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Origine de la Terre dans l’Univers
atmosphère; l’évolution de la terre primitive Organisationnelles : o Soutenir un lent processus bottom-up o Former des étudiants à l’interdisciplinarité o Ne pas pénaliser les carrières des acteurs interdisciplinaires o Comportement de la matière dans des conditions extrêmes de température/pression – équations d’état o
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La Terre - Science et Technologie Lucille-Teasdale
La Terre tourne autour du Soleil en environ 365 jours Elle tourne aussi sur elle-même en 24 heures Sa distance du Soleil est de 150 millions de kilomètres Sa superficie s’étend sur 510 millions de kilomètres carrés La position de la Terre dans le système solaire et la façon dont
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1Partie 1A
La Terre dans l'univers, la vie et
l'évolution du vivantChapitre 1Les relations entre
organisation et mode de vie, résultat de l'évolution : l'exemple de la vie fixée chez les plantesTheme 1A-V.Marquet-
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2Anatomie d'un angiosperme
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3La partie aérienne
•Elle comprend un axe cylindrique, la tige principale, d'oùpartent des tiges secondaires ou rameaux. A l'extrémitéde chaque tige se trouve un petit organe renflé: le bourgeon terminal.•La tige et les rameaux portent des organes verts en forme de lame, les feuilles. Les endroits oùces feuilles
s'attachent sur les tiges sont appelés noeudset l'espace compris entre deux noeuds est un entre-noeud.
•Chaque feuille comprend: une partie aplatie, appelée limbe(parcourue de nervures), une partie étroite, le
pétiole, et une base élargie, la gaine. A l'aisselle des feuilles se situent des petits bourgeons appelés bourgeons
axillaires.La partie souterraine
•La tige se continue dans le sol par un organe brun qui va en s'amincissant, c'est la racine principale. Elle se ramifie en de
nombreuses racines secondaires, ou radicelles, elles-mêmes ramifiées. Sur les racines se trouvent des petits renflements appelés
nodosités.Theme 1A-V.Marquet-
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4Conclusion
Les Angiospermes sont des organismes vivants végétaux qui ont une vie.................... pour la plupart àl'........................du sol et de l'air. Les Angiospermesqui sont les plantes à.................produisant des .................... Ils ont besoin de ressources qu'ils trouvent dans leur habitat, le ................. (eau et ions) et ................... (CO2). Ils utilisent aussi ........................................ pour la convertir en énergie chimique lors de la photosynthèse. Elles ne peuvent pas se ........................pour se procurer leur nourriture, se mettre àl'abri, ou se reproduire. Elles ont privilégié, au cours de l'évolution, le développement d'un ...........................et d'un .........................(aérien) qui comprend tiges, feuilles et fleurs.Ces 2 systèmessont interdépendantsgrâce aux ..................................qui les relient (dans les troncs et les tiges). Leur structure fonctionnelle reflète leur histoire évolutive sur la Terre.
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5Comment expliquer la relation entre les structures et l'organisation fonctionnelle des Angiospermes en relation avec leur mode de vie?
Comment assurer ses fonctions de nutrition, de protection et dereproduction avec les contraintes de la vie fixée?
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6 I/ Les feuilles et les racines sont des systèmes d'échanges performants avec l'environnement TP1: L'organisation fonctionnelle des Angiospermes aériennes et leur mode de vie Savoir: Elle développe des surfaces d'échanges de grande dimension avec l'atmosphère (échanges de gaz, capture de la lumière) et avec le sol (échange d'eau et d'ions).Savoir faire:
-Recenser, extraire et exploiter des informations concernant l'organisation fonctionnelle d'une plante -Réaliser et observer une préparation microscopique de racine, de coupe transversale de feuille , de tige.Theme 1A-V.Marquet-
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7Conclusion TP1
•Les ............................... des feuilles avec l'atmosphère et des racines avec le sol sont importantes. En effet le rapport ........................des feuilles des Angiospermes est très supérieur àceux des animaux.
•L'extrémitédes racines contient des .......................... qui augmentent la surface totale des racines. Plus la surface d'un organe est importante plus les échanges qu'il réalise seront importants.
•La surface d'échange gazeux ne correspond pas seulement aux .............., mais àtoutes les surfaces en contact avec l'atmosphère interne dans le parenchyme lacuneux. La présence et l'organisation en .....................de cellules chlorophylliennes, photosynthétiques possédant des chloroplastes avec des pigments photosynthétiques optimisent la réception de la lumière nécessaire àla photosynthèse.Le rapport ............................. important des racines est en rapport avec la fonction d'absorption de l'eau et des ions qui peuvent se trouver assez éloignés de la plante (horizontalement ou verticalement). La structure souvent ........................des racines leurs permet aussi le maintien du port dressé.
