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Pourquoi les plantes ont-elles besoin d'oxygène par leurs racines ?


Je me demandais pourquoi les plantes meurent d'un arrosage excessif et la réponse simple était qu'elles ne peuvent pas obtenir suffisamment d'oxygène par leurs racines. Mais cela m'a amené à me demander pourquoi ils ont besoin d'oxygène dans leurs racines puisque l'oxygène est un produit de la photosynthèse et que les plantes libèrent même de l'oxygène à travers leurs feuilles.

Avec cet excédent d'oxygène apparent, comment les plantes peuvent-elles "suffoquer" lorsque leurs racines ne reçoivent pas assez d'oxygène du sol ?


Les plantes ont besoin d'oxygène mais n'ont pas de cœur

Les animaux complexes ont tous un système circulatoire quelconque pour obtenir de l'oxygène dans tout le corps pour la respiration. Les plantes font également la respiration même si elles sont des producteurs nets d'oxygène par photosynthèse.

Les plantes ont également un petit système circulatoire, mais pour la plupart, il n'est pas assez efficace pour fournir de l'oxygène partout dans la plante : les plantes n'ont rien comme les cellules circulantes remplies d'hémoglobine que nous connaissons chez les vertébrés, et bien que les fluides circulent dans les systèmes circulatoires des plantes, ils ne circulent pas rapidement comme vous le connaissez dans votre propre corps. Cela signifie que les plantes ont besoin d'oxygène près de l'endroit où ils en ont besoin.

Les racines, en particulier, consomment de l'oxygène

Le problème d'une plante qui ne reçoit pas assez d'oxygène par ses racines n'est pas parce que la plante entière reçoit de l'oxygène par les racines, c'est parce que le les racines elles-mêmes ont besoin d'oxygène pour fonctionner. Les racines font beaucoup de « soulèvements lourds » dans une plante, littéralement : elles pompent des ions à travers les membranes pour attirer l'eau, pour concentrer d'autres nutriments dont la plante a besoin pour survivre et croître, et pour mettre la plante suffisamment sous pression pour que ces nutriments produisent dans les feuilles. Ces processus consomment de l'énergie et, à leur tour, ont besoin d'oxygène.

De plus, la photosynthèse n'a pas lieu à proximité des racines : les plantes absorbent toutes les deux du CO2 et libérant de l'oxygène de leurs stomates dans les feuilles et les tiges.

Si les racines ne peuvent pas obtenir suffisamment d'oxygène, par exemple en raison d'un arrosage excessif, les racines elles-mêmes sont endommagées, ce qui nuit à la plante dans son ensemble.

Adaptations

Parce qu'il y a toujours des exceptions en biologie, il est à noter que certaines plantes sont en effet adaptées aux milieux humides et disposent de meilleurs systèmes pour favoriser la diffusion de l'oxygène notamment en augmentant la quantité d'espace d'air dans les racines, où l'oxygène diffuse plus rapidement que par voie aqueuse. médias. D'autres plantes utilisent la fermentation dans leurs racines pour survivre à une hypoxie temporaire.


Les références

Colmer, T.D. (2003). Transport de gaz à longue distance dans les plantes : une perspective sur l'aération interne et la perte radiale d'oxygène par les racines. Plante, Cellule & Environnement, 26(1), 17-36.

Drew, M.C. (1992). Aération du sol et métabolisme racinaire des plantes. Science du sol, 154(4), 259-268.

Justin, S.H.F.W. et Armstrong, W. (1987). Les caractéristiques anatomiques des racines et la réponse des plantes aux inondations du sol. Nouveau phytologue, 106(3), 465-495.

Laan, P., Tosserams, M., Blom, C.W.P.M. et Veen, B.W. (1990). Transport interne de l'oxygène chez les espèces Rumex et son importance pour la respiration dans des conditions hypoxiques. Plante et sol, 122(1), 39-46.


Les plantes sont des êtres vivants. Et les êtres vivants ont besoin d'oxygène pour survivre. Bien que les plantes puissent produire de l'oxygène en tant que sous-produit lors de la photosynthèse, elles doivent tout de même subir une respiration, ce qui nécessite de l'oxygène.


La photosynthèse peut-elle se produire sans oxygène ?

Les réactions photosynthétiques peuvent se produire sans oxygène qui est anoxygénique, elles ne produisent donc pas d'oxygène. Il existe un processus appelé phototrophie par lequel les organismes piègent l'énergie lumineuse ou les photons pour stocker sous forme d'énergie chimique sous forme d'ATP ou d'adénosine triphosphate et/ou de pouvoir réducteur en NADPH.

