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title: "La vie végétale : prospérer en restant enraciné"
book: "Biologie du lycée"
subject: biology
language: fr
chapter: 28
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/28-la-vie-vegetale-prosperer-en-restant-enracine
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# Chapitre 28 — La vie végétale : prospérer en restant enraciné

Un chêne ne peut pas marcher jusqu’à l’eau, fuir une chenille ni partir en quête d’un partenaire. Il se tient trois siècles durant là où son gland est tombé, et dans ce temps il élève du sol des centaines de tonnes d’eau, repousse des milliers d’[espèces](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/5-la-biodiversite-a-toutes-les-echelles#def-g10-biodiversity-scales-species) qui le mangeraient, tourne ses feuilles pour suivre la lumière, et envoie son pollen et ses glands à travers la campagne par le vent et par le geai. Une vie enracinée n’est pas une vie passive ; c’est un autre jeu de solutions aux mêmes problèmes — se nourrir, se défendre, se déplacer, se reproduire — et ce chapitre les passe en revue.

## 28.1 Un corps bâti pour les échanges

**Proposition 28.1 (Deux appareils, deux surfaces).**

Une plante à fleurs est organisée en deux appareils : l’*appareil racinaire*, dans le sol, qui absorbe l’eau et les ions minéraux et ancre la plante, et l’*appareil aérien*, dans l’air — tiges et feuilles —, qui capte la lumière et le dioxyde de carbone. Chacun est une vaste surface d’échange : les feuilles d’un grand arbre déploient plusieurs centaines de mètres carrés face à la lumière, et ses racines, prolongées par des milliards de *poils absorbants* microscopiques, plusieurs centaines de mètres carrés face au sol. Une plante est avant tout une manière de déployer de la surface dans deux directions à partir d’un point fixe.

**Preuves.** Un unique plant de seigle cultivé quatre mois dans une caisse de terre s’est révélé porter $1.4 \times 10^{10}$ [poils absorbants](#prop-g12-plant-rooted-life-surfaces), d’une longueur totale de plus de $10\,000\,\mathrm{km}$ et d’une surface d’environ $400\,\mathrm{m}^{2}$, dix fois celle de ses feuilles. Un chêne adulte porte quelque 250 000 feuilles ; un hectare de forêt présente au ciel $5\text{ to }8\,\mathrm{ha}$ de surface foliaire. Couper les [poils absorbants](#prop-g12-plant-rooted-life-surfaces) d’une plantule, ou enduire ses feuilles, arrête sa croissance en quelques jours. ∎

![Une feuille en coupe. La lumière entre par l’épiderme supérieur transparent jusqu’aux cellules en palissade, bourrées de chloroplastes ; le dioxyde de carbone entre par les stomates de l’épiderme inférieur et diffuse à travers les espaces d’air du parenchyme lacuneux jusqu’aux cellules qui l’utilisent.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g12-plant-rooted-life/fig-0d409955dbc3.svg)

*Une feuille en coupe. La lumière entre par l’épiderme supérieur transparent jusqu’aux [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) en palissade, bourrées de [chloroplastes](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-organelle) ; le dioxyde de carbone entre par les [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) de l’épiderme inférieur et diffuse à travers les espaces d’air du parenchyme lacuneux jusqu’aux [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) qui l’utilisent.*

**Définition 28.2 (Stomates).**

Un *stomate* est un pore percé dans l’épiderme d’une feuille, bordé par deux *[cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) de garde* qui l’ouvrent en gonflant et le ferment en se dégonflant. Par les stomates ouverts, le dioxyde de carbone entre pour la [photosynthèse](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/4-le-metabolisme-cellulaire#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) et la vapeur d’eau sort — la *transpiration* qu’une plante ne peut éviter tant qu’elle se nourrit. Une feuille porte de cent à trois cents stomates par millimètre carré, surtout sur sa face inférieure ; ils s’ouvrent à la lumière et se ferment dans l’obscurité et à la sécheresse.

