l'oxygène. Cette matière&nbsp;organique sera éventuellement ramenée à la surface sous forme de combustibles fossiles, pétrole&nbsp;et charbon, beaucoup plus tard dans le cycle géologique par les mouvements tectoniques, et elle&nbsp;sera oxydée. Finalement, il y a une partie de l'oxygène océanique qui est libérée dans l'atmosphère.

Activité 1: Production de matière organique.

Le bois est une matière organique. A partir de quoi un végétal chlorophyllien produit-il sa matière&nbsp;organique ?

(Source: <a href="https://pixabay.com/">https://pixabay.com/</a>)

Expérience n° 1 :&nbsp;Mise en évidence du rôle de la lumière dans la synthèse d'une matière organique,&nbsp;l'amidon, au niveau d'une feuille chlorophyllienne.

On éclaire vivement une plante verte (pélargonium) pendant 12 heures. Une partie de certaines feuilles est partiellement recouverte d'un cache (papier noir ou bande d'aluminium).

(Source&nbsp;&nbsp;image : Annie Le Goff)

(Source :<a href="http://www.snv.jussieu.fr/">http://www.snv.jussieu.fr/</a>)

Document 2 :&nbsp;Les échanges gazeux au niveau de la feuille.&nbsp;&nbsp;

Les stomates sont au niveau de l'épiderme des feuilles et des tiges aériennes, le lieu de passage des gaz (dioxyde de carbone, dioxygène, vapeur d'eau) qui jouent un rôle fondamental dans la physiologie de la plante. Ces structures (que l'on peut considérer comme des "mini-organes" permettent de manière interactive de réguler ces échanges. Ce sont elles qui, chez les plantes terrestres constituent la véritable interface entre l'atmosphère externe et le réseau gazeux interne.

Stomate de feuille de Bégonia (Begonia cucullat Wild.) vu de face.

Stomate de feuille de Sétaire vue en section.&nbsp;

Analyse des résultats :

Première feuille: celle qui n'a pas de cache noir.

Sur les parties vertes exposées à la lumière, après traitement et utilisation du Lugol, une coloration bleu-noir apparaît.

Nous savons que le Lugol est un réactif qui se colore en brun foncé, voire bleu-noir en présence d'amidon. Nous pouvons donc en déduire que dans cette feuille, qui a été exposée au soleil, il a présence d'amidon.

Expérience n°4 : Mise en évidence de l'importance de l'eau dans la synthèse de matière organique.

Culture de maïs suite à une sécheresse

Culture de maïs en pleine terre, irriguée

(Source: https://ustr.gov/sites/default/files/uploads/Images/Old%20Images%201/Korea/corn.jpg)

On peut estimer qu'un chêne centenaire est constitué d'environ 20 tonnes de bois (poids sec). Pour&nbsp;produire ce bois, entre la respiration nocturne et la photosynthèse, il aura globalement absorbé 36 tonnes de CO2 (soit 10 tonnes de carbone qui seront incorporées dans ses molécules de lignine, le&nbsp;principal composé du bois) et beaucoup d'eau; il aura également rejeté 26 tonnes de dioxygène.

1 - Expliquez pourquoi le taux de dioxygène, dans la cuve des euglènes, augmente à la lumière. 2 - Décrivez l'évolution du taux de dioxygène et de dioxyde de carbone à l'obscurité dans la cuve. 3 - Proposez une explication à l'évolution de ces taux.

Sous terre, les champignons forment des réseaux de filaments&nbsp;: le mycélium en association intime avec le système racinaire des plantes. On peut ainsi trouver jusqu’à 1&nbsp;kilomètre de filaments mycéliens par gramme de sol (= une cuillerée de sol).&nbsp;

Document 1: Le réseau mycélien d’un champignon mycorhizien en symbiose avec les racines d’un pin maritime.&nbsp;DR

À travers ce réseau de mycélium, le champignon capte des éléments minéraux jusque-là inaccessibles aux racines. Ces éléments sont ensuite acheminés vers la plante via le dense réseau mycélien connecté au système racinaire.

2) Rédigez une conclusion sur les&nbsp;besoins des végétaux chlorophylliens.

(Source: <a href="https://coverr.co/">https://coverr.co/</a>)

(Source: <a href="https://mixkit.co/">https://mixkit.co/</a>)

Résultats des mesures effectuées:&nbsp;

(Source : http://svt.ac-dijon.fr/schemassvt/spip.php?article36)&nbsp;

La position des stomates, dans l'épiderme, leur permet de jouer un rôle important dans les échanges de gaz entre la plante et l'atmosphère.

Le réglage des échanges gazeux se réalise grâce à une propriété physiologique fondamentale des stomates. Ils peuvent ouvrir ou fermer plus ou moins leur ostiole.

---&gt; Sous forme graphique : production de tomates en fonction de la concentration en dioxyde de&nbsp;carbone

(Source : https://sepia.ac-reims.fr/clg-nogent10/-psd-/index.php?act=voircours&amp;cours=nutri-vgtx)&nbsp;

1 - Pourquoi dit-on que les forêts sont les poumons verts de la planète ? 2 - On dit qu'une forêt est en équilibre lorsqu'elle crée autant de matière organique qu'elle n'en&nbsp;décompose. Calculez le bilan en dioxygène et dioxyde de carbone d'une forêt à l'équilibre ?&nbsp; 3 - Les jeunes forêts sont-elles des poumons verts ? Et les forêts primaires ? Justifiez. 4 - Quelles sont les conséquences de la déforestation, résultant principalement de l'agriculture sur&nbsp;brûlis, pour l'atmosphère ?&nbsp;

5 - Pourquoi le cycle de vie de la matière organique dans les océans n'est pas neutre en O2&nbsp;et CO2 ,&nbsp;contrairement à celui des terres émergées ?&nbsp; 6 - Quels sont donc les poumons verts de la planète ?

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