Deux principaux types de phototrophie sont la chlorophototrophie à base de chlorophylle et la rétinalophototrophie à base de rhodopsine. La chlorophototrophie peut en outre être divisée en i) photosynthèse oxygénée et ii) phototrophie anoxygénique. Ces organismes photosynthétiques oxygéniques et anoxygéniques subissent des réactions différentes soit en présence de lumière appelées «réactions lumineuses», soit sans contribution directe de la lumière à la réaction chimique appelée «réactions sombres».

La photosynthèse anoxygénique est le processus phototrophe qui capture et convertit l'énergie lumineuse en ATP, sans produire d'oxygène et l'eau n'est pas utilisée comme donneur d'électrons.

Il existe plusieurs groupes de bactéries qui subissent une photosynthèse anoxygénique :

  • Bactéries soufrées vertes
  • Phototrophes anoxygéniques filamenteux verts et rouges (FAP)
  • Bactéries violettes phototrophes
  • Acidobactéries phototrophes
  • Héliobactéries phototrophes.

Les phototrophes anoxygéniques ont des pigments photosynthétiques appelés bactériochlorophylles, qui sont similaires à la chlorophylle trouvée chez les eucaryotes. Les bactériochlorophylles a et b ont des longueurs d'onde d'absorption maximale à 775 nm et 790 nm, respectivement, dans l'éther.


La composition chimique des plantes

Étant donné que les plantes ont besoin de nutriments sous forme d'éléments tels que le carbone et le potassium, il est important de comprendre la composition chimique des plantes. La majorité du volume dans une cellule végétale est de l'eau, elle comprend généralement 80 à 90 pour cent du poids total de la plante. Le sol est la source d'eau pour les plantes terrestres et peut être une source abondante d'eau, même s'il semble sec. Les racines des plantes absorbent l'eau du sol par les poils absorbants et la transportent jusqu'aux feuilles à travers le xylème. Comme la vapeur d'eau est perdue par les feuilles, le processus de transpiration et la polarité des molécules d'eau (qui leur permet de former des liaisons hydrogène) attire plus d'eau des racines jusqu'aux feuilles à travers la plante (Figure (PageIndex<1> )). Les plantes ont besoin d'eau pour soutenir la structure cellulaire, pour les fonctions métaboliques, pour transporter les nutriments et pour la photosynthèse.

Figure (PageIndex<1>) : l'eau est absorbée par les poils absorbants et remonte le xylème jusqu'aux feuilles.

Les cellules végétales ont besoin de substances essentielles, collectivement appelées nutriments, pour maintenir la vie. Les éléments nutritifs des plantes peuvent être composés de composés organiques ou inorganiques. Un composé organique est un composé chimique qui contient du carbone, tel que le dioxyde de carbone obtenu à partir de l'atmosphère. Le carbone obtenu à partir du CO2 atmosphérique compose la majorité de la masse sèche de la plupart des plantes. Un composé inorganique ne contient pas de carbone et ne fait pas partie d'un organisme vivant ou n'est pas produit par celui-ci. Les substances inorganiques, qui forment la majorité de la solution du sol, sont communément appelées minéraux : celles dont les plantes ont besoin comprennent l'azote (N) et le potassium (K) pour la structure et la régulation.


Leçon de science sur les racines et les vers

Tout sur les vers de terre

Les vers de terre vivent dans le sol de tous les continents du monde, à l'exception de l'Antarctique ! Il en existe environ 2700 sortes différentes.

Ils ne sont pas très intéressants à regarder (ils peuvent même sembler un peu dégoûtants), mais les vers de terre sont vraiment bons dans ce qu'ils font. Vous pourriez être surpris d'apprendre que leur travail est très important. Alors, que font-ils? Ils creusent des tunnels dans le sol. Au fur et à mesure, ils mangent, digèrent leur nourriture, puis l'excrétent. Cela ne semble pas très important. Eh bien, il s'avère que les "déchets" que les vers excrètent sont en fait très précieux pour le sol. Il regorge de nutriments qui aident les plantes à pousser. Les tunnels qu'ils forment aident également à garder le sol en bonne santé en lui fournissant de l'oxygène et en facilitant l'infiltration de l'eau dans le sol. Les vers remontent périodiquement à la surface du sol pour trouver de la nourriture, puis redescendent et continuent de creuser des tunnels. Ce processus permet de mélanger le sol plus riche de plus bas dans la terre avec le sol au sommet. Ceci est important car de nombreux éléments nutritifs de la couche arable ont déjà été utilisés par les plantes et le sol en dessous contient plus d'éléments nutritifs. Toutes ces choses rendent le sol meilleur pour la croissance des plantes. C'est important pour nous car la plupart de notre nourriture provient de plantes ou d'animaux qui mangent des plantes.