![Un stomate vu au microscope électronique à balayage : les deux cellules de garde en forme de haricot autour du pore, parmi les cellules plates de l’épiderme de la feuille. Le pore mesure quelques micromètres de large.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g12-plant-rooted-life/img-6ad63f07754a.jpg)

*Un [stomate](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) vu au microscope électronique à balayage : les deux [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) de garde en forme de haricot autour du pore, parmi les [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) plates de l’épiderme de la feuille. Le pore mesure quelques micromètres de large.*

![Une journée d’été dans la vie d’une feuille. Les stomates s’ouvrent avec la lumière et se ferment la nuit ; par un après-midi chaud, ils se ferment en partie pour limiter la perte d’eau, et la transpiration — qui suit leur ouverture — fléchit avec eux.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g12-plant-rooted-life/fig-d1149a4cbcd8.svg)

*Une journée d’été dans la vie d’une feuille. Les [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) s’ouvrent avec la lumière et se ferment la nuit ; par un après-midi chaud, ils se ferment en partie pour limiter la perte d’eau, et la transpiration — qui suit leur ouverture — fléchit avec eux.*

## 28.2 Transporter l’eau et la nourriture sans cœur

**Proposition 28.3 (Deux sèves).**

Une plante possède deux systèmes de transport, faits l’un et l’autre de longues [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) jointes en tubes dans les nervures de chaque organe.

- Le *xylème* transporte la *sève brute* — l’eau et les ions minéraux absorbés par les racines — vers le haut, jusqu’aux feuilles. La force motrice est la transpiration : l’eau qui s’évapore des [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) de la feuille tire vers le haut, depuis les racines, la colonne d’eau continue du [xylème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps) , comme une mèche aspire l’huile. Aucune pompe, aucune énergie dépensée par la plante : c’est le soleil qui soulève.
- Le *phloème* transporte la *sève élaborée* — l’eau et les sucres fabriqués par les feuilles — des feuilles vers chaque organe qui les consomme ou les met en réserve : bourgeons en croissance, racines, fruits, graines, tubercules. Elle s’écoule de la source vers le puits, dans quelque direction que se trouvent les puits.

**Preuves.** Une tige coupée placée dans de l’eau colorée montre le colorant qui monte dans le [xylème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps), plus vite dans un rameau qui transpire que dans un rameau enfermé dans un sac ; un rameau dont on a ôté les feuilles n’élève rien. Un anneau d’écorce (qui contient le [phloème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps)) retiré d’un tronc empêche le sucre d’atteindre les racines, qui meurent de faim en quelques mois, tandis que les feuilles situées au-dessus de l’anneau restent alimentées en eau ; le sucre s’accumule au-dessus de l’anneau et l’écorce s’y renfle. Les pucerons qui se nourrissent du [phloème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps) avec leur bouche en aiguille livrent, lorsqu’on les sépare de cette aiguille, une goutte de sève sucrée sous pression. ∎

![Les deux flux. La sève brute monte dans le xylème de la racine à la feuille, tirée par l’eau qui s’évapore par les stomates ; la sève élaborée circule dans le phloème depuis les feuilles vers tout endroit où le sucre est utilisé ou mis en réserve — vers le bas jusqu’aux racines, vers le haut jusqu’à un fruit.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g12-plant-rooted-life/fig-eae0200222eb.svg)

*Les deux flux. La sève brute monte dans le [xylème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps) de la racine à la feuille, tirée par l’eau qui s’évapore par les [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) ; la sève élaborée circule dans le [phloème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps) depuis les feuilles vers tout endroit où le sucre est utilisé ou mis en réserve — vers le bas jusqu’aux racines, vers le haut jusqu’à un fruit.*

**Exemple 28.4 (Les nombres d’un arbre).**

Un bouleau adulte transpire, par une journée d’été, $300\text{ to }400\,\mathrm{L}$ d’eau, élevés sur $20\,\mathrm{m}$ dans des tubes de [xylème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps) larges d’un dixième de millimètre, à $1\text{ to }5\,\mathrm{m}$ par heure. Moins de 1% de cette eau est retenu pour la [photosynthèse](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/4-le-metabolisme-cellulaire#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) ; le reste est le prix de [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) ouverts. En échange, les feuilles fixent quelque $5\,\mathrm{kg}$ de dioxyde de carbone en $3.5\,\mathrm{kg}$ de sucre, dont le [phloème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps) livre une part à chaque extrémité de racine et à chaque graine qui mûrit.

## 28.3 Tenir sa place

**Proposition 28.5 (Les défenses d’un organisme fixé).**

Incapables de fuir, les plantes se défendent sur place.

