1.Amelioration de la production vegetale

Leçon n°1 : Les échanges d’eau par la plante verte

Activité 1 : L’absorption d’eau par la plante

Problème scientifique :

L’eau est un aliment indispensable à la plante qu’elle absorbe par ses racines.

*Quelles sont les structures responsables de l’absorption de l’eau au niveau des racines ?

*Comment peut-on mesurer la quantité d’eau absorbée par la plante ?

I-Mise en évidence de l’absorption d’eau :

Que peut-on conclure des résultats de l’expérience1 ?

II- Localisation de la zone d’absorption :

A- Organisation d’une jeune racine :

B- Détermination de la zone d’absorption :

Que déduisez-vous ?
III- Mesure de la quantité d’eau absorbée : méthode du potomètre
Proposez une méthode pour calculer la vitesse d’absorption de l'eau par la plante.

Activité 2 : mécanisme de l’absorption d’eau par la plante

Problème scientifique :
La plante absorbe l’eau par les poils absorbants qui sont localisés au niveau de la zone pilifère de la racine .
Quels sont les mécanismes qui sont à l’origine des échanges d’eau entre le sol et les poils absorbants ?
I- Les échanges d’eau au niveau cellulaire :

A-Organisation d'une cellule végétale:

B- Expérience :   Des fragments de l’épiderme interne d’oignon sont prélevés et placés dans des solutions de chlorure de sodium ( Na Cl ) à 3 concentrations différentes  ( 5‰ , 9‰ et  12‰ ). On ajoute à chaque solution 1 ml d’une solution de rouge neutre pour colorer les vacuoles des cellules qu’on observe au microscope

C- Résultats et interprétations :

Concentrations des solutions	Représentations schématiques de l’état des cellules observées	Commentaires	Interprétations des observations
5‰		*Les cellules présentent le même aspect avec une vacuole remplie d’eau ( cas obtenu avec une solution d’eau distillée)*	La cellule est dite turgescente : l’eau a pénétré ( ou diffusé ) du milieu extérieur ( moins concentré ou hypotonique ) vers le milieu intérieur ( plus concentré ouhypertonique )
9‰		*Le cytoplasme des cellules apparaît moins comprimé contre la membrane squelettique*	La quantité d’eau qui pénètre dans la vacuole est égale à celle qui en sort . Le milieu extracellulaire et le milieu intracellulaire (vacuole) ont les mêmes concentrations en substances dissoutes : on parle de 2 milieux isotoniques
12‰		La membrane cytoplasmique est décollée de la membrane squelettique sauf en quelques points	La vacuole a perdu beaucoup d’eau ce qui diminue son volume et provoque le décollement de la membrane cytoplasmique : la cellule est dite plasmolysée. L’eau a diffusé du milieu hypotonique( vacuole ) vers le milieu hypertonique

II- Le mécanisme de l’absorption : L’osmose
A- Expérience de l’osmomètre :

B- Résultats et interprétations :

Le papier cellophane étant une membrane qui laisse passer l’eau et les substances dissoutes : c’est une membrane perméable.

L’élévation du niveau de la solution de sulfate de cuivre ( Cu SO4 ) dans le tube de l’osmomètre est due à la pénétration de l’eau du becher à travers le papier cellophane : Il y a donc un appel d’eau vers la solution de CuSO4.

Cet appel d’eau est due à une différence de pression de part et d’autre de la membrane de cellophane. La force à l’origine de cet appel d’eau est appelée pression osmotique

L’apparition de la coloration bleue dans le becher s’explique par la diffusion de CuSO4 de l’osmomètre.

Le niveau de l ’eau dans l’osmomètre continue à s’élever tant que la concentration de la solution de CuSO4 dans l’osmomètre reste élevée par rapport à celle dans le becher.

Lorsqu’on atteint des concentrations égales de CuSO4 de part et d’autre de la membrane de cellophane , l’appel d’eau par osmose s’annule et le niveau de l’eau dans le tube de l’osmomètre descend sous l’effet de la pesanteur.

C- Explications des échanges d’eau cellulaires par le mécanisme de l’osmose :

L’absorption d’eau se fait au niveau des racines qui sont des organes adaptés à cette fonction : leurs pois absorbants représentent une surface d’échange considérable entre la plante et le sol.

L’absorption d’eau se fait par le mécanisme de l’osmose. L’osmose est le passage d’eau à travers la membrane de la cellule , du milieu le moins concentré ( ou milieu hypotonique) vers le milieu le plus concentré (ou milieu hypertonique ) jusqu’à atteindre l’équilibre des concentrations dans les deux milieux ou isotonie.

La force qui détermine le passage d’eau , appelée pression osmotique est proportionnelle à la différence de concentration entre les milieux séparés par une membrane semi perméable. Elle est exprimée par la formule suivante :

P = n R T ( en atmosphère )

P : pression osmotique

n : nombre de moles du soluté par litre

R : constante = 0.082

T : température en degrés Kelvin ( T° C + 273 )

Si on considère que la cellule végétale fonctionne comme un osmomètre , on peut alors expliquer les différents états de la cellule ( turgescence , isotonie et plasmolyse ) :

Ø Cas de la turgescence :

La pression osmotique dans le milieu intracellulaire ( vacuole ) étant supérieure à celle du milieu extracellulaire ( Ci > Ce ). L’eau passe à travers la membrane cytoplasmique du milieu hypotonique vers le milieu hypertonique et la vacuole se trouve remplie d’eau.

Ø Cas de l’isotonie :

Le milieu intracellulaire ( vacuole ) et le milieu extracellulaire ( solution saline à 9‰ ) possède les mêmes pressions osmotiques. Il y a échange d’égales volumes d’eau de part et d’autre de la membrane cytoplasmique.

Ø Cas de la plasmolyse :

La pression osmotique du milieu extracellulaire devient supérieure à celle de la vacuole d’ou la diffusion de l’eau vers l’extérieur.

D- Mécanisme des échanges d’eau au niveau des poils absorbants :

Un poil absorbant étant une cellule géante dont la vacuole représente le milieu intracellulaire alors que le milieu extracellulaire étant la solution du sol ( eau + sels minéraux du sol ).

Si la pression osmotique dans les poils absorbants est supérieure à celle de la solution du sol ,il y a absorption d’eau par les poils absorbants.

Si la pression osmotique dans les poils absorbants est égale ou inférieure à celle de la solution du sol , l’absorption de l’eau s’arrête.

La pression osmotique dans les cellules de la racine est de plus en plus élevée en passant de la périphérie vers le centre. L’eau absorbée traverse horizontalement la racine , du poil absorbant vers le cylindre central , en passant de cellule en cellule par le mécanisme de l’osmose : c’est la conduction latérale