Les vers de terre sont d'excellents recycleurs ! Ils mangent des choses comme les feuilles mortes et les animaux en décomposition. Ils peuvent également manger des restes de nourriture, des pelures de fruits et de légumes, des coquilles d'œufs et des déchets (comme du marc de café et des sachets de thé). La matière organique - quelque chose qui vient d'un être vivant, comme une plante ou un animal - finira par se décomposer d'elle-même, mais un ver de terre peut manger et digérer une quantité de nourriture et de saleté égale à son propre poids dans un une seule journée, donc le processus va beaucoup plus vite avec leur aide ! Cela garde le sol plein de nutriments utiles.

Les vers ont besoin de nourriture, d'oxygène et d'humidité pour vivre. Ils respirent par la peau plutôt que par les poumons. L'oxygène de l'eau dans le sol peut traverser la peau d'un ver pour le maintenir en vie. Ils aiment que le sol soit humide afin que leur peau puisse rester humide et visqueuse, mais pas trop humide. Si vous sortez après une tempête de pluie, vous pourrez peut-être apercevoir des vers de terre sur le trottoir. Parfois, après de fortes pluies, les vers de terre remontent à la surface parce qu'ils ont reçu trop d'eau dans le sol. Les rayons UV du soleil peuvent tuer les vers très rapidement, cependant, si la tempête de pluie se produit pendant la journée et que le soleil recommence à briller, les vers de terre qui sont remontés à la surface sont souvent brûlés par les rayons du soleil et meurent. S'il vous arrive de voir des vers de terre sur le trottoir, c'est une bonne idée d'utiliser un bâton pour les ramener dans une zone sale.

Anatomie d'un ver de terre

Les vers de terre sont des créatures très simples. Ils n'ont pas de bras, de jambes ou d'oreilles. Au lieu d'yeux, ils ont des cellules spéciales à l'extérieur de leur corps qui sont très sensibles à la lumière. Ces cellules les aident à voir la lumière, mais rien d'autre. Ils ont de petits cerveaux simples qui sont utilisés pour les aider à bouger leur corps. Ils peuvent également avoir jusqu'à cinq cœurs pour aider à pomper le sang à travers leur long corps.

Le corps d'un ver de terre est divisé en de nombreux segments et ils ont une tête et une extrémité arrière. Le tout premier des petits segments est la bouche du ver de terre et le dernier segment est son anus, où les déchets, appelés moulages, sort de son corps. Les deux extrémités se ressemblent, mais vous pouvez distinguer l'extrémité de la tête par le segment en forme d'anneau épais qui se trouve près d'elle.

La bouche d'un ver de terre est très petite, mais elle est suffisamment solide pour pouvoir s'accrocher à une feuille et la traîner pendant que le ver se déplace ! Lorsqu'un ver de terre mange, il utilise un muscle de sa gorge pour déplacer la nourriture vers un petit espace appelé jabot. La nourriture reste dans le jabot pendant un certain temps, un peu comme la nourriture reste dans votre estomac pendant un certain temps. Ensuite, il est poussé dans un autre espace appelé gésier. Le gésier contient de gros grains de sable et de petites pierres provenant du sable et de la saleté que le ver a mangés. Pour digérer la nourriture, le gésier entre et sort et le sable et les pierres se frottent et broient la nourriture ! De là, il traverse les intestins du ver où le ver obtient toute la nutrition dont il a besoin de la nourriture. Ensuite, il sort du corps du ver sous forme de moulages.