- *Des structures* : une cuticule cireuse et une écorce contre la dessiccation et l’infection ; des épines, des aiguillons, des poils urticants et de la silice contre les herbivores ; une épaisse [paroi de cellulose](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-organelle) dans chaque [cellule](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) .
- *De la chimie* : des tanins qui rendent les feuilles indigestes, des alcaloïdes amers (caféine, nicotine, morphine), des toxines, des résines et du latex qui obturent les blessures et empoisonnent les insectes ; beaucoup ne sont fabriqués qu’après une attaque, et certains sont émis comme signaux volatils qui alertent les feuilles voisines et attirent les prédateurs de l’insecte attaquant.
- *De la tolérance et du renouvellement* : des points de croissance à chaque nœud, de sorte qu’une pousse broutée repousse ; la dormance pendant l’hiver ou la sécheresse ; des graines qui attendent des années dans le sol.

**Démonstration.** *Admis à ce niveau.* ∎

**Exemple 28.6 (Le repas d’une chenille, et la réponse).**

Quelques heures après les premières morsures d’une chenille, un plant de tomate fabrique, dans toutes ses feuilles, des [protéines](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/1-la-composition-chimique-des-etres-vivants#def-g10-chemistry-of-life-families) qui bloquent les [enzymes](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/15-les-enzymes-et-le-phenotype#def-g11-enzymes-and-phenotype-enzyme) digestives de l’insecte ; en un jour, une substance chimique qu’il libère dans l’air a attiré sur la chenille une guêpe parasite. Les plants de tomate voisins, recevant le même signal aérien, se mettent à fabriquer les bloqueurs de digestion avant qu’aucune chenille ne les atteigne. La plante ne bouge pas, mais elle n’est pas sans défense, et elle n’est pas seule.

## 28.4 Croître vers, croître à l’écart

**Proposition 28.7 (La croissance comme mouvement).**

Une plante se déplace en croissant. Ses tiges croissent vers la lumière et contre la pesanteur, ses racines vers la pesanteur et vers l’eau : ce sont les *tropismes*, des réponses de croissance orientées. Ils sont commandés par des [hormones](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/20-le-controle-hormonal-de-la-reproduction#def-g11-hormones-and-reproduction-hormone), dont la première identifiée, l’*auxine*, est fabriquée dans l’extrémité en croissance d’une tige et transportée vers le bas le long de celle-ci ; les [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) qui reçoivent le plus d’auxine s’allongent le plus. La lumière qui tombe sur un côté d’une tige déplace l’auxine vers le côté à l’ombre, qui croît plus vite et courbe la tige vers la lumière.

**Preuves.** Des plantules de graminée éclairées d’un seul côté se courbent vers la lumière ; coiffées à leur extrémité, elles ne se courbent pas, bien que la zone de courbure soit située plus bas ; couvertes seulement à la base, elles se courbent normalement : l’extrémité perçoit, la base répond, et quelque chose circule entre elles. Une extrémité coupée puis posée sur un bloc de gel, et le gel posé ensuite sur un côté d’une plantule décapitée, fait courber celle-ci à l’opposé du bloc dans l’obscurité — la substance contenue dans le gel, l’auxine, suffit. Mesuré directement, le côté à l’ombre d’une plantule éclairée renferme environ deux fois plus d’auxine que le côté éclairé. ∎

![Les expériences classiques sur la courbure des plantules vers la lumière. L’extrémité perçoit la lumière ; la zone située au-dessous effectue la courbure ; un signal — l’auxine — passe de l’une à l’autre.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g12-plant-rooted-life/fig-c1bd3d6325c8.svg)

*Les expériences classiques sur la courbure des plantules vers la lumière. L’extrémité perçoit la lumière ; la zone située au-dessous effectue la courbure ; un signal — l’auxine — passe de l’une à l’autre.*

## 28.5 Se reproduire sans se déplacer

**Proposition 28.8 (Les fleurs et leurs visiteurs).**

La *fleur* est l’organe reproducteur de la plupart des plantes terrestres : des *étamines* qui fabriquent le pollen, gamètes mâles de la plante, et un *pistil* dont les ovules renferment les gamètes femelles. Puisque aucun des deux parents ne se déplace, le pollen doit être porté d’une fleur à une autre — par le vent, chez les graminées et beaucoup d’arbres, dont les fleurs petites et ternes libèrent le pollen par millions, ou par des animaux, chez la plupart des plantes à fleurs, dont les pétales, les parfums et le nectar sont le paiement offert aux insectes, aux oiseaux et aux chauves-souris qui transportent le pollen tout en se nourrissant. Fleur et pollinisateur ont souvent évolué ensemble, chacun adapté à la forme et aux habitudes de l’autre.

