Je suis désolée j'ai oublié de distribuer les corrigés de l'interrogation de géologie au groupe A (pour le lire avant le DS de demain). Le voilà :

CORRECTION INTERROGATION GEOLOGIE

Méthodologie : Relire plusieurs fois ce qui est précisément demandé dans les énoncés, décrire le type de document donné (graphes, schémas fonctionnels ou micrographies,...). bien lire les titres et EXPLOITER ces documents (saisie de chaque donnée, à interpréter dans la foulée en faisant le lien avec ses connaissances).

Exercice n°1 :

1°) Augmentation des vitesses des ondes sismiques jusqu'à environ 50km de profondeur (= croûte continentale rigide, assez hétérogène, + dense en profondeur donc vitesse augmente). Puis très très forte augmentation de la vitesse, qui témoigne de la limite avec une couche composée de roche beaucoup plus dense (c'est le MOHO à 40km/50km de profondeur, on passe dans la péridotite + dense du manteau lithosphèrique). Vitesse forte et constante dans tout le manteau lithosphèrique rigide et homogène. Puis zone de ralentissement de la vitesse à partir de 120km de profondeur jusqu'à 250km de profondeur, cela correspond à la LVZ, on passe dans le haut + visqueux du manteau asthénosphérique, puis à 300km, les vitesses augmentent de nouveau, la péridotite redevient plus rigide plus en profondeur.

2°) Les ondes sismiques sont ralenties au niveau de la LVZ (low velocity zone), et le géotherme à ce niveau entre 150 et 250km de profondeur s'approche/frôle la courbe du solidus de la péridotite (Doc.B : là où la roche va commencer à fondre) donc une partie de la péridotite solide va presque fondre : à ce niveau la roche (solide) est bcp + visqueuse, de rigidité moindre, c'est pq les ondes sismiques sont nettement ralenties (Doc.A), alors que c'est la même roche, péridotite du manteau. C'est au niveau de cette LVZ (zone + visqueuse) que les plaques lithosphériques "glissent" et se déplacent sur l'asthénosphère.

3°) Lithosphère océanique: couverture sédimentaire et surtout des roches magmatiques basalte (volcanique), et dessous gabbro (plutonique) sur la péridotite du manteau lithosphérique. Alors que sous la couverture sédimentaire, surtout granites (plutonique) et roches métamorphiques (gneiss,...) au niveau du socle continental.

Croûte continentale bcp + épaisse (environ 30 à 50km d'épaisseur, reliefs positifs) que la croûte océanique (7km d'épaisseur (sous environ 3 à 5 km d'eau, relief négatif)).

4°) Zone d'ombre = zone de surface où n'arrive aucune onde par rapport à l'épicentre d'un séisme (environ entre 100 et 140° d'angle), car les ondes sont doublement réfractées par le noyau, (à l'entrée et à la sortie du noyau, lui-même double ext+int)), d'où elles ne ressortent qu'à + de 140° d'angle. Cela met en évidence la présence d'un noyau terrestre d'une autre composition que le manteau (et la constitution double de ce noyau).

5°) Voir Schéma du cours : À donner les 2 types de croûtes, limite avec manteau = MOHO, manteau, noyau (ext+int), et aussi Lithosphère, asthénosphère, et limite entre = LVZ.

Exercice n°2 :

1°) Dans le Doc.A, on observe une divergence (phénomène d'expansion océanique) entre la plaque de Somalie et la plaque australienne, au niveau de la dorsale de l'océan indien, qui se prolonge au niveau de la mer rouge (en cours d'ouverture), mais également par un phénomène de rifting nord-sud dans la région des grands lacs de l'Afrique de l'Est (on dit que la zone des Afars en Ethiopie est un point triple, intersection entre 3 frontières de plaques, ici 3 rifts). Les failles transformantes, perpendiculaire à la dorsale, témoignent de mouvements en coulissage. Il y a convergence en collision entre plaque indienne et Asie, d'où la chaîne himalayenne dans cette zone (Nord de l'Inde), et en subduction au sud-est, la plaque australienne passant sous l'Asie du Sud-Est (Indonésie).

2°)a- Il y a des mouvements en coulissage ou décrochement (dextre au nord et sénestre à l'est) : exemples la faille nord-Anatolienne (plaque turque coulisse vers l'ouest) et la faille du Jourdain à l'Est, d'où le déplacement vers le sud-ouest de la plaque, et convergence vers la plaque Afrique en subduction intra-méditerranéenne, sous la Crète.

b- L'axe de rotation peut être placé au sud, aux environs de Chypre (rotation vers le Sud-ouest).

c- Très forts risques sismiques car à proximité des failles majeures (qui peuvent rejouer en déplacement (+ de 2cm/an d'après la légende) et donner lieu à de forts séismes) : Istanbul vers la faille Nord anatolienne et la Crète à l'aplomb du plan de faille en subduction.