Tout sur les racines

La plupart des plantes commencent leur vie sous la forme d'une sorte de graine. Une graine a toutes les informations dont elle a besoin pour devenir une plante, mais avant de pouvoir pousser, elle a besoin de certaines conditions pour être juste. Quand il a tout ce dont il a besoin (chaleur, oxygène et eau), il germera. La graine germée poussera bientôt un tige au-dessus de la terre. Sous le sol, il grandira racines. Les racines poussent vers le bas dans le sol. Les racines sont très importantes pour les plantes. Ils aident à maintenir la plante en place dans le sol pendant sa croissance. Ils fournissent également de l'eau et des nutriments dont la plante ne peut pas se passer. Les racines absorbent les nutriments et l'eau du sol, puis les nutriments remontent les racines dans la tige de la plante pour atteindre les feuilles, les fleurs et les fruits. Les racines ont de minuscules poils sur elles pour aider à absorber l'eau et les nutriments du sol. Parfois, les plantes utilisent leurs racines pour stocker de la nourriture supplémentaire, surtout pendant l'hiver.

Vous souvenez-vous de ce dont les plantes ont besoin pour pousser ? Ils ont besoin de soleil, d'air et d'eau. Ils ont également besoin de nutriments. Le sol est le meilleur moyen pour les plantes d'obtenir des nutriments. Comme vous l'avez déjà appris, les vers de terre contribuent à fournir au sol de nombreux nutriments. Les racines d'une plante sont les parties qui permettent à une plante d'utiliser les nutriments fournis par les vers. Les racines aident les plantes à pousser, puis les vers de terre mangent les restes de plantes et le cycle recommence !

Il existe plusieurs sortes de racines. Certaines plantes ont beaucoup de racines et d'autres n'en ont que quelques-unes. Les arbres ont de grands systèmes de racines - certains très gros pour aider à maintenir l'arbre en toute sécurité dans le sol, et beaucoup de plus petits pour aider l'arbre à obtenir de l'eau et des nutriments. Certains légumes, comme les carottes, les radis et les navets, sont en fait des racines ! On les appelle racines pivotantes, car elles n'ont qu'une longue racine principale. Le sucre provient d'un type de racine, appelé betterave à sucre, qui ressemble à un légume-racine.

En plus de maintenir une plante en place, les racines peuvent aider à maintenir le sol en place. Par exemple, les racines d'arbres poussant au bord d'une rivière ou près d'un océan peuvent aider à maintenir le sol en place lorsque l'eau le recouvre.

Feuille de travail imprimable

Cette feuille de travail peut être utilisée soit comme un jeu d'association (en découpant les huit images de racines et de plantes), soit comme une revue par copier-coller des différentes racines que les plantes peuvent avoir. Prenez un moment pour discuter de la façon dont différents types de plantes utilisent leurs différents types de racines et pourquoi elles peuvent être façonnées comme elles le sont.


Cycle Carbone-Oxygène

Le carbone et l'oxygène sont indépendants l'un de l'autre, mais sont très étroitement liés et interdépendants l'un de l'autre. L'article suivant couvrira des informations qui vous aideront à comprendre en détail le cycle carbone-oxygène.

Le carbone et l'oxygène sont indépendants l'un de l'autre, mais sont très étroitement liés et interdépendants l'un de l'autre. L'article suivant couvrira des informations qui vous aideront à comprendre en détail le cycle carbone-oxygène.

La vie sur la planète Terre continue en raison de la présence de nutriments organiques et inorganiques présents dans la nature. Il est très important que ces nutriments soient recyclés en continu. Si cela ne se produit pas, toutes les ressources nutritives du monde s'éteindront complètement. Pas de nutriments signifie pas de vie sur Terre. Ainsi, pour que le cycle de vie de chaque être vivant, organisme unicellulaire ou multicellulaire se maintienne, le recyclage des nutriments est très important. L'un des cycles importants est le cycle carbone-oxygène.

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Le processus du cycle carbone-oxygène

Il y a quatre étapes impliquées dans l'achèvement de ce cycle. Ces méthodes sont discutées ci-dessous :

Photosynthèse
Les plantes subissent une photosynthèse qui les aide à produire de l'énergie et de la nourriture pour elles-mêmes. Au cours de ce processus, les plantes absorbent du dioxyde de carbone (CO2) et absorber l'eau (H2O) à l'aide de leurs racines. La chlorophylle présente dans les feuilles et l'énergie du soleil, aide à convertir le CO2 et H2O en Oxygène O2, le sucre et la vapeur d'eau. Oxygène (O2) est rejeté par les plantes en tant que sous-produit dans l'atmosphère.

Le dioxyde de carbone de l'air et de l'eau du sol en présence de lumière (énergie) est capté par les plantes et converti en hydrates de carbone et en oxygène comme sous-produits.

