2.3. Vie des plantes et la formation du sol

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I. La multiplication végétative, l'envahissement du milieu

Les plantules vont devenir des plantes adultes. Elles commenceront ensuite à se multiplier pour envahir le milieu. Les graines et les spores jouent un rôle dans cette multiplication, mais d'autres mécanismes sont également utilisés par les végétaux pour se multiplier. La multiplication végétative est naturelle et s'observe sur les plantes vivaces (qui peuvent vivre plusieurs saisons).  La multiplication végétative crée des clones. C'est donc une technique de clonage "naturelle".

Quelques exemples de mécanismes de multiplication végétative :

Les stolons

Le stolon est une tige qui rampe sur le sol. Elle ne porte pas de feuilles en règle générale.  Sur cette tige qui se développe à l'horizontal le long du sol, une jeune plante va se développer et s'enraciner dans le sol. Le stolon disparait quand la nouvelle plante grandit. Ci-contre, des fraisiers et en rouge, les stolons qui ont donnés naissances à de nouvelles plantes, identiques à la plante mère. (crédit photo - CC | Frank Vincentz)

Les rhizomes
	Les rhizomes sont des racines qui poussent dans le sol à l'horizontal. Sur ces rhizomes, de nouvelles plantes apparaissent et sortent du sol.

Les tubercules

Certaines plantes forment des tubercules, qui sont des tiges souterraines modifiées qui grossissent et stockent des réserves nutritives. Ces tubercules sont capables de produire de nouvelles plantes. C'est le cas des pommes de terre. Lorsqu'on plante un tubercule dans le sol, une plante se développe. Après plusieurs mois, de nouveaux tubercules se forment dans le sol. Ces tubercules peuvent à leur tour donner naissance à de nouvelles plantes.

Les bulbes

Les bulbes sont également des tiges modifiées, elles permettent de stocker des réserves nutritives pour les plantes qui ont une période de dormance. Le développement de ces plantes s'arrêtent et elles attendent des conditions favorables pour se redévelopper grâce aux substances stockées dans les bulbes. Les bulbes peuvent se fractionner et donner naissance à des petits bulbes, qui sont à l'origine d'une nouvelle plante.

Plante vivace : plante qui vit plusieurs années. Plante annuelle : plante dont la vie ne dure qu'une année au plus. Multiplication végétative : multiplication d'une plante par l'intervention de racines, rhizomes, ou autres organes spécialisés capables de donner un clone. (Pas de fécondation !) Clone : individu provenant de la reproduction asexuée d'un individu unique et qui lui est en tous points identiques.

fin de l'information sur la multiplication végétative

II. De la plantule à l'arbre ... Que mange une plante ?

II.1. La germination

Nous avons mis en évidence les conditions nécessaires à la germination. A savoir : une température tempérée et la présence d'eau. Lors de la germination la présence d'un sol et de lumière n'est pas nécessaire? Toute fois, une plante ne pourra se développer correctement en l'absence de lumière et d'un sol.

II.2. L'expérience de Van Helmont

Un chimiste, Van Helmont, a voulu mettre en évidence la nourriture consommée par les végétaux. Il croyait que les végétaux tiraient leur nourriture du sol. Il a alors réalisé une expérience. Il a peser un pot rempli de terre dans lequel il a planté une branche de saule. Quelques années plus tard, Van Helmont va repeser le pot et l'arbre qui s'est développé à partir de la branche.  La technique de multiplication végétative qui permet d'obtenir un nouvel individu à partir d'un morceau (branche, feuille, bourgeon, ...) d'une plante mère s'appelle le bouturage.

La seule chose que Van Helmont apportait à l'arbre était de l'eau, tantôt distillée, tantôt de l'eau de pluie. Les végétaux tireraient-ils leur nourriture de l'eau ?

II.3. Vérifions le rôle de l'eau.

Plaçons un jeune plant de maïs dans de l'eau distillée et un autre dans de l'eau de pluie et de l'engrais.

Seule la plante placée dans l'eau de pluie et l'engrais continue sa croissance normalement. Ce n'est donc pas l'eau seule qui est responsable de la croissance de la plante, c'est ce qu'elle contient. Au contact de l'eau, le sol va libérer des substances chimiques qui serviront de nourriture à la plante. Ce sont ces éléments chimiques qui se retrouvent dans les engrais. Ainsi, sur l'île de Surtsey, les substances chimiques nécessaire au développement des végétaux sont en partie contenue dans la lave solidifiée qui constitue le milieu solide. C'est grâce à l'action de l'eau et des premiers végétaux que ces substances chimiques seront extraites de la roche. Seul un élément indispensable à la croissance des végétaux était absent sur l'île, il s'agit de l'azote (N). Il a été apporté par les déjections des oiseaux qui passaient sur l'île. Grâce à cette combinaison de substances nutritives, des végétaux ont pu coloniser l'île et l'envahir. Ce sont les tout premiers végétaux et les premières formes de vie qui ont extrait les substances minérales nécessaire au développement d'autres plantes en formant un sol.