**Démonstration.** *Admis à ce niveau.* ∎

**Exemple 28.9 (Des formes qui s’accordent).**

Une fleur au tube de nectar de $30\,\mathrm{cm}$ est visitée par un papillon de nuit à trompe de $30\,\mathrm{cm}$, et par rien d’autre ; une fleur rouge, sans parfum, tubulaire et ouverte le jour est une fleur d’oiseau ; une fleur pâle qui s’ouvre la nuit en répandant un parfum lourd est une fleur de papillon nocturne ; une coupe de pétales jaunes munie d’une plateforme d’atterrissage est une fleur d’abeille. La plante paie en sucre un service qu’elle ne peut rendre elle-même, et la spécialisation du pollinisateur garantit que le pollen ira à une autre fleur de la même [espèce](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/5-la-biodiversite-a-toutes-les-echelles#def-g10-biodiversity-scales-species).

**Proposition 28.10 (Fruits et dissémination).**

Après la fécondation, l’ovule devient une *graine* — un embryon muni d’une réserve de nourriture, en dormance, dans une enveloppe protectrice — et le pistil un *fruit* qui emporte les graines loin du parent : sur le vent, grâce à des ailes et des aigrettes ; par l’eau ; sur le pelage des animaux, grâce à des crochets ; et à l’intérieur des animaux, quand un fruit charnu est mangé et ses graines déposées ailleurs, intactes, avec une dose d’engrais. La graine est le seul stade mobile de la plante et son seul moyen d’attendre : elle peut voyager des kilomètres et dormir des années.

**Démonstration.** *Admis à ce niveau.* ∎

**Méthode 28.11 (Lire une adaptation à la vie fixée).**

Pour tout trait d’une plante, se demander :

1. À quel besoin d’un organisme fixé répond-il — capter la lumière ou le dioxyde de carbone, absorber l’eau, transporter, défendre, orienter, disséminer le pollen ou les graines ?
2. Quelle surface, quelle structure ou quelle substance emploie-t-il, et à quel coût (eau perdue par les [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) , énergie dépensée en nectar ou en toxines) ?
3. Met-il en jeu un autre organisme (pollinisateur, disséminateur, champignon des racines, herbivore), et qu’y gagne chaque partenaire ?
4. Est-il construit une fois pour toutes (écorce, épines) ou produit à la demande (une toxine après une attaque, une courbure vers la lumière) ?

**Remarque 28.12 (La moitié du vivant, immobile).**

Les plantes forment l’essentiel de la masse vivante de la Terre et nourrissent presque tout le reste. Les chapitres sur la [photosynthèse](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/4-le-metabolisme-cellulaire#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) et la respiration qui suivent décrivent leur chimie ; celui-ci a décrit le corps qui la fait tourner : un point fixe d’où des surfaces se déploient dans le sol et dans l’air, où des sèves circulent sans pompe, où la chimie remplace la fuite, la croissance remplace le déplacement, et où des animaux sont engagés pour voyager à sa place.

## 28.6 Exercices

**Exercice 28.1 ★.**

Nommer les deux appareils d’une plante à fleurs et la surface d’échange de chacun.

**Solution de Exercice 28.1.**

L’appareil racinaire, dont les [poils absorbants](#prop-g12-plant-rooted-life-surfaces) présentent une vaste surface au sol, et l’appareil aérien, dont les feuilles présentent une vaste surface à la lumière et à l’air.

**Exercice 28.2 ★.**

Qu’est-ce qu’un [stomate](#def-g12-plant-rooted-life-stomata), que passe-t-il par lui dans chaque sens, et quand est-il ouvert ?

**Solution de Exercice 28.2.**

Un pore de l’épiderme de la feuille, bordé par deux [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) de garde. Le dioxyde de carbone entre, la vapeur d’eau (et l’oxygène) sort. Ouvert à la lumière, fermé la nuit et à la sécheresse.

**Exercice 28.3 ★.**

Distinguer la sève brute de la sève élaborée : contenu, tubes, sens, force motrice.