Respiration
Tout comme les plantes effectuent la photosynthèse, les animaux effectuent la respiration. La respiration se produit lorsque les animaux absorbent l'oxygène de l'air ainsi que les sucres simples de leur nourriture. Cela aide à libérer le dioxyde de carbone, l'eau et l'énergie du corps animal. Au cours de la respiration cellulaire, les animaux ont besoin d'O2 pendant l'inhalation. Lorsqu'ils exhalent les déchets de la respiration cellulaire, ils libèrent du CO2 dans l'atmosphère à nouveau.

Formule pour la respiration

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Les glucides provenant des aliments comme les plantes ou les composés à base de carbone ainsi que l'oxygène sont convertis en dioxyde de carbone qui est libéré dans l'air avec de l'eau et de l'énergie pendant la respiration.

La combustion
C'est un processus de combustion qui se produit naturellement dans la nature. Par exemple, les éruptions volcaniques sont des processus de combustion naturels où du dioxyde de carbone est libéré dans l'atmosphère en raison de la combustion. De nos jours, il existe de nombreux polluants environnementaux qui provoquent une augmentation de la quantité de CO2 dans l'air. Il s'agit notamment des voitures, des usines, de la combustion du bois, du charbon, de l'énergie nucléaire, du gaz, etc. Cette combustion irresponsable et la libération excessive de dioxyde de carbone et d'autres gaz nocifs dans l'environnement sont le principal facteur contribuant au réchauffement climatique d'aujourd'hui.

Décomposition
Après la mort de tout organisme vivant, c'est-à-dire un organisme unicellulaire ou multicellulaire, il se décompose. Cette décomposition signifie que les insectes, les champignons et les bactéries (appelés ensemble décomposeurs) aident à décomposer les composants cellulaires de l'organisme mort en ses éléments de base. Ces éléments comprennent l'eau, le calcium, l'azote, le carbone et l'oxygène. Ainsi, les décomposeurs aident à libérer de l'oxygène et du dioxyde de carbone dans l'atmosphère en tant que déchets métaboliques.

L'ensemble du cycle peut être résumé comme suit : les plantes absorbent du dioxyde de carbone et libèrent de l'oxygène pendant la photosynthèse. Cet oxygène libéré est repris par les animaux qui libèrent du dioxyde de carbone après avoir effectué la respiration. Ainsi, le recyclage du carbone et de l'oxygène dans l'atmosphère se poursuivra tant que la respiration et la photosynthèse auront lieu. Cela prouve également que, pour maintenir la vie, les plantes sont très importantes car elles sont les principaux contributeurs à la quantité d'oxygène présente dans l'atmosphère. Bien que les deux cycles se produisent indépendamment, ils sont, dans une petite mesure, interconnectés les uns aux autres.

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Pourquoi l'expérience de baguage ne peut-elle pas être réalisée sur des plantes monocotylédones ?

Qui a établi l'expérience de baguage et pourquoi l'expérience ne peut-elle pas être réalisée sur des plantes monocotylédones ? »

L'expérience de la sonnerie

L'expérience de baguage consiste à retirer une partie sélectionnée d'un tissu de tige sous la forme d'un anneau ou d'une ceinture. Il existe deux types de tissus annulaires retirés, le phloème est retiré uniquement et le second, le xylème est retiré. Trois plantes sont sélectionnées dans l'expérience de baguage. Les trois plantes sélectionnées sont conservées au soleil pour permettre la photosynthèse. Soit les plantes A, B et C. Après une courte durée d'ensoleillement, on remarque que dans la plante B, la partie de la tige coupée est immédiatement bombée au-dessus de l'anneau. En revanche, les plantes A et C ne présentent aucun signe de renflement. Cela fonctionne sur les bases de la translocation descendante qui se déroule dans le phloème lorsque le phloème B de la plante a été retiré. De tels cas ne se sont pas produits dans les plantes A ou C car le phloème était encore intact. Cela suggère que l'élimination du xylème n'a eu aucun effet sur la translocation comme on le voit chez A.

Dans la prochaine expérience, une procédure similaire sera suivie montrant la translocation vers le haut également réalisée à travers le phloème. La procédure commence par l'élimination du xylème dans la plante A, l'élimination du phloème dans la plante B et le contrôle dans la plante C. Les pousses de A et B sont défoliées au-dessus des anneaux. La partie coupée est conservée dans un cylindre de verre qui est rempli d'eau afin de garder les tissus humides. Dans la plante A, où seul le xylème a été enlevé, montre l'allongement de la tige. Cela montre qu'il y avait un mouvement non perturbé des solutés à travers le phloème. Dans la plante B, aucun allongement n'est observé. Cela indique que l'arrêt du flux de soluté dans la tige a été supprimé.