III. La formation du sol.

Au départ, cette île était un désert noire, sans aucune vie. Surtsey est une île volcanique, la roche qui la compose est donc issue du refroidissement de la lave. Cette roche contient une grand nombre de substances chimiques qui peuvent servir de nourriture pour les végétaux. Encore faut il que cette nourriture puisse être extraite de la roche !

Pour rappel :

Le milieu solide, (la lithosphère) est constitué de deux parties : le sol, qui est la partie superficielle (la plus proche de la surface) qui est composé de matière organique (feuilles mortes, matière en décomposition) et de particules provenant de la dégradation du sous-sol (sables, argiles, ...). Le sous-sol est composé de roches compactes (appelées roches mères). La différence essentielle entre sol et sous-sol est que le sol est capable d'accueillir des vivants alors que le sous-sol (partie compacte) n'accueille pas de vivants (sauf dans le cas des grottes, mais la roche n'est pas compacte !)

Attardons-nous maintenant sur la composition et la formation du sol. Le sol est organisés en plusieurs parties, ces parties possèdent chacune des caractéristiques et sont appelées horizon.

Au départ, seul une roche compacte est  présente. Sous l'action du vent, de la pluie, de la différence de température et des marées, la roche va être dégradée, érodée. Elle va se transformer en fragments plus petits.

Ensuite, les premières formes de vies apparaissent, les décomposeurs (des bactéries et des champignons), attaquent à leur tour la roche et continue sa désagrégation. Les premiers végétaux apparaissent et leur racine s'infiltre dans les failles, elles grossissent et attaque à leur tour la roche mère et les petits fragments. Les racines ont à la fois une action mécanique et chimique. Elles émettent des substances chimiques qui décomposent la roche.

Les végétaux perdent également des feuilles et meurent, toute cette matière organique s'accumule et est décomposée par les décomposeurs en humus. L'humus est riche en élément nutritif et constitue un milieu propice au développement de nouveaux végétaux? de nouveaux végétaux font ainsi leur apparition et s'enracinent dans le sol ainsi formé.

Le sol se compose de la litière, qui est la partie superficielle accueillant les plantes et les débris organiques. Juste en dessous, se trouve l'humus et ensuite une autre partie mêlant matière organique et roches désagrégée. Le sol se termine au niveau du contact avec la roche mère compacte. La profondeur d'un sol est très variable, de quelques millimètres à plusieurs mètres.

Sur l'île de Surtsey, au départ, il n'y avait pas de sol, après 40 ans, un sol de 5 cm s'est formé, permettant à d'autres végétaux de coloniser l'île et de s'y développer.

Les différents stades de décomposition d'une litière composée de feuilles de platane. (janvier à mars)

(CC) |Lambiot

IV. Les végétaux, premiers colonisateurs de la terre ferme ...

Si les végétaux sont si importants, c'est aussi parce qu'ils on joué un rôle de colonisateur encore bien plus important que dans le cas de Surtsey. il y a environ 570 millions d'années, la vie n'existait pas sur les continents et seuls les océans étaient peuplés par les êtres vivants (algues, méduses, éponges ...). Les premiers vivants à avoir coloniser la terre ferme sont les végétaux. Les premières plantes sans fleurs (sporophytes, qui se reproduisent en émettant des spores) sont apparues il y a 430 millions d'années, plus tard vers 300 millions d'années, ce sont les premières plantes à fleurs qui sont apparues sur les continents.

Les végétaux colonisent une nouveau milieu selon un ordre précis : d'abord les plantes sans fleurs, ensuite les plantes avec fleurs.  Il n'est pas rare de voir des espèces exotiques dans des milieux inadaptés, différent de leur milieu de vie originelle. C'est l'homme de part son action, ses plantations qui modifie et influence le peuplement des milieux par les végétaux et les vivants. C'est pourquoi, l'île de Surtsey, entièrement préservée de l'action de l'homme.

 

Au terme de ce thème, tu dois être capable de :

Expliquer comment les végétaux colonisent un milieu. Mettre en évidence le rôle des végétaux dans la formation des sols. Décrire une expérience permettant de mettre en évidence les conditions nécessaires à la germination d'une graine. Expliquer la présence de ruches dans les vergers d'arbres fruitiers. Distinguer les différentes parties d'un végétal et d'une fleur. Citer des agents pollinisateurs Citer les moyens mis en œuvres par les plantes pour envahir un espace colonisé. Montrer comment les graines/fruits sont adaptés à la dissémination. Définir : pollinisation, spore, graine, grain de pollen, pistil, étamine, multiplication végétative. Comparer la multiplication végétative et la formation de graines/spores. Expliquer comment s'est formé le sol de l'île de Surtsey. Analyser l'expérience de Van Helmont et celle de l'eau avec engrais pour expliquer les besoins d'une plante. Donner le rôle des différentes parties d'une graine et d'une fleur. Donner un exemple d'intervention de l'Homme dans le peuplement végétal d'un milieu. Expliquer pourquoi les abeilles sont utiles à l'Homme, et pourquoi il faut les protéger des insecticides.