Leçon 11 sur 22
Les végétaux chlorophylliens
Je sais expliquer comment une plante verte fabrique sa propre matière à partir de l'eau, des sels minéraux, du dioxyde de carbone et de la lumière, et interpréter des expériences simples qui le prouvent.
- 45 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Définir un végétal chlorophyllien et localiser la chlorophylle
- Citer les besoins nutritifs d'une plante verte et les organes qui les prélèvent (racines, feuilles)
- Décrire la photosynthèse et ses produits (matière organique, dioxygène)
- Interpréter les expériences de l'eau iodée et de la plante aquatique à la lumière
Avant de commencer : Les leçons « Introduction à la biologie » (caractères des êtres vivants, cellule) et « Se déplacer pour chercher sa nourriture » (les plantes vertes fabriquent leur matière sur place).
1Je découvre
Dans le jardin familial de Kankan, Fatoumata a planté des pieds de gombo. Au début de la saison des pluies, ce ne sont que de petites pousses ; deux mois plus tard, les plantes lui arrivent à l'épaule et portent des fruits. Pourtant, elle ne leur a jamais donné « à manger » : elle les a seulement arrosées pendant les jours sans pluie.
Un jour, elle retourne une vieille bassine posée sur l'herbe depuis deux semaines : l'herbe, dessous, est devenue jaune pâle et molle, alors que tout autour elle est bien verte. Son petit frère Ibrahima demande : « D'où vient toute la matière du gombo, puisque la terre du jardin n'a presque pas diminué ? Et pourquoi l'herbe cachée sous la bassine est-elle devenue jaune ? »
Comment une plante verte se nourrit-elle et fabrique-t-elle sa propre matière, et quel est le rôle de la lumière et de la couleur verte ?
2Je comprends
1. La chlorophylle, pigment vert des plantes
La couleur verte des plantes est due à une substance, un pigment, appelé chlorophylle (du grec khlôros, « vert », et phullon, « feuille »). Un végétal chlorophyllien est un végétal qui contient de la chlorophylle : herbe, fonio, riz, manioc, manguier, néré, algues vertes…
La chlorophylle se trouve surtout dans les feuilles, mais aussi dans les tiges vertes et certains fruits encore verts. Au microscope, on voit qu'elle est rassemblée dans de petits grains verts situés dans les cellules : les chloroplastes.
On peut extraire la chlorophylle : si l'on broie des feuilles vertes avec un peu d'alcool, on obtient un liquide vert.
2. Les besoins d'une plante verte
Pour vivre et grandir, une plante verte a besoin de :
| Besoin | Où la plante le prend | Organe qui le prélève |
|---|---|---|
| Eau | dans le sol | racines (poils absorbants) |
| Sels minéraux (azote, phosphore, potassium…) dissous dans l'eau | dans le sol | racines (poils absorbants) |
| Dioxyde de carbone (un gaz) | dans l'air | feuilles (petits orifices appelés stomates) |
| Lumière | du soleil | feuilles (chlorophylle) |
Tous ces éléments sont minéraux : ils ne viennent pas d'un être vivant. La plante verte n'a donc pas besoin de manger d'autres êtres vivants.
Les racines : près de l'extrémité des jeunes racines, on voit à la loupe un fin « duvet » blanc : ce sont les poils absorbants, très nombreux, qui absorbent l'eau et les sels minéraux du sol. Ce mélange s'appelle la sève brute. Elle monte dans la tige par de fins tuyaux, les vaisseaux, jusqu'aux feuilles.
Les feuilles : leur surface, surtout la face inférieure, est percée de minuscules orifices, les stomates, visibles seulement au microscope. Ils laissent entrer le dioxyde de carbone de l'air et sortir le dioxygène et la vapeur d'eau.