**Solution de Exercice 28.3.**

Sève brute : eau et ions minéraux, dans le [xylème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps), des racines vers les feuilles, tirée par la transpiration. Sève élaborée : eau et sucres, dans le [phloème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps), des feuilles vers les organes qui utilisent ou stockent le sucre, dans un sens comme dans l’autre, poussée par la pression des [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) chargées de sucre.

**Exercice 28.4 ★.**

Donner deux défenses structurales et deux défenses chimiques des plantes.

**Solution de Exercice 28.4.**

Structurales : cuticule et écorce, épines (également poils urticants, silice, [parois cellulaires](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-organelle)). Chimiques : tanins, alcaloïdes (également toxines, résines, latex).

**Exercice 28.5 ★.**

Qu’est-ce qu’un [tropisme](#prop-g12-plant-rooted-life-tropisms) ? Quelle [hormone](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/20-le-controle-hormonal-de-la-reproduction#def-g11-hormones-and-reproduction-hormone) commande la courbure d’une tige vers la lumière, et où est-elle fabriquée ?

**Solution de Exercice 28.5.**

Une réponse de croissance orientée par un stimulus (lumière, pesanteur, eau). L’auxine, fabriquée dans l’extrémité en croissance de la tige.

**Exercice 28.6 ★★.**

Une feuille de $40\,\mathrm{cm}^{2}$ porte 200 [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) par millimètre carré sur sa face inférieure. Combien de [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) possède-t-elle ? Et un arbre de 200 000 feuilles ?

**Solution de Exercice 28.6.**

$40\,\mathrm{cm}^{2} = 4000\,\mathrm{mm}^{2}$ : $4000 \times 200 = 8 \times 10^{5}$ [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) par feuille ; $1.6 \times 10^{11}$ sur l’arbre.

**Exercice 28.7 ★★.**

D’après la figure de la journée d’été, à quelle heure la transpiration est-elle la plus forte, et pourquoi fléchit-elle au milieu de l’après-midi alors que la lumière ne fléchit pas ?

**Solution de Exercice 28.7.**

Autour de midi et en début d’après-midi. Dans la chaleur de l’après-midi, les [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) de garde ferment en partie les [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) pour limiter la perte d’eau, et la transpiration suit l’ouverture, non la lumière.

**Exercice 28.8 ★★.**

Un anneau d’écorce est retiré autour d’un tronc au printemps. Prévoir ce qu’il advient des feuilles, des racines et de l’écorce juste au-dessus de l’anneau au cours des mois suivants.

**Solution de Exercice 28.8.**

Les feuilles restent vertes et alimentées en eau (le [xylème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps), à l’intérieur du bois, est intact). Les racines, coupées du sucre des feuilles, épuisent leurs réserves en quelques mois et meurent, et l’arbre avec elles. Juste au-dessus de l’anneau, l’écorce se renfle du sucre qui ne peut plus passer.

**Exercice 28.9 ★★.**

Dans la figure des plantules, expliquer ce que chacune des quatre expériences retient ou écarte, et pourquoi les quatre sont nécessaires.

**Solution de Exercice 28.9.**

Intacte : la réponse existe. Extrémité coiffée : c’est l’extrémité qui perçoit la lumière. Base couverte : la base n’a pas besoin d’être éclairée pour se courber — elle répond à un signal, non à la lumière. Extrémité ôtée : l’extrémité est nécessaire ; le signal vient d’elle. Ensemble, ces expériences séparent la perception (extrémité) de la réponse (base) et montrent que quelque chose circule entre les deux.

**Exercice 28.10 ★★.**

Une plante élève chaque jour $300\,\mathrm{L}$ d’eau jusqu’à ses feuilles sans y dépenser d’énergie. Expliquer d’où vient l’énergie.

**Solution de Exercice 28.10.**

Du soleil : l’évaporation de l’eau à la surface des feuilles, entraînée par la chaleur solaire et l’air sec, tire vers le haut la colonne d’eau continue du [xylème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps). La plante fournit les tubes et les [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) ouverts, non l’énergie.

**Exercice 28.11 ★★.**

Comparer sur quatre points une fleur pollinisée par le vent et une fleur pollinisée par les insectes, et expliquer chaque différence par le transporteur.

**Solution de Exercice 28.11.**

Fleur de vent : petite, terne, sans parfum, sans nectar, d’énormes quantités de pollen léger, des stigmates plumeux — le vent est aveugle et gratuit, la plante mise donc sur la quantité. Fleur d’insecte : grande, colorée, parfumée, nectarifère, un pollen collant en quantité modeste — le transporteur doit être attiré et payé, et il livre le pollen avec précision.

