TP 2 stratégie de défense des plantes_S_DALAINE

TP2 Stratégies de défense

La vie fixée de la plante

L’objectif de ce TP est de montrer que les plantes possèdent des mécanismes de défense contre les agressions du milieu (les variations saisonnières, les prédateurs et les plantes concurrentes).

INDEX

1. Problème à résoudre 2. L'assassin du Transvaal 3. les protagonistes 4. Les travaux de VAN Hoven 5. Communiquer par un schéma bilan 6. Travaux d'élèves 7. ECE Oyat

8. Microphotographies Houx vs Oyat 9. Grille d'autoévaluation schéma 10. Correction schéma comparatif 11. BILAN

La plante, à l'interface air-sol est fixe.

L'hiver est une saison physiologiquement sèche pour la plante, en effet l'eau solide n'est pas disponible. Les herbivores sont des prédateurs pour les plantes. En bord de mer, l'eau salée, n'est pas disponible pour la plante, de plus les vents sont déssechants. Quelles sont les stratégies adaptatives des plantes soumises aux contraintes de la vie fixée?

L'assassin du Transvaal

Il y a un assassin dans le Transvaal, la savane d'Afrique de Sud. Des antilopes ¬ les koudous ¬ y meurent bizarrement depuis les années 80. 2 000 victimes au moins. Pas de sang ni de traces de morsures. Les koudous semblent éteints de faim alors que la végétation reste généreuse alentour. On retrouve leurs dépouilles un peu partout dans des ranchs, ces réserves privées qui conservent et exploitent à la fois flore et faune, à des fins touristiques, et pour la chasse. Face à cette hécatombe, fermiers et vétérinaires s'arrachent les cheveux. Ils décident de mener une enquête et font appel à un scientifique, Wouter Van Hoven, du Centre de gestion de la vie sauvage, à Pretoria. Comme dans un polar, filatures, autopsies, reconstitution mènent vers un présumé coupable : l'acacia, nourriture favorite du koudou. Un indice : des feuilles entières de cet arbre délicieux sont retrouvées non digérées dans l'estomac de ces sveltes mammifères. Mais comment l'acacia perpétue-t-il son crime apparemment parfait ? Pourquoi, dans d'autres régions d'Afrique, les antilopes qui se délectent des mêmes arbres ne périssent pas ? Observations, recoupements et investigation internationale sont menés suspense battant, d'Allemagne en Suisse. On connaîtra l'arme, le mobile de ces acacias tueurs, hypothèses et explications scientifiques à l'appui.D’après Anne Marie Fevre, Libération 22 Mars 2003

La mort suspecte des Koudous du Transaval, sur la piste de l’acacia tueur….

Formuler une ou plusieurs hypothèses expliquant la mortalité anormale des koudous dans le Transvaal (en Afrique du Sud).

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Les structures et mécanismes de défense de l’Acacia caffra

Les koudous sont de robustes gazelles qui se nourrissent de feuilles de l’Acacia caffra, un arbre des savanes d’Afrique du Sud. L’Acacia est un arbre avec des ramures couvertes d’épines acérées possédant des racines profondes pour forer le sol jusqu’aux ressources en eau. Lorsqu’un koudou affamé s’approche d’un acacia A et commence à en brouter les feuilles, tout va bien pour lui au début ; il mange pendant quelques minutes, puis, bien avant d’être rassasié, il se détourne de l’acacia A, se dirige vers un acacia B appartenant à la même espèce et continue de s’alimenter. Si les koudous ne sont pas plus nombreux que 3 pour 100 hectares, les deux partenaires coexistent.Dans les années 1980, les fermiers ont découpé dans la savane des ranchs de dimensions variées, clôturés avec du barbelé. Très vite les premiers koudous décédés ont été signalés, leur état semblait inexplicable ; pas de plaies, aucune trace de parasites, ils étaient excessivement maigres et visiblement morts de faim. Le nombre de koudous décédés était proportionnel à leur densité.

Pour comprendre ces morts mystérieuses, les fermiers font appel au professeur VAN Hoven, de l’université de Pretoria.