3. La photosynthèse : fabriquer de la matière avec la lumière
Dans les feuilles, grâce à la chlorophylle et à l'énergie de la lumière, la plante transforme l'eau et le dioxyde de carbone en matière organique (d'abord des sucres, qui sont souvent mis en réserve sous forme d'amidon). En même temps, elle rejette du dioxygène dans l'air. Cette fabrication s'appelle la photosynthèse (photo = lumière ; synthèse = fabrication).
On la résume ainsi :
eau + dioxyde de carbone → (lumière, chlorophylle) → matière organique (sucres, amidon) + dioxygène
Pour les curieux, l'équation chimique s'écrit : 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2, où C6H12O6 est le glucose, un sucre.
La matière organique fabriquée dans les feuilles est ensuite transportée dans toute la plante par la sève élaborée, qui circule dans d'autres tuyaux. Elle sert à :
- construire la plante (nouvelles feuilles, tiges, racines, fleurs, fruits) : c'est ainsi que le gombo de Fatoumata a grandi ;
- fournir l'énergie dont la plante a besoin ;
- constituer des réserves : dans les racines du manioc, les tubercules d'igname et de patate douce, les grains de riz, de fonio et de maïs, les fruits comme la mangue.
La matière du gombo vient donc surtout de l'eau et du dioxyde de carbone de l'air, très peu du sol, qui ne fournit que l'eau et une petite quantité de sels minéraux.
- 1Les racines absorbent l'eau et les sels minéraux du sol : c'est la sève brute.
- 2La sève brute monte par les vaisseaux de la tige jusqu'aux feuilles.
- 3Les feuilles captent le dioxyde de carbone de l'air par les stomates.
- 4À la lumière, la chlorophylle permet de fabriquer des sucres et de rejeter du dioxygène : c'est la photosynthèse.
- 5La sève élaborée transporte les sucres dans toute la plante : croissance et réserves (amidon).
4. Les preuves expérimentales
Expérience 1 : l'amidon n'est fabriqué qu'à la lumière.
On sait reconnaître l'amidon : l'eau iodée (jaune-brun) devient bleu-noir au contact de l'amidon.
Exemple
Kadiatou garde un plant de haricot 48 heures à l'obscurité pour qu'il utilise ses réserves d'amidon. Elle couvre ensuite une partie d'une feuille avec un cache de papier noir et met la plante au soleil pendant une journée. Elle cueille la feuille, enlève le cache, la décolore dans de l'alcool chaud (au bain-marie, jamais sur la flamme), puis la trempe dans de l'eau iodée.
Observation : la partie éclairée devient bleu-noir ; la partie qui était sous le cache reste jaune-brun.
Interprétation : l'eau iodée bleuit en présence d'amidon. Il y a donc de l'amidon seulement dans la partie éclairée.
Conclusion : la feuille ne fabrique de l'amidon qu'à la lumière.
Pourquoi décolorer la feuille dans l'alcool ? Pour enlever la chlorophylle verte, qui cacherait la couleur bleu-noir.
Expérience 2 : l'amidon n'est fabriqué que dans les parties vertes.
On fait le même test sur une feuille panachée (feuille verte et blanche, comme celle de certaines plantes d'ornement). Seules les parties qui étaient vertes deviennent bleu-noir ; les parties blanches, sans chlorophylle, ne contiennent pas d'amidon. La chlorophylle est nécessaire à la photosynthèse.
Expérience 3 : la plante verte rejette du dioxygène à la lumière.
Exemple
Mamadou place une plante aquatique (l'élodée) dans un bocal d'eau, sous un entonnoir retourné surmonté d'un tube rempli d'eau. Il met un premier montage au soleil et un second à l'obscurité.
Observation : au soleil, de petites bulles de gaz sortent des feuilles et s'accumulent en haut du tube. À l'obscurité, il n'y a presque pas de bulles. Une allumette présentant un point incandescent, plongée dans le gaz recueilli, se rallume.
Interprétation : le gaz qui ravive une flamme est le dioxygène.
Conclusion : à la lumière, la plante verte rejette du dioxygène.
Expérience 4 : sans lumière, la plante s'étiole.