Des études de trace avec l'analyse de la sève qui montrent clairement que les tubes criblés sont les principales structures dans lesquelles les matières organiques se déplacent au sein de la plante. C'est la méthode utilisée pour déterminer la translocation dans les plantes. Dans l'expérience du traceur, l'objectif principal est de connaître le flux de saccharose. Cette procédure utilise du dioxyde de carbone radioactif où C est traité comme 14C. Le dioxyde de carbone, ce qui signifie simplement que dans le CO2, il n'y a qu'un seul carbone et deux atomes d'oxygène. Le dioxyde de carbone radioactif est placé dans un sac sur la feuille expérimentale et scellé. Après un certain temps, le dioxyde de carbone sera converti en glucose où une radiographie sera prise afin de montrer clairement où la matière radioactive s'est déplacée.

Une autre procédure expérimentale consiste à cultiver une plante en laboratoire et à exposer une feuille à un dioxyde de carbone contenant l'isotope radioactif 14C. Ce 14CO2 est capté par la plante lors de la photosynthèse, puis le 14C est incorporé dans le saccharose et le glucose. Plus tard, la plante est congelée dans de l'azote liquide afin de la tuer et de la fixer assez rapidement, puis placée sur un film photographique dans l'obscurité. Les résultats montrent une autoradiographie décrivant l'emplacement du composé contenant le 14C. L'expérience montre comment les composés organiques sont transportés vers le bas des feuilles aux racines d'une plante. La technique peut être utilisée pour tracer les ions, les sucres ou l'eau.

Expliquer comment les substances organiques sont transloquées dans les plantes ?

Le flux de masse, en termes simples, est le mouvement de la matière d'une substance à travers un canal désigné. En physiologie végétale, cela inclut souvent le mouvement ascendant de l'eau dans le sol dans les tissus des plantes vasculaires. Le mouvement général des matériaux des surfaces d'échange vers les cellules nécessaires à travers le système de transport de masse des plantes est accompli par un débit massique.

Quelles sont les méthodes scientifiques pour étudier le transport dans les expériences de traceur et de sonnerie ?

Je dois écrire un essai répondant à cette question, mais je ne suis pas en mesure de trouver suffisamment d'informations pour terminer l'essai.

La méthode scientifique est un processus utilisé par les scientifiques et les chercheurs pour mener à bien nos expériences et nos recherches. La méthode scientifique comprend plusieurs étapes :

    Posez une question ou créez une question à laquelle vous aimeriez répondre avec votre expérience.


Les animaux doivent trouver et manger de la nourriture, mais les plantes sont capables d'en fabriquer elles-mêmes en utilisant l'énergie solaire. Ce processus, appelé photosynthèse, fournit aux plantes l'énergie et les matières premières nécessaires à leur croissance.

QUE SE PASSE-T-IL EN PHOTOSYNTHÈSE ?

Les feuilles des plantes piègent l'énergie solaire, qui transforme le dioxyde de carbone et l'eau en un aliment riche en énergie appelé glucose. Le glucose fournit de l'énergie à la plante et est également utilisé pour fabriquer des substances telles que la cellulose, qui forme les parois cellulaires de la plante.


Blogue STEMvisions

Lorsque vous avez faim, vous prenez une collation dans votre réfrigérateur ou votre garde-manger. Mais que peuvent faire les plantes quand elles ont faim ? Vous savez probablement que les plantes ont besoin de soleil, d'eau et d'un foyer (comme de la terre) pour pousser, mais où trouvent-elles leur nourriture ? Ils le font eux-mêmes !

Les plantes sont appelées autotrophes car elles peuvent utiliser l'énergie de la lumière pour synthétiser ou fabriquer leur propre source de nourriture. Beaucoup de gens croient qu'ils «nourrissent» une plante lorsqu'ils la mettent dans le sol, l'arrosent ou la placent à l'extérieur au soleil, mais aucune de ces choses n'est considérée comme de la nourriture. Les plantes utilisent plutôt la lumière du soleil, l'eau et les gaz de l'air pour fabriquer du glucose, une forme de sucre dont les plantes ont besoin pour survivre. Ce processus est appelé photosynthèse et est effectué par toutes les plantes, les algues et même certains micro-organismes. Pour effectuer la photosynthèse, les plantes ont besoin de trois choses : du dioxyde de carbone, de l'eau et de la lumière du soleil.