Exercice n°3 :

1°) Il y a environ 110 Millions d'années, remontée rapide vers les latitudes Nord de l'Inde, qui se rapproche ainsi du continent Euro-asiatique (le vecteur de direction de la plaque reste à peu près le même en Est/Ouest).

2°) Utilisez au mieux les graphes et documents fournis : En 120 Millions d'années, le continent indien est passé de –50° de latitude sud à +30° de latitude Nord, d'où v =80°/110= 0,73° Lat Nord / million d'années.

Ce déplacement brutal, a entraîné la collision entre les deux morceaux continentaux de l'Inde et de l'Asie, d'où formation de l'Himalaya (+ hauts sommets à l'heure actuelle, s'élèvent encore, car la collision se poursuit !!!).

Exercice n°4 : 1°) D'après l'échelle, où 0,8cm correspond à 3sec, sachant qu'il y a 3,1cm entre l'arrivée des premières ondes (P) et les secondes vibrations du stylet enregistrées par le sismogramme (ondes S) :

Te=Ts-Tp=d/Vs – d/Vp d'où d=Te/(1/Vs – 1/Vp)=(3,1/0,8)x3/(1/3,52 – 1/6,14)=11,6/0,1213=95km de distance pour la station 1.

2°) La station 2 se trouve à 94km et la station 3 à 66,2km. En traçant les 3 cercles de distance autour de chaque station, on trouve l'épicentre du séisme à peu près à la hauteur de Gap, mais plus à l'Est, sur la ligne de pointillés (et pas plus au sud, à l'ouest de Cannes).

Partie 3 : La morphogénèse des végétaux et l'établissement du phénotype – Chap 3 : Le contrôle de la croissance et développement des végétaux

TP3 suite : caractéristiques des cellules végétales

1°) Cellules différenciées (à comparer avec cellules méristématiques) dans racines poils absorbants et cellules des vaisseaux conducteurs, dans la tige vaisseaux conducteurs, dans les feuilles cellules chlorophylliennes, cellules épidermiques et stomates. Ccl : importance des parois et vacuole (et chloroplastes).

2°) Observation du phénomène d'osmose avec l'oignon rouge (bulbe = feuilles non chlorophylliennes), dans les racines cellules différenciées des poils absorbants, dans les feuilles des stomates,... Ccl : importance de ce phénomène essentiel chez les végétaux.

3°) Analyse de la structure pariétale et mécanisme de l'élongation cellulaire.

TP4 : Structure pariétale, turgescence et contrôles de la croissance végétale

Problématique : Comment la croissance des végétaux peut-elle se réaliser au niveau cellulaire, connaissant la rigidité de la paroi ? Quels sont les facteurs qui contrôlent la croissance végétale et comment agissent-ils pour entraîner la croissance cellulaire ?

Activité 1 : l’élongation cellulaire

1°) Analyse de documents : Saisir les notions essentielles du texte et des documents p.131, et représenter sous forme de schémas la structure d’une paroi primaire, en utilisant les légendes suivantes (sachant que l’hémicellulose fait le pont entre microfibrilles et pectines, que le calcium se place au cœur des pectines, et enfin que les protéines permettent un maillage perpendiculaire au microfibrilles, ce qui permet la cohésion de l’ensemble, par des liaisons de faible énergie entre les composants) :

Microfibrilles de …………………… : Hémicellulose : Pectines :

Ions calcium : Protéines de structure (HRGP) : Enzymes :

2°) Analyses d’expériences : B p.125. Qu’est-ce qu’un protoplaste ? Expliquer pourquoi ces éléments sont placés et conservés dans une solution hypertonique (solution concentrée), et non dans de l’eau.

Analyser l’expérience suivante : Que pouvez-vous en conclure sur le phénomène d’osmose au niveau des cellules végétales à l’état naturel (in vivo) ?

Répondre en une phrase à la première question de la problématique.

Activité 2 : Contrôles de la croissance végétale

1°) Protocole expérimental : Mettre en place deux séries différentes de cultures de coléoptiles de blé (= protections autour des futures feuilles) sur coton dans des petites boîtes de pétri. Utilisez les instruments fournis, notamment les loupes.

Série 1 : lumière isotrope ;

Culture 1 : expérience-témoin, Culture 2 : coléoptiles avec solution d’auxine, Culture 3 : apex du coléoptile décapité + rajout de gélose, Culture 4 : apex du coléoptile décapité + rajout de gélose avec auxine.

Série 2 : lumière orientée sauf pour la Culture 4’ :

Culture 1’ : expérience-témoin, Culture 2’ : apex du coléoptile décapité (à l’aide d’une lame de rasoir), Culture 3’ : apex du coléoptile encapuchonné (très petit fragment de papier aluminium), Culture 4’ : apex du coléoptile décapité + rajout de gélose avec auxine sur un des côtés de l’apex. Les résultats seront observés à la séance suivante.