L’autopsie révélait que les koudous avaient la panse pleine de feuilles d’acacia. Le taux de tanins de ces feuilles était 3 à 4 fois supérieur que celui des feuilles d’acacias non soumis à la prédation. Dans des conditions de vie sauvage, les acacias produisent des tanins (molécules au goût amer) qui entravent la digestion des herbivores, mais cependant à des doses qui dissuadent seulement les prédateurs sans entrainer leur mort.

Les expéreinces menées par Van Hoven et leurs résultats

Expérience 1:VAN Hoven et ses étudiants reproduisent la prédation des koudous sur des acacias sur une durée de 2 à 3 heures ils prélèvent des feuilles toutes les ½ heures et analysent le taux de tanins.Résultats :

Expérience 2 : D’autre part en prélevant des feuilles sur des arbres voisins non endommagés, les feuilles contiennent plus de tanins au bout de 2 ou 3h.Expérience 3 : piéger les gaz émis par une branche blessée puis analyser les gaz émis.Résultats : la branche émet des gaz dont un identifiable : l’éthylèneNouvelle observation : les koudous avancent toujours d’acacia en acacia face au vent.Déduction de VAN Hoven : l’éthylène est un gaz émis par l’arbre mangé, ce gaz est transporté par le vent.Quand ce gaz pénètre dans les stomates des feuilles des arbres voisins, les feuilles produisent des tanins.Dans la savane, lorsque les herbivores commencent à se nourrir, les feuilles produisent des tanins, le goût amer pousse les koudous à changer d’arbre. L’arbre émet de l’éthylène pour avertir ses voisins qui produisent à leur tour des tanins. Pour éviter cette amertume les koudous se déplacent contre le vent. Sur des grands espaces, il existe un équilibre ; le nombre d’arbres est suffisant pour que les koudous se nourrissent sans les endommager ni mourir par excès de tanins. Mais dans les fermes cet équilibre était rompu, il y avait trop de koudous pour le nombre d’acacias.

RAISONNER, proposer une démarche de résolution et COMMUNIQUER sous la forme d'un schéma

Expliquer les stratégies des Acacias caffra pour résister aux herbivores, et pourquoi dans les fermes les acacias provoquaient la mort des koudous.

TRAVAUX D'ELEVES

TRAVAUX D'ELEVES

TRAVAUX D'ELEVES

TRAVAUX D'ELEVES

LES FEUILLES D'OYAT, stratégies d'adaptation face au stress hydrique

L'oyat se trouve sur les dunes littorales (salinité maximale tolérée : 2 %). C'est une espèce xérophyte. La définition première de xérophytes (du grec ξηϱός - xêros : sec, et φυτόν - phuton : plante) qualifiait des plantes adaptées aux milieux secs. Maintenant le terme xérophyte définit plutôt une plante vivant en milieu aride, capable de résister à de grands déficits d’eau. Ces plantes se rencontrent dans des environnements très variés, tels que les déserts rocailleux, mais aussi dans la canopée des forêts tropicales.

Les particularités structurales de la feuille d'Oyat

Etre capable d'identifier: - les cellules bulliformes (et leur fonction) - les poils épidermiques et leur fonction - la localisation des stomates au fond des cryptes - la forme invaginée de la feuille en cas de stress hydrique et sa signification.

Analyse comparative de deux CT de feuilles Houx vs Oyat (X40)

Analyse comparative de deux CT de feuilles Houx vs Oyat(X100)

Analyse comparative de deux CT de feuilles Houx vs Oyat(X400)

GRILLE D'AUTO-CORRECTION DU SCHEMA

après lecture de la grille, attribuer une note au schéma de votre voisin.

Schéma comparatif de deux CT de feuilles de Houx (gauche) vs Oyat (droite), colorées au carmino-vert de Mirande observées au MO (X40 et X 100)

BILAN

Synthèse de molécules toxiques

Limitation des pertes hydriques

Les contraintes de la vie fixée de la plante

Communication via l'éthylène

Vous êtes capable de citer 4 structures foliaires (macro et/ou microscopiques) permettant de limiter les pertes hydriques

Vous êtes capable de citer 2 adaptations des plantes permettant de limiter l'attaque des prédateurs.

Vous êtes capable d'expliquer la communciaton hormonale chez les plantes (éthylène)

face aux variations physiques, chimiques, biologiques du milieu, la plante présente des stratégies adaptatives...