En absorbant l'eau (H2O) par les racines, le dioxyde de carbone (CO2) de l'air et l'énergie lumineuse du Soleil, les plantes peuvent effectuer la photosynthèse pour produire du glucose (sucres) et de l'oxygène (O2). CRÉDIT : mapichai/Shutterstock.com

Tout comme vous, les plantes ont besoin d'absorber des gaz pour vivre. Les animaux absorbent des gaz par un processus appelé respiration. Pendant le processus de respiration, les animaux inhalent tous les gaz dans l'atmosphère, mais le seul gaz qui est retenu et qui n'est pas immédiatement exhalé est l'oxygène. Les plantes, cependant, absorbent et utilisent le dioxyde de carbone gazeux
pour la photosynthèse. Le dioxyde de carbone pénètre par de minuscules trous dans les feuilles, les fleurs, les branches, les tiges et les racines d'une plante. Les plantes ont également besoin d'eau pour faire leur nourriture. Selon l'environnement, l'accès d'une plante à l'eau peut varier. Par exemple, les plantes du désert, comme un cactus, ont moins d'eau disponible qu'un nénuphar dans un étang, mais chaque organisme photosynthétique a une sorte d'adaptation, ou une structure spéciale, conçue pour collecter l'eau. Pour la plupart des plantes, les racines sont responsables de l'absorption d'eau.

La dernière exigence de la photosynthèse est importante car elle fournit l'énergie nécessaire à la fabrication du sucre. Comment une plante prend-elle du dioxyde de carbone et des molécules d'eau et fabrique-t-elle une molécule alimentaire ? Le soleil! L'énergie de la lumière provoque une réaction chimique qui décompose les molécules de dioxyde de carbone et d'eau et les réorganise pour produire du sucre (glucose) et de l'oxygène gazeux. Une fois le sucre produit, il est ensuite décomposé par les mitochondries en énergie qui peut être utilisée pour la croissance et la réparation. L'oxygène qui est produit est libéré par les mêmes trous minuscules par lesquels le dioxyde de carbone est entré. Même l'oxygène qui est libéré sert un autre but. D'autres organismes, comme les animaux, utilisent l'oxygène pour survivre.

Si nous devions écrire une formule pour la photosynthèse, cela ressemblerait à ceci :

L'ensemble du processus de photosynthèse est un transfert d'énergie du Soleil à une plante. Dans chaque molécule de sucre créée, il y a un peu d'énergie du Soleil, que la plante peut soit utiliser, soit stocker pour plus tard.

Imaginez un plant de pois. Si ce plant de pois forme de nouvelles gousses, il a besoin d'une grande quantité d'énergie sucrée pour grossir. Ceci est similaire à la façon dont vous mangez de la nourriture pour grandir et devenir plus fort. Mais plutôt que d'aller au magasin et d'acheter des produits d'épicerie, la plante de pois utilisera la lumière du soleil pour obtenir l'énergie nécessaire à la fabrication du sucre. Quand les cosses de pois
ont atteint leur pleine croissance, la plante n'aura peut-être plus besoin d'autant de sucre et le stockera dans ses cellules. Un lapin affamé arrive et décide de manger une partie de la plante, qui fournit l'énergie qui permet au lapin de retourner chez lui. D'où vient l'énergie du lapin ? Considérez le processus de la photosynthèse. Avec l'aide de dioxyde de carbone et d'eau, la cosse de pois a utilisé l'énergie de la lumière du soleil pour construire les molécules de sucre. Lorsque le lapin mangeait la cosse de pois, il recevait indirectement de l'énergie de la lumière du soleil, qui était stockée dans les molécules de sucre de la plante.

On peut remercier la photosynthèse pour le pain ! Les grains de blé, comme ceux illustrés, sont cultivés dans d'immenses champs. Lorsqu'elles sont récoltées, elles sont broyées en une poudre que l'on pourrait reconnaître comme de la farine. CRÉDIT : Elena Schweitzer/Shutterstock.com

Les humains, d'autres animaux, les champignons et certains micro-organismes ne peuvent pas fabriquer de nourriture dans leur propre corps comme les autotrophes, mais ils dépendent toujours de la photosynthèse. Grâce au transfert d'énergie du Soleil aux plantes, les plantes fabriquent des sucres que les humains consomment pour conduire nos activités quotidiennes. Même lorsque nous mangeons du poulet ou du poisson, nous transférons de l'énergie du Soleil dans notre corps parce qu'à un moment donné, un organisme a consommé un organisme photosynthétique (par exemple, le poisson a mangé des algues). Alors la prochaine fois que vous prendrez une collation pour refaire le plein d'énergie, remerciez le Soleil pour cela !