**Exercice 28.12 ★★★.**

Une plante ferme ses [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) pendant une sécheresse. Expliquer ce qu’elle y gagne, ce qu’elle y perd, et pourquoi une longue sécheresse la tue alors même qu’elle a cessé de perdre de l’eau.

**Solution de Exercice 28.12.**

Elle y gagne de l’eau, gardant ses [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) turgescentes et vivantes ; elle y perd l’entrée du dioxyde de carbone, donc la [photosynthèse](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/4-le-metabolisme-cellulaire#def-g10-cell-metabolism-autotrophy), et le refroidissement que procure la transpiration. [Stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) fermés signifie aucun sucre fabriqué : la plante vit sur ses réserves, et une longue sécheresse l’affame avant de la dessécher.

**Exercice 28.13 ★★★.**

La caféine est toxique pour les insectes aux doses présentes dans une feuille de caféier, mais elle n’est présente qu’au dixième de cette dose dans le nectar, où elle améliore le souvenir que les abeilles gardent de la fleur. Lire ce fait avec la [Méthode 28.11](#met-g12-plant-rooted-life-read) : que fait la même molécule aux deux endroits ?

**Solution de Exercice 28.13.**

Dans la feuille, une défense : une toxine contre les herbivores, incorporée au tissu. Dans le nectar, un recrutement : une faible dose qui fait que le pollinisateur se souvient et revient, payée en même temps que le sucre. Une seule substance, deux besoins, dosée selon le lieu.

**Exercice 28.14 ★★★.**

Un papillon de nuit à trompe de $30\,\mathrm{cm}$ est le seul pollinisateur d’une fleur au tube de nectar de $30\,\mathrm{cm}$. Expliquer comment un tel accord peut évoluer étape par étape, et ce que risque chaque partenaire si l’autre disparaît.

**Solution de Exercice 28.14.**

Les fleurs au tube un peu plus long ne sont pollinisées que par les papillons qui en atteignent le fond, si bien que leur pollen va à des fleurs de leur propre [espèce](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/5-la-biodiversite-a-toutes-les-echelles#def-g10-biodiversity-scales-species) ; les papillons à trompe un peu plus longue obtiennent un nectar que les autres n’atteignent pas ; chaque petit avantage est sélectionné, et tube et trompe s’allongent ensemble au fil de nombreuses générations. Si le papillon disparaît, la fleur ne fait pas de graines ; si la fleur disparaît, le papillon perd sa seule nourriture.

**Exercice 28.15 ★★★.**

« Une plante est un organisme passif. » Réécrire correctement cette phrase en un paragraphe, avec un exemple de perception, un de réponse, un de défense et un de recrutement.

**Solution de Exercice 28.15.**

Une plante perçoit la lumière par l’extrémité de ses tiges et la pesanteur par ses racines ; elle répond en croissant vers l’une et le long de l’autre ; elle se défend par son écorce et ses épines, et fabrique des toxines et des bloqueurs de digestion quelques heures après une attaque ; et elle recrute des insectes pour porter son pollen, des oiseaux pour porter ses graines et des guêpes pour tuer ses chenilles, en payant de nectar, de fruit et de parfum. Elle agit sans se déplacer.

## 28.7 Problème : la journée d’été d’un chêne

**Problème 28.1.**

Problème du week-end — les échanges d’un arbre mis en comptes : feuilles et stomates dénombrés, eau élevée et sucre fabriqué, livraisons du phloème, et graines envoyées au loin

Un chêne adulte porte 250 000 feuilles de $25\,\mathrm{cm}^{2}$ chacune. Ses faces foliaires inférieures portent 250 [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) par millimètre carré. Par une journée d’été, chaque mètre carré de feuille transpire $0.6\,\mathrm{L}$ d’eau et fixe $8\,\mathrm{g}$ de dioxyde de carbone en sucre. Les feuilles sont faites à 90% d’eau ; la [photosynthèse](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/4-le-metabolisme-cellulaire#def-g10-cell-metabolism-autotrophy) consomme $1\,\mathrm{g}$ d’eau par $1.6\,\mathrm{g}$ de sucre fabriqué.