2°) Donnez les résultats attendus de vos expériences du 1°) (Vous pouvez vous aidez des résultats des documents p.133 (cf.p.126 à 129).

Proposez une conclusion pour chacune de ces expériences, en rapport avec le contrôle de la croissance végétale.

3°) Analysez les expériences et observations suivantes pour conclure sur les interactions entre différents facteurs, qui contrôlent la croissance végétale.

Exp 1 : Le traitement de cellules en croissance par l’auxine, produit une chute du pH du milieu extracellulaire. Exp 2 : L’élongation en mm d’un coléoptile dans un milieu acide (pH = 4,5) est beaucoup plus importante que celle dans un milieu neutre (pH = 6,8).

Exp 3 : Sous l’effet d’une source lumineuse orientée, on observe des proportions de 70% et 30% d’auxine dans le côté de l’apex respectivement non-exposé, et exposé (alors que si lumière isotrope : 50% et 50%).

Exp 4 : On utilise de l’auxine marquée radioactivement, la quantité totale de radioactivité reste la même, mais le côté exposé est moins radioactif et le côté sous-exposé, l’est plus.

-CCL du TP4-

La construction d'une plante

Table des matières

1 La diversité morphologique des végétaux
 1.1 Des ports différents pour un même espèce
 1.2 Des morphologies semblables chez des végétaux d'espèces différentes
 1.3 L'action des facteurs externes
  1.3.1 La lumière
  1.3.2 Le sol
  1.3.3 Le vent, la pluie et la neige
  1.3.4 L'homme
2 La croissance d'une plante
 2.1 Le développement du réseau racinaire
 2.2 L'édification des parties aériennes
 2.3 Croissance en épaisseur
3 Le fonctionnement des zones de croissance
 3.1 La croissance en longueur des racines : le méristème racinaire
 3.2 Le fonctionnement des bourgeons

Comment la croissance indéfinie est-elle possible? Grâce à quel dispositif?

Quels sont les facteurs déterminant la morphogénèse d'un végétal?

Nous verrons dans un premier temps les différents ports chez les végétaux et les facteurs déterminant la morphogénèse, puis nous nous pencherons sur la croissance des plantes, et nous terminerons par l'étude du fonctionnement des zones de croissance.

1 La diversité morphologique des végétaux

1.1 Des ports différents pour un même espèce

Le port d'un végétal est définit par la disposition relative de ses différents organes (La disposition des rameaux sur un arbre est souvent caractéristique de son espèce). D'autre part, la forme des feuilles permet aussi de distinguer les espèces entre elles ¹ .

L'analyse de l'ADN des végétaux et des descendances permet d'affirmer que les caractéristiques morphologiques d'un végétal sont contrôlés par les gènes. La morphogénèse est contrôlée génétiquement.

Cependant, des différences morphologiques importantes peuvent apparaître pour des végétaux de la même espèce. Ainsi, la plupart des arbres n'ont pas la même morphologie selon qu'ils sont isolé ou en futaie. Le fût (partie du tronc situé entre le sol et la première branche) est beaucoup plus court lorsque l'arbre est isolé, que lorsqu'il est en futaie (Doc. 1 p.74) (ceci est notamment dû au fait qu'il doit rechercher la lumière plus haut, car il entre en compétition pour ce facteur avec les arbres qui sont autour). Aussi, si un arbre se développe dans une région avec un fort vent dominant, il aura un port “en drapeau” (Doc. 4 p.75).

De même, les plantes herbacées auront en altitude une tige plus courte, et des feuilles moins développées, souvent organisées en rosettes à la base de la tige. Si la descendance d'une plante (le pissenlit, par exemple, Doc. 2 p.74) qui s'est développée en altitude (qui y aura donc une tige et des feuilles peu développées), est plantée dans une plaine, retrouvera une morphologie de plaine : une tige et des feuilles plus développées. Ceci est une preuve de l'accomodation des plantes (accomodation = apparition d'une morphologie nouvelle lorsqu'une plante est placée dans un milieu différent de son milieu d'origine). Comme la morphologie initiale réapparait si la descendance est replacée dans son milieu d'origine, la nouvelle morphologie n'est pas transmise à la descendance, donc n'est pas contrôlée génétiquement : la morphogénèse est aussi contrôlée par les facteurs environnementaux.

Certaines 'accomodations', sont transmises de façon irréversible à la descendance, , plus exactement certains caractères morphologiques sont transmis à la descendance : on parle alors d'adaptation, c'est le début de la formation d'une nouvelle espèce.

1.2 Des morphologies semblables chez des végétaux d'espèces différentes

Dans un même milieu, des plantes d'espèces différentes peuvent présenter des caractéristiques morphologiques très semblables. Ce phénomène est appelé la convergence et est une réponse des végétaux à leur environnement, ce qui permet leur survie.