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8 II/ La circulation de matière dans la plante peut se faire par des vaisseaux conducteursTP2: Mise en évidence de la
transpiration chez les végétaux Savoir: Des systèmes conducteurs permettent les circulations de matières dans la plante, notamment entre systèmes aérien et souterrain.Savoir faire:
-Recenser, extraire et exploiter des informations concernant l'organisation fonctionnelle d'une feuille -Réaliser et observer une préparation microscopique d'épiderme de feuilleTheme 1A-V.Marquet-
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9Conclusion
L'eau ayant circulédans les .................................de sève est éliminée par ......................... Celle-ci s'effectue notamment au niveau de la face inférieure des feuilles par les ....................... et est activée par la ventilation.
De plus la structure des feuilles permet l'entrée de l'air contenant du CO2 par les ....................... tout en limitant la perte d'eau par ..............................: la position des stomates est majoritairement au niveau de ............................ des feuilles.
•Des racines jusqu'aux feuilles lieu de la photosynthèse, de la sève ................. (eau et ions) circulent dans des vaisseaux conducteurs du ...................
•Des feuilles vers le reste de la plante circule la sève ................. contenant les molécules organiques (Glucides, Acides aminés, lipides etc...) synthétisées lors de la photosynthèse dans des vaisseaux conducteurs du phloème.
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10 III/ La plante possède des structures et des mécanismes de défense contre les agressions extérieuresLes agressions extérieures
peuvent être dues : -àd'autres êtres vivants qui entrent en concurrence pour l'espace ou sont des consommateurs -des conditions physico- chimiques du milieu comme la température, l´hygrométrie etc ...(biotope)Étude d'un exemple: Le laurier cerise
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11A/ Existence de structures de défenses
1-Les plantes possèdent de nombreuses
structures (organes, tissus, cellules, molécules) leur assurant une certaine protection. Ex: les acacias présentent de nombreuses épines (armes mécaniques), EX: Les tanins (arme biochimique) molécules qui rendent leurs feuilles indigestes et hébergent des fourmis qui attaquent les prédateurs (arme biologique).Theme 1A-V.Marquet-
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122-Dans les climats secs, la face supérieure des feuilles est recouverte
d'une cuticuleimperméable qui limite la transpiration. Les stomates ne sont localisés que sur la face inférieure qui se trouve plus àl'ombre. Coupe transversale (sans coloration) dans le limbe d'une feuillede Laurier rose.Cuticule
Cellules épidermiques non chlorophylliennes
parenchyme palissadique parenchyme lacuneux D'après http://www.snv.jussieu.fr/bmedia/gaz/laurier.htmTheme 1A-V.Marquet-
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133-Les bourgeons qui résistent au froid grâce aux écailles épaisses et
imperméables et du duvet qui permettront la formation des feuilles au printemps.Écailles
protectricesGoutte d'eau + coton
sur le bourgeonÉcaille brune protectrice
Bourre
Écaille verte
Jeune feuille
Coupe longitudinal dans un bourgeon de chêne
D'après dissection d'un bourgeon-SVTdijon-Sandrine ESQUIROLSandrine ESQUIROL--PAQUEROTPAQUEROTTheme 1A-V.Marquet-
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14 Dans le bourgeon, les jeunes pousses sont bien Dans le bourgeon, les jeunes pousses sont bien protprotééggééeses..Les bourgeons peuvent rLes bourgeons peuvent réésister sans dommage sister sans dommage ààdes des
temptempéératures de ratures de --10 10 àà--1515°°C,notamment la tige feuillC,notamment la tige feuilléée e
miniature a une trminiature a une trèès faible teneur en eau.s faible teneur en eau. En revanche, au moment du dEn revanche, au moment du déébourrement des bourrement desbourgeons, les jeunes feuilles et surtout les fleurs gbourgeons, les jeunes feuilles et surtout les fleurs gèèlent lent
et meurent et meurent àà--2 ou 2 ou --33°°C. CC. C''est pour cette raison que les est pour cette raison que les
arboriculteurs placent des systarboriculteurs placent des systèèmes de chauffage dans mes de chauffage dans
leurs vergers en cas de gel au printemps.leurs vergers en cas de gel au printemps.Theme 1A-V.Marquet-
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15B/ Des mécanismes de défense
Certains mécanismes assurent la protection
des plantes àvie fixée (modification momentanée des structures et symbiose).Ex: Les feuilles de l'Oyat
les mouvements de la feuille d'Oyaten fonction de l'humiditéde l'air (Hydronasties)Quand l'air est humideQuand l'air est sec