**Partie I — Les surfaces.**

1. Calculer la surface foliaire totale du chêne, en mètres carrés.
2. Calculer le nombre de [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) de l’arbre.
3. Le houppier de l’arbre couvre $150\,\mathrm{m}^{2}$ de sol. Combien de mètres carrés de feuille sont empilés au-dessus de chaque mètre carré de sol ?
4. Les [poils absorbants](#prop-g12-plant-rooted-life-surfaces) d’un tel arbre présentent au sol environ $1000\,\mathrm{m}^{2}$ . Comparer avec les feuilles et expliquer pourquoi les deux surfaces sont du même ordre.
5. Pourquoi la surface foliaire doit-elle être étalée en couche mince et empilée, plutôt que concentrée en un seul organe épais ?

**Partie II — L’eau.**

6. Calculer le volume d’eau que le chêne transpire dans la journée.
7. Calculer la masse de sucre fabriquée, et la masse d’eau employée à la fabriquer. Quelle fraction de l’eau transpirée cela représente-t-il ?
8. Expliquer pourquoi l’arbre ne peut pas garder le reste : que se passerait-il s’il fermait ses [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) pour l’économiser ?
9. L’eau monte de $20\,\mathrm{m}$ dans le [xylème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps) . Qu’est-ce qui fournit l’énergie, et qu’aurait coûté à l’arbre une pompe qui lui soit propre ?
10. Par un après-midi chaud et sec, la transpiration tombe au tiers alors que la lumière est à son maximum. Qu’a fait l’arbre, et que cela lui coûte-t-il en sucre ?

**Partie III — Le sucre.** Les racines, le tronc et les pousses en croissance du chêne consomment $2\,\mathrm{kg}$ de sucre par jour en respiration et en croissance ; les glands en prennent $0.5\,\mathrm{kg}$ de plus pendant leur saison.

11. Calculer le sucre fabriqué dans la journée et la fraction livrée aux racines, au tronc et aux pousses, puis aux glands.
12. Quel tissu transporte le sucre, et depuis quoi vers quoi ?
13. Que devient le sucre excédentaire, et où peut-on le retrouver au printemps suivant ?
14. Un anneau d’écorce est coupé en juin. Lesquels des nombres de la question 11 changent, et comment ?
15. Expliquer pourquoi un arbre qui perd en mai la moitié de ses feuilles au profit des chenilles peut encore produire des glands, si la saison est bonne.

**Partie IV — Envoyer la génération suivante.** Le chêne est pollinisé par le vent et produit, une bonne année, 10 000 glands ; les geais en emportent et en enterrent environ 3000, dont ils mangent plus tard la plupart ; les écureuils et les souris mangent presque tout le reste.

16. Énumérer trois traits que vous attendez des fleurs du chêne, d’après sa pollinisation par le vent.
17. Pourquoi l’arbre « paie-t-il » les geais avec des glands qu’il va perdre, plutôt que de laisser tomber ses glands sous lui-même ?
18. Si un geai oublie 5% des glands qu’il enterre et qu’un gland enterré sur 50 devient un jeune plant, combien de jeunes plants la récolte de l’année donne-t-elle ?
19. Le chêne vit 300 ans et doit être remplacé par un seul arbre adulte. Comparer avec votre réponse précédente et expliquer pourquoi ces nombres se tiennent.
20. Énoncer le résultat : la surface foliaire du chêne et son nombre de [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) , les litres qu’il élève en une journée pour les kilogrammes de sucre qu’il fabrique, et les deux agents qui se déplacent à sa place.

**Solution de Problème 28.1.**

**1.** $250\,000 \times 25\,\mathrm{cm}^{2} = 6.25 \times 10^{6}\,
\mathrm{cm}^{2} = 625\,\mathrm{m}^{2}$.

**2.** $625\,\mathrm{m}^{2} = 6.25 \times 10^{8}\,\mathrm{mm}^{2}$ ; $\times 250
\approx 1.6 \times 10^{11}$ [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata).

**3.** $625/150 \approx 4$ mètres carrés de feuille par mètre carré de sol.

**4.** Environ $1000\,\mathrm{m}^{2}$ de [poils absorbants](#prop-g12-plant-rooted-life-surfaces) contre $625\,\mathrm{m}^{2}$ de feuilles : c’est comparable. Les deux sont des surfaces d’échange dimensionnées sur les mêmes flux — l’eau que les feuilles perdent doit être absorbée par les racines.

