Les plantes chlorophylliennes réalisent des échanges gazeux avec le milieu extérieur (CO2, O2, vapeur d’eau) au niveau des feuilles, indispensables à la photosynthèse et à la production de matière organique.
Les stomates : sites des échanges gazeux
Un stomate est constitué de deux cellules de garde encadrant un orifice (ostiole). En se gonflant ou se dégonflant, les cellules de garde font varier l’ouverture de l’ostiole, régulant ainsi l’entrée du CO2 et la sortie de l’O2 et de la vapeur d’eau.
Mise en évidence des échanges gazeux
Lorsqu’une plante est placée à la lumière dans une enceinte close, on observe une diminution de la teneur en CO2 et une augmentation de la teneur en O2 (photosynthèse). À l’obscurité, la photosynthèse s’arrête et seule la respiration persiste : la teneur en CO2 augmente et celle en O2 diminue.
Facteurs influençant les échanges gazeux
L’intensité des échanges gazeux dépend de la lumière (intensité), de la concentration en CO2 du milieu, de la température et de la disponibilité en eau. En cas de fort déficit hydrique, les stomates se ferment pour limiter les pertes d’eau, ce qui réduit les échanges gazeux et la photosynthèse.
Relation entre échanges gazeux et production de matière organique
Le CO2 absorbé est utilisé comme source de carbone pour la synthèse de matière organique. Il existe une corrélation directe entre l’intensité lumineuse, l’absorption de CO2 et la quantité de matière organique produite, jusqu’à un seuil de saturation lumineuse.
Exercices
Exercice 1 — Décrire la structure d’un stomate et son rôle dans les échanges gazeux.
Exercice 2 — Une plante est placée à la lumière dans une enceinte close contenant de l’air. Que peut-on observer concernant la teneur en CO2 et en O2 de l’enceinte au cours du temps ?
Exercice 3 — La même plante est ensuite placée à l’obscurité. Comment évoluent les teneurs en CO2 et en O2 ? Expliquer.
Exercice 4 — Citer trois facteurs qui influencent l’intensité des échanges gazeux chez une plante chlorophyllienne.
Exercice 5 — Pourquoi les stomates se ferment-ils généralement en cas de fort déficit hydrique ?
Exercice 6 — Quelle relation peut-on établir entre l’intensité lumineuse et la quantité de matière organique produite par une plante ?
Exercice 7 — Expliquer pourquoi, à l’obscurité, une plante chlorophyllienne dégage du CO2 comme le ferait un être vivant non chlorophyllien.
Corrigés
Corrigé 1 — Un stomate est constitué de deux cellules de garde encadrant un orifice (ostiole) ; leur gonflement ou dégonflement fait varier l’ouverture de l’ostiole, régulant l’entrée du CO2 et la sortie de l’O2 et de la vapeur d’eau.
Corrigé 2 — On observe une diminution progressive de la teneur en CO2 et une augmentation de la teneur en O2, car la plante réalise la photosynthèse.
Corrigé 3 — À l’obscurité, la photosynthèse s’arrête ; seule la respiration cellulaire persiste, consommant de l’O2 et libérant du CO2 : la teneur en CO2 augmente et celle en O2 diminue.
Corrigé 4 — La lumière (intensité), la concentration en CO2 du milieu, et la température (ou la disponibilité en eau).
Corrigé 5 — La fermeture des stomates limite les pertes d’eau par transpiration, protégeant la plante de la déshydratation, au prix d’une réduction des échanges gazeux et de la photosynthèse.
Corrigé 6 — La quantité de matière organique produite augmente avec l’intensité lumineuse jusqu’à un seuil de saturation, au-delà duquel d’autres facteurs (CO2, température) deviennent limitants.
Corrigé 7 — Comme tout être vivant, la plante respire en permanence pour produire l’énergie nécessaire à son fonctionnement ; à l’obscurité, en l’absence de photosynthèse pour compenser, seul ce rejet de CO2 lié à la respiration est observable.
