Comment les plantes survivent-elles dans le désert?
Gouttelettes d’eau sur des feuilles succulentes (4639459, Pixabay)
Gouttelettes d’eau sur des feuilles succulentes (4639459, Pixabay)
Quels sont les liens avec mon programme d'études?
Durant la photosynthèse, les plantes échangent des gaz et de l’eau avec l’environnement. Certaines cellules végétales ont évolué pour faire ce travail.
Prends une minute et imagine que tu vis dans le désert du Sahara. Pas dans une maison ni dans une tente, mais dehors, exposé au soleil, au sable et aux vautours. Maintenant, imagine que la seule eau à laquelle tu aies accès dans ton oasis est l’eau de pluie. La plupart des régions du Sahara reçoivent moins de deux centimètres de pluie par année. Serais-tu inquiet de ne pas recevoir assez d’eau? C’est certain! Que ferais-tu pour ne pas risquer de te déshydrater?
Voyons comment font les plantes pour survivre dans un tel environnement. Cela nous donnera quelques idées!
Qu’est-ce que l’épiderme et à quoi sert-il?
Les corps des plantes et des animaux se composent de nombreuses couches de cellules. La couche extérieure est l’épiderme. Chez les humains et les animaux, l’épiderme est la peau. L’épiderme d’une plante est très important parce qu’il la protège de beaucoup de choses :
- la déshydratation (le fait de se dessécher)
- les rayons ultraviolets (UV)
- les particules étrangères comme les virus
- les insectes
- bien d’autres choses qui peuvent faire mal à la plante
Qu’est-ce que la cuticule d’une plante?
La protection dont nous venons de parler est principalement assurée par la cuticule, une sorte de couche cireuse sur l’épiderme. Elle couvre les parties de la plante exposées à l’air.
La cuticule contient des polymères : la cutine et la cutane. Elle contient aussi plusieurs types de cire. Ces matériaux sont hydrophobes, ce qui signifie littéralement qu’ils ont « peur de l’eau ». Les matériaux hydrophobes rendent la cuticule imperméable, et cela est très utile parce qu’ainsi l’eau ne peut pas s’évaporer de la plante.
Qu’est-ce qu’un stomate et à quoi sert-il?
Comme tous les organismes vivants, les plantes ont besoin de cellules qui leur permettent d’échanger des gaz avec l’environnement. Les humains inspirent de l’oxygène et expirent du dioxyde de carbone par un processus qui s’appelle la respiration. Les plantes font le contraire : elles rejettent de l’oxygène et absorbent le dioxyde de carbone au moyen d’un processus appelé photosynthèse. Contrairement aux animaux, les plantes n’ont pas de gueule ou de bouche pour respirer. Leur épiderme contient plutôt de petites ouvertures appelées stomates. Chaque stomate est entouré de cellules dites « de garde » qui ouvrent ou ferment le stomate. Ces cellules laissent les gaz et l’eau entrer dans la plante ou en sortir, selon ses besoins.
Selon les espèces, les stomates peuvent se trouver à différents endroits de la plante. Le résultat, c’est que chaque espèce a sa propre structure. Quand des plantes meurent dans une région très rocheuse, cette structure peut rester fossilisée dans la roche. Les paléobotanistes, des scientifiques qui étudient les fossiles végétaux, se servent de ces structures fossilisées pour identifier et classifier des plantes mortes depuis très longtemps.
Le savais-tu?
Les empreintes digitales humaines sont uniques et propres à chaque personne. Certaines plantes ont aussi des empreintes propres à elles, mais en général, les empreintes sont partagées par tout le taxon (ou groupe) de plantes.
Récapitulons!
L’évolution de la cuticule est l’une des adaptations les plus importantes chez la plante. Toutes les plantes terrestres, et pas seulement celles des régions désertiques, partagent les caractéristiques que nous avons décrites. Mais tu comprends certainement pourquoi ces caractéristiques sont particulièrement utiles aux plantes du désert!
Et maintenant, revenons à toi. Si tu vivais dans le désert, que ferais-tu pour rester hydraté? Tu pourrais te couvrir de cire d’oreille. Ce serait drôle, non?
Heureusement pour nous, nous avons la capacité de penser et de nous déplacer. C’est donc beaucoup plus facile pour nous de trouver de l’eau quand nous en avons besoin!
Points de départ
- Quand sait-on qu’une plante a besoin d’eau?
- As-tu déjà touché une plante dont les feuilles paraissaient couvertes de cire? Quelle sorte de plante était-ce? Quel est l’environnement naturel de cette plante?
- Comment fais-tu pour ne pas être mouillé quand tu sors et qu’il pleut dehors? Quels sont les meilleurs matériaux pour te protéger de la pluie? As-tu déjà porté des vêtements qui te permettaient de rester sec tout en laissant s’échapper ta transpiration? De quelle sorte de matériau étaient-ils faits?
- Pourquoi les biologistes utilisent-ils les stomates pour identifier les plantes? De quels autres outils et techniques se servent-ils pour classifier les plantes?