**5.** La lumière est absorbée en une fraction de millimètre de tissu, et le dioxyde de carbone ne diffuse que sur de courtes distances : un organe épais laisserait la plupart de ses [cellules](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) dans le noir et affamées. Des feuilles minces et empilées placent chaque [cellule](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/2-la-cellule-unite-commune-du-vivant#def-g10-cells-common-unit-cell) près de la lumière et de l’air.

**6.** $625 \times 0.6 = 375\,\mathrm{L}$.

**7.** $625 \times 8 = 5\,\mathrm{kg}$ de dioxyde de carbone, donnant environ $5/1.47 \approx 3.4\,\mathrm{kg}$ de sucre (ou plus simplement : le sucre fabriqué à partir de $5\,\mathrm{kg}$ de $\mathrm{CO_2}$ vaut environ $3.4\,\mathrm{kg}$) ; eau employée $3.4/1.6 \approx 2.1\,\mathrm{kg}$ : environ 0.6% des $375\,\mathrm{L}$ transpirés.

**8.** Le dioxyde de carbone entre par les mêmes [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) ouverts qui laissent sortir l’eau ; les fermer arrête la [photosynthèse](https://one-course.com/books/biology/2/fr/chapter/4-le-metabolisme-cellulaire#def-g10-cell-metabolism-autotrophy). L’eau est le prix du sucre.

**9.** Le soleil, qui évapore l’eau au niveau des feuilles. Élever $375\,\mathrm{kg}$ de $20\,\mathrm{m}$ représente environ $75\,\mathrm{kJ}$ de travail — peu de chose en soi, mais une pompe biologique exigerait des tissus, de l’ATP et un entretien que l’arbre n’a pas à construire.

**10.** Il a fermé en partie ses [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) contre la chaleur sèche ; l’entrée de dioxyde de carbone et la production de sucre baissent dans une proportion voisine — quelque $2\,\mathrm{kg}$ de sucre perdus au cours de l’après-midi.

**11.** Environ $3.4\,\mathrm{kg}$ fabriqués ; $2\,\mathrm{kg}$ (60%) aux racines, au tronc et aux pousses, $0.5\,\mathrm{kg}$ (15%) aux glands.

**12.** Le [phloème](#prop-g12-plant-rooted-life-saps), des feuilles (la source) vers les racines, le tronc, les pousses et les glands (les puits).

**13.** Mis en réserve sous forme d’amidon dans le tronc et les racines ; au printemps suivant, il est reconverti en sucre pour bâtir les nouvelles feuilles avant qu’elles ne puissent se nourrir elles-mêmes.

**14.** Le sucre atteint encore les pousses et les glands situés au-dessus de l’anneau ; les racines et le bas du tronc n’en reçoivent plus : leur part de $2\,\mathrm{kg}$ se réduit à ce qui avait été mis en réserve, et ils meurent de faim au fil de la saison.

**15.** Les feuilles restantes continuent de fabriquer du sucre, l’amidon mis en réserve dans le tronc et les racines comble le manque, et l’arbre peut sortir de nouvelles feuilles à partir de ses nombreux points de croissance ; les glands sont un puits que l’arbre peut encore remplir si le sucre de l’été suffit.

**16.** De petites fleurs verdâtres, sans pétales, sans parfum ni nectar, pendant en chatons qui libèrent des nuages de pollen léger ; de grands stigmates plumeux pour le capter.

**17.** Les glands tombés sous le parent poussent, s’ils poussent, à son ombre et le concurrencent ; un geai les emporte à des centaines de mètres et les enterre à la bonne profondeur. En perdre la plupart est le prix à payer pour en bien placer quelques-uns.

**18.** $3000 \times 0.05 = 150$ glands oubliés ; $150/50 = 3$ jeunes plants.

**19.** Trois jeunes plants par an sur quelques décennies de bonnes récoltes donnent peut-être une centaine de jeunes plants dans la vie de l’arbre, dont un seul doit atteindre l’âge adulte. Les nombres sont grands parce que presque toutes les graines et presque tous les jeunes plants sont perdus.

**20.** $625\,\mathrm{m}^{2}$ de feuilles et quelque $1.6 \times 10^{11}$ [stomates](#def-g12-plant-rooted-life-stomata) ; environ $375\,\mathrm{L}$ élevés en une journée pour $3.4\,\mathrm{kg}$ de sucre ; le vent pour son pollen et le geai pour ses glands.