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16 •En climat tempéréles arbres perdent leur feuille lors de la saison défavorable àla photosynthèse (Hiver) .Les feuilles sont sensibles au gel et sont le siège d'une importante évaporation. Les arbres vont les perdre en automne (diminution de la luminosité) et vont rentrer en vie ralentie pendant la période froide (Bourgeons).Theme 1A-V.Marquet-
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17Conclusion
•Au fil de l'évolution, une grande variétéde systèmes de défense contre les agressions du milieu se sont mis en place chez les plantes à fleurs. •Il s'agit àla fois de moyen de défense contres les pathogènes et les prédateurs ( épines, poils, molécules toxiques etc...) et de mécanismes d'adaptations aux variations saisonnières du milieu (bourgeons, chute de feuilles et vie ralentie en hiver etc...)Theme 1A-V.Marquet-
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18 IV/L'organisation fonctionnelle des fleurs permettent la reproduction sexuée des plantes fixées •TP3: Organisation florale d'un angiosperme.Savoir faire:
Réaliser la dissection d'une fleur simple
Traduire les observations sous une forme schématique simple (diagramme floral).A.L'organisationflorale
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19Conclusion
La fleur est constituéde 4 ................., couronne concentrique de pièces florales: le ............... (l'ensemble des sépales), la ..................... (l'ensemble des pétale), l'androcée (l'ensemble des organes reproducteurs mâles les ..............) et l'androcée (l'ensemble des organes reproducteurs femelles .....................). ..............................est contrôlée par des gènes de développement floral. Toute .................... de ces gènes provoque des modifications des verticilles.Theme 1A-V.Marquet-
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20Theme 1A-V.Marquet-
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21B. La reproduction sexuée des plantes àfleur
1-La dissémination du pollen et la coévolution
•"Notons le rôle central de la biodiversitédans la reproduction des végétaux, viala pollinisation. Bien que certaines plantes sachent se reproduire toutes seules, ou utiliser pour cela le vent et l'eau, une majoritédes espèces végétales sont dépendantes du monde animal-particulièrement de celui des insectes -pour se reproduire. Mais la diversitédes insectes est vitale pour les plantes, car àchaque plante son insecte! •La reproduction sexuée chez les plantes supérieures nécessite le transport de pollen, provenant de l'organe mâle, l'étamine, vers l'organe femelle, le pistil. Dans la plupart des cas, et bien que la majoritédes fleurs soit hermaphrodites, il y a transfert entre organes mâles et femelles d'individus différents. Cette reproduction nécessite un vecteurpour transporter le pollen àdistance et assurer la pollinisation. C'est le ventqui transporte le pollen pour la plupart des graminées (pollinisation anémophile), mais le vecteur est un insecte (pollinisation entomophile) pour la majoritédes autres plantesàfleurs, cultivées ou non.
Les insectes pollinisateurs sont tous ceux qui
butinent les fleurs au stade adulte: mouches, coléoptères, papillons et surtout abeilles. Ils sont attirés par le parfum ou la couleur des fleurs et sont récompensés de leur visite par le nectarqu'ils consomment et qui leur fournit l'énergie nécessaire pour continuer àbutiner de fleur en fleur. Les insectes les plus efficaces pour la pollinisation ont fréquemment le corps hérisséde nombreux poils (appelés soies), ou même présentent des organes spécialisés pour la récolte de pollen, comme des corbeilles situées sur les pattes des abeilles.Theme 1A-V.Marquet-
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22•Certaines espèces d'insectes peuvent polliniserde très nombreuses espèces végétales, alors que d'autres se restreignent àun nombre réduit de plantes. La longueur de la trompe des papillons ou de la langue des abeilles sera déterminante pour les espèces végétales àvisiter: on se souviendra que Darwin avait prédit l'existence d'un papillon avec une trompe de "onze pouces»de long en observant les éperons nectarifères de l'orchidée malgache
Angraecumsesquipedale. Ce papillon (Xanthopan
morganipraedicta) n'a étédécouvert que 30 ans plus tard!Trompe
D'après http://www.abeillesentinelle.net/abeille/Theme 1A-V.Marquet-
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23La spécificitéétroite entre la plante et l'insecte est poussée à l'extrême chez les orchidées du genre Ophryqui ne produisent pas de nectar, mais sont polliniséespar des mâles d'abeilles solitaires dont elles imitent la phéromone sexuelle. Attirés jusqu'àla fleur par ce "leurre sexuel», les mâles d'Euceraou de Colletestentent de s'accoupler avec le labelle(pétale avec une forme particulière chez les orchidées) de la fleur, frôlent les poches àpollen (les anthères) de l'orchidée, puis repartent avec des grains de pollens collés sur la tête! Le même comportement répété sur d'autres fleurs assure ainsi la pollinisation de ces orchidées!