- Si la Terre se réchauffe sous l’effet des changements climatiques causés par une augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère, quel pourra être l’effet de ce réchauffement sur la structure et la fonction des feuilles?
- À quoi sert la cuticule des feuilles?
- Compare la fonction de l’épiderme et de la cuticule d’une feuille avec la fonction de la peau humaine. Qu’y a-t-il de similaire, et de différent?
- Quel rôle jouent les stomates dans la photosynthèse? Quelles conditions faut-il pour qu’un stomate s’ouvre et se ferme?
- De quelle manière les stomates ont-ils aidé les premières plantes terrestres à survivre?
- Comment et quand les scientifiques ont-ils découvert les stomates?
- Cet article et les ressources qui l’accompagnent pourraient aider à l’enseignement et à l’apprentissage des notions relatives aux structures et aux fonctions des plantes, en particulier la structure de la feuille. Les concepts présentés couvrent : les cellules de la feuille, l’épiderme et la cuticule, ainsi que les processus d’échanges gazeux et la photosynthèse.
- Avant de faire lire l’article aux élèves, l’enseignant ou enseignante pourrait leur demander d’aller ramasser des échantillons de feuilles fraîches appartenant à des plantes d’intérieur ou d’extérieur, à la maison ou dans le quartier. Les élèves pourraient travailler en petits groupes et donner des descriptions détaillées de chaque échantillon de feuille, sans oublier de parler de l’apparence de la feuille et de la sensation qu’on a quand on la touche.
- Les élèves pourraient lire cet article et la fiche d’information Cellules spécialisées du système de feuilles du site TomatosphèreMC.
- Les élèves pourraient observer des stomates et comparer les structures stomatiques de différentes feuilles en participant à l’enquête Où se produit l’échange gazeux chez les plantes? (sur le site TomatosphèreMC de Parlons sciences).
- Comme activité de prolongement scientifique, les élèves pourraient examiner des lames préparées de coupes transversales de feuilles et identifier, dessiner et nommer ce qu’ils observent.
Faire des liens
- Quand sait-on qu’une plante a besoin d’eau?
- As-tu déjà touché une plante dont les feuilles paraissaient couvertes de cire? Quelle sorte de plante était-ce? Quel est l’environnement naturel de cette plante?
- Comment fais-tu pour ne pas être mouillé quand tu sors et qu’il pleut dehors? Quels sont les meilleurs matériaux pour te protéger de la pluie? As-tu déjà porté des vêtements qui te permettaient de rester sec tout en laissant s’échapper ta transpiration? De quelle sorte de matériau étaient-ils faits?
Liens entre les sciences, la technologie, la société et l’environnement
- Pourquoi les biologistes utilisent-ils les stomates pour identifier les plantes? De quels autres outils et techniques se servent-ils pour classifier les plantes?
- Si la Terre se réchauffe sous l’effet des changements climatiques causés par une augmentation du dioxyde de carbone dans l’atmosphère, quel pourra être l’effet de ce réchauffement sur la structure et la fonction des feuilles?
Explorer les concepts
- À quoi sert la cuticule des feuilles?
- Compare la fonction de l’épiderme et de la cuticule d’une feuille avec la fonction de la peau humaine. Qu’y a-t-il de similaire, et de différent?
- Quel rôle jouent les stomates dans la photosynthèse? Quelles conditions faut-il pour qu’un stomate s’ouvre et se ferme?
- De quelle manière les stomates ont-ils aidé les premières plantes terrestres à survivre?
La nature de la science et de la technologie
- Comment et quand les scientifiques ont-ils découvert les stomates?
Suggestions pour les enseignants
- Cet article et les ressources qui l’accompagnent pourraient aider à l’enseignement et à l’apprentissage des notions relatives aux structures et aux fonctions des plantes, en particulier la structure de la feuille. Les concepts présentés couvrent : les cellules de la feuille, l’épiderme et la cuticule, ainsi que les processus d’échanges gazeux et la photosynthèse.
- Avant de faire lire l’article aux élèves, l’enseignant ou enseignante pourrait leur demander d’aller ramasser des échantillons de feuilles fraîches appartenant à des plantes d’intérieur ou d’extérieur, à la maison ou dans le quartier. Les élèves pourraient travailler en petits groupes et donner des descriptions détaillées de chaque échantillon de feuille, sans oublier de parler de l’apparence de la feuille et de la sensation qu’on a quand on la touche.
- Les élèves pourraient lire cet article et la fiche d’information Cellules spécialisées du système de feuilles du site TomatosphèreMC.
- Les élèves pourraient observer des stomates et comparer les structures stomatiques de différentes feuilles en participant à l’enquête Où se produit l’échange gazeux chez les plantes? (sur le site TomatosphèreMC de Parlons sciences).
- Comme activité de prolongement scientifique, les élèves pourraient examiner des lames préparées de coupes transversales de feuilles et identifier, dessiner et nommer ce qu’ils observent.
En savoir plus
Observation de stomates - Planète Vie
Ayant une animation Flash montrant un zoom sur un stomat.