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[BONUS POUR LES ENSEIGNANTS] Regardez « Photosynthèse : Aveuglé par la lumière » pour explorer les idées fausses des élèves sur la matière et l'énergie dans la photosynthèse et les stratégies pour susciter des idées d'élèves pour les aborder ou les développer.


Le contraire de la photosynthèse

Voici une explication plus détaillée du processus de respiration chez les plantes. Nous avons déjà évoqué l'utilisation du glucose (sucres) produit lors de la photosynthèse en combinaison avec de l'oxygène pour créer de l'énergie. Cette énergie est responsable de la croissance des plantes. La respiration peut être considérée comme le processus inverse de la photosynthèse. Les plantes produisent leur nourriture dans le monde naturel.

La respiration peut être considérée comme le processus inverse de la photosynthèse.

Les plantes utilisent le dioxyde de carbone de l'environnement et produisent du glucose et de l'oxygène. Ceux-ci peuvent ensuite être utilisés comme source d'énergie. La photosynthèse n'a lieu que dans les feuilles et les tiges. Ceci est différent du processus de respiration. Il se produit dans les racines, ainsi que les feuilles et les tiges. Les plantes obtiennent l'oxygène nécessaire à ce processus par les stomates. Le processus de respiration a lieu dans les mitochondries des cellules une fois que l'oxygène est présent. Ce processus est appelé respiration aérobie.


BIEN-ÊTRE HUMAIN ET BONHEUR

En tant qu'avantage marginal, si nous pouvons faire pousser de la nourriture dans l'espace, cela rendra probablement l'équipage plus heureux. Nous ne sommes pas des machines, et la plupart des êtres humains aiment avoir des plantes autour et faire pousser des plantes.

D'abord, il y a le goût. Les aliments frais, les feuilles de laitue et les tomates cueillies sur la plante et le pain que vous faites vous-même, à partir de blé que vous avez cultivé vous-même, ont bien meilleur goût que les aliments séchés et reconstitués, ce qui est tout ce que vous auriez autrement dans un voyage de longue durée.

De plus, la plupart des gens aiment avoir des plantes autour et s'occuper des plantes.

C'est vrai qu'on peut très bien survivre sans plantes. Si vous êtes détenu à l'isolement, vous n'avez pas le choix et vous constaterez peut-être que vous vous adaptez bien à votre situation. Et de nombreux ermites dans le passé, et même aujourd'hui, passent des années dans des grottes et autres petits endroits confinés, sans aucune plante ni grand-chose à part des murs vierges, et sortent heureux de leurs retraites. Il en va de même pour l'équipage des bateaux à rames et autres, comme sur les voyages de longue distance, par exemple lors de la traversée du Pacifique à la rame, ils vivent dans des quartiers confinés pendant des semaines ou des mois et sont heureux dans ces situations.

Cependant, ce n'est pas pour tout le monde. Avoir des plantes dans le vaisseau spatial et des aliments frais qu'ils ont eux-mêmes cultivés semble susceptible de contribuer au bonheur et au bien-être de l'équipage. Ceci est souvent mentionné comme un avantage marginal dans la littérature. Et dans une petite mesure, cela s'est déjà produit - dans l'ISS, s'occuper de leur petite récolte de plantes a un effet calmant sur les astronautes et les cosmonautes.

Un équipage heureux prendra de meilleures décisions et sera plus susceptible de trouver des solutions inspirées et créatives aux problèmes, et pourra donc mieux atteindre les objectifs de la mission. Et dans tous les cas, toutes choses égales par ailleurs, il vaut sûrement mieux opter pour une solution plus agréable pour l'équipage.

Surtout lors de missions de longue durée, loin de la Terre, où leurs plantes dans leur vaisseau spatial peuvent être la seule chose verte qui existe pendant de nombreuses minutes-lumière, plusieurs millions de kilomètres, dans toutes les directions. Même de l'autre côté de la Lune, les plantes vertes de leur vaisseau spatial peuvent être leur seul lien tangible direct avec l'écosystème de la Terre qu'elles ne peuvent plus voir dans le ciel.


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