Une plante qui pousse à l'obscurité devient jaune pâle, avec une tige longue et molle et de petites feuilles : c'est l'étiolement. Elle ne fabrique plus de chlorophylle, ni de matière organique, et finit par mourir quand ses réserves sont épuisées. C'est ce qui est arrivé à l'herbe sous la bassine.
Méthode
Pour interpréter une expérience de nutrition des plantes :
- Je repère ce qui change entre les deux montages (un seul facteur : lumière, chlorophylle, eau…).
- Je décris l'observation de chaque montage (couleur avec l'eau iodée, bulles, aspect de la plante).
- J'interprète : ce que l'observation signifie (bleu-noir = amidon ; gaz qui ravive la flamme = dioxygène).
- Je conclus en une phrase qui relie le facteur étudié au résultat.
5. Des êtres vivants autotrophes
Les végétaux chlorophylliens fabriquent leur propre matière organique à partir de matières minérales : on dit qu'ils sont autotrophes (« qui se nourrissent eux-mêmes »). Les animaux, qui doivent manger de la matière organique déjà fabriquée par d'autres êtres vivants, sont hétérotrophes.
C'est pourquoi toutes les chaînes alimentaires commencent par un végétal chlorophyllien : l'herbe nourrit la vache, qui nourrit l'homme. Et le dioxygène que nous respirons est rejeté par les végétaux verts, sur terre et dans l'eau. Protéger les forêts de Guinée forestière et du Fouta-Djallon, c'est protéger notre nourriture et notre air.
- contient de la chlorophylle
- fabrique sa matière à partir de matières minérales
- autotrophe
- a besoin de lumière pour se nourrir
- rejette du dioxygène à la lumière
- ne contient pas de chlorophylle
- mange de la matière déjà fabriquée
- hétérotrophe
- n'a pas besoin de lumière pour se nourrir
- ne rejette pas de dioxygène
3Je retiens
Je retiens
Un végétal chlorophyllien contient de la chlorophylle, pigment vert situé dans les chloroplastes des cellules des feuilles.
Besoins : eau et sels minéraux (absorbés par les poils absorbants des racines), dioxyde de carbone (entré par les stomates des feuilles), lumière.
Photosynthèse : eau + dioxyde de carbone → (lumière, chlorophylle) → matière organique (sucres, amidon) + dioxygène.
Sève brute (eau + sels minéraux) : monte des racines aux feuilles. Sève élaborée (sucres) : distribue la matière fabriquée dans toute la plante.
Preuves : eau iodée bleu-noir seulement dans les parties vertes et éclairées (amidon) ; bulles de dioxygène à la lumière (élodée) ; étiolement à l'obscurité.
Les végétaux verts sont autotrophes ; les animaux sont hétérotrophes. Toute chaîne alimentaire commence par un végétal chlorophyllien.
4Erreurs fréquentes
- Croire que la plante « mange la terre » : le sol ne fournit que l'eau et un peu de sels minéraux ; l'essentiel de la matière vient du dioxyde de carbone de l'air et de l'eau, transformés grâce à la lumière.
- Dire que l'eau iodée colore la chlorophylle : elle devient bleu-noir au contact de l'amidon ; on enlève justement la chlorophylle avec l'alcool avant le test.
- Penser que la photosynthèse se fait aussi la nuit : sans lumière, pas de photosynthèse, donc pas de rejet de dioxygène.
- Confondre sève brute et sève élaborée : la brute (eau et sels minéraux) monte des racines ; l'élaborée (sucres) part des feuilles vers toute la plante.
5Je m’exerce
1Exercice 1
(Questions de cours)
a) Qu'est-ce qu'un végétal chlorophyllien ?
b) Cite les quatre besoins d'une plante verte et dis par quel organe chacun est prélevé.
c) Écris, en mots, le bilan de la photosynthèse.
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) C'est un végétal qui contient de la chlorophylle, un pigment vert, et qui fabrique sa propre matière grâce à la lumière.
b) L'eau et les sels minéraux : par les poils absorbants des racines. Le dioxyde de carbone : par les stomates des feuilles. La lumière : captée par la chlorophylle des feuilles.
c) Eau + dioxyde de carbone → (lumière, chlorophylle) → matière organique (sucres, amidon) + dioxygène.
2Exercice 2
Complète : Les … des racines absorbent l'eau et les … du sol. Ce mélange forme la sève … . Dans les feuilles, grâce à la … et à la …, la plante fabrique des sucres et rejette du … . Les sucres sont transportés par la sève … .
Voir le corrigéCacher le corrigé
Les poils absorbants des racines absorbent l'eau et les sels minéraux du sol. Ce mélange forme la sève brute. Dans les feuilles, grâce à la chlorophylle et à la lumière, la plante fabrique des sucres et rejette du dioxygène. Les sucres sont transportés par la sève élaborée.
3Exercice 3
Hawa teste à l'eau iodée trois morceaux de feuilles d'une plante panachée restée au soleil toute la journée : A, partie verte ; B, partie blanche ; C, partie verte qui était couverte d'un cache noir.
a) Quelle couleur obtient-elle pour chaque morceau ?
b) Que prouve la comparaison de A et B ?
c) Que prouve la comparaison de A et C ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) A : bleu-noir. B : jaune-brun (pas de changement). C : jaune-brun.
b) A et B ont été éclairés tous les deux ; seule A contient de la chlorophylle et seule A contient de l'amidon. La chlorophylle est nécessaire à la fabrication de l'amidon.
c) A et C sont toutes les deux vertes ; seule A a été éclairée et seule A contient de l'amidon. La lumière est nécessaire à la fabrication de l'amidon.
4Exercice 4
Alpha compte les bulles de gaz dégagées par une élodée en une minute, en plaçant une lampe à différentes distances.
| Distance de la lampe (cm) | 10 | 20 | 40 | 80 |
|---|---|---|---|---|
| Nombre de bulles par minute | 48 | 30 | 14 | 4 |
a) Comment varie le nombre de bulles quand on éloigne la lampe ?
b) Quel gaz forme ces bulles ? Comment le vérifier ?
c) Que peux-tu conclure sur le rôle de la lumière ?
d) De combien le nombre de bulles a-t-il diminué entre 10 cm et 40 cm ?
Voir le corrigéCacher le corrigé
a) Plus la lampe est éloignée, moins il y a de bulles : on passe de 48 bulles à 10 cm à 4 bulles à 80 cm.
b) C'est du dioxygène. On le vérifie en y plongeant une allumette présentant un point incandescent : elle se rallume.
c) Plus la plante reçoit de lumière, plus elle rejette de dioxygène : la lumière est nécessaire à la photosynthèse, et son intensité en règle la vitesse.
d) 48 − 14 = 34 bulles de moins par minute.
5Exercice 5
(Réflexion) Ibrahima dit : « Le manioc grossit en mangeant la terre du champ. » Explique-lui d'où vient réellement la matière (l'amidon) contenue dans les racines de manioc. Utilise les mots : feuilles, lumière, dioxyde de carbone, eau, photosynthèse, sève élaborée, réserve.
Voir le corrigéCacher le corrigé
Le manioc ne mange pas la terre : le sol lui fournit seulement de l'eau et un peu de sels minéraux. Ses feuilles vertes captent le dioxyde de carbone de l'air et, grâce à la lumière du soleil et à la chlorophylle, le transforment avec l'eau en sucres : c'est la photosynthèse. Ces sucres sont transportés par la sève élaborée jusqu'aux racines, où ils sont stockés sous forme d'amidon, comme une réserve. La matière du manioc vient donc surtout de l'air et de l'eau, grâce à la lumière.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
Choisis une réponse pour chaque question : la correction s’affiche aussitôt.
Crée ton compte élève gratuit pour cocher les leçons terminées, suivre ta progression et gagner des points au QCM.