En région aride (où les plantes ont donc du mal à s'approvisionner en eau), par exemple, les plantes sont souvent succulentes : leur tige est épaisse et gorgée d'eau, et les feuilles sont réduites à des épines, ce qui limite la perte d'eau par évaporation(évapo-transpiration) : l'eau s'évapore par des 'ouvertures' en forme de bouche, les stomates qui sont essentiellement disposés des feuilles (dans l'épiderme)).

2 La croissance d'une plante

La graine contient un embryon qui possède déjà des organes, de très petites tailles, mais formés : une tige (appelée tigelle), des feuilles, une racine (appelée radicule). Nous allons voir comment se fait la croissance de la plante à partir de ces organes miniatures.

2.1 Le développement du réseau racinaire

Lors de la germination, la croissance de la radicule formera la racine principale, qui s'allongera à partir de son extrémité et s'enfoncera dans le sol. Cette racine principale se ramifiera latéralement au cours du développement de la plante : elle formera des racines secondaires. Ces racines secondaires pourront elles-mêmes se ramifier. L'ensemble constituera le système racinaire de la plante qui aura pour rôle principal de puiser dans le sol les éléments nutritifs nécessaires au bon développement de la plante. La morphologie de l'appareil racinaire dépend d'une part du génotype de la plante, mais aussi des conditions de l'environnement, et notamment des propriétés du sol (finesse des grains, porosité, perméabilité, humidité...).

2.2 L'édification des parties aériennes

En plus des organes présentés plus haut, l'embryon possède une ébauche de bourgeon terminal ou apical (apex = extrémité) à l'extrémité de la tigelle. C'est ce bourgeon apical qui donnera naissance aux futurs nouveaux organes aériens de la plante (tige, rameaux et feuilles).

Une tige est formée d'une succession de noeuds (points d'insertion des feuilles) et d'entre-noeuds (entre les noeuds, partie sans insertion de feuilles). A l'aisselle de chaque feuille existe un bourgeon axillaire (axilla = aisselle). Les bourgeons axillaires formeront les rameaux (branches). Sous nos climats, les feuilles des arbres ont une durée de vie limitée.

Note : le plus souvent les feuilles des arbres tombent chaque année, elles sont caduques (cadere = tomber), on dit aussi que le feuillage est caduc, et que les arbres sont caducifoliés (hêtre, chène, érable...). D'autres arbres ont des feuilles pérennes ou persistantes, on dit qu'ils sont à feuillages persistants, ou qu'ils sont sempervirent (semper = toujours, virens = vert) : le houx, le buis...

Les bourgeons, eux, ont une activité discontinue, mais sont des structures permanentes. En hiver, période pendant laquelle ils sont en vie ralentie, ils sont déshydratés pour se protégé du gel sont protégés par des écailles protectrices qui sont épaisses et qui sécrète un mucus qui les rends parfaitement imperméable (pas d'échange d'air ni d'eau avec l'extérieur). Au printemps, les bourgeons éclosent et développent de nouveaux rameaux et feuilles. L'architecture de la partie aérienne de la plante dépend donc du fonctionnement des bourgeons.

2.3 Croissance en épaisseur

La croissance en longueur et la ramification de la plante va de pair avec la croissance en épaisseur, qui fait intervenir des structures (méristèmes secondaires) dont l'étude n'est pas au programme de première S.

3 Le fonctionnement des zones de croissance

3.1 La croissance en longueur des racines : le méristème racinaire

Des expériences de marquages sur la racine et de mesure (tracés à l'encre de chine à des distances égales les unes des autres, puis mesure après quelques semaines de développement), montrent que la zone de croissance de la racine a lieu à quelques millimètres voire quelques centimètres de l'extrémité de la racine (apex racinaire). A chaque extrémité de racine (principale ou secondaire) se trouvent une telle zone de croissance. Cette croissance en longueur fait intervenir deux phénomènes : La division cellulaire ou mitose qui produit de nouvelles cellules, et l'élongation de ces cellules.

Les divisions cellulaires sont localisées dans une masse cellulaire située elle-même à l'extrémité de la racine, sous la coiffe²  : le méristème, ici méristème racinaire. Il est constitué de cellules méristématiques dont les caractéristiques sont les suivantes :

• Cellule indifférenciée

• Se divise très activement

• Totipotente : elle peut former tout type cellulaire.

• Pas de méats : les cellules sont jointives

• Rapport nucléoplasmique élevé : voisin de 1 (= gros noyaux)

• Riche en ribosomes

• Nombreuses petites vacuoles

• Organites peu différenciés

Le méristème est donc le siège de nombreuses mitoses, et produit :

• des cellules qui vont arrêter de se diviser et commencer à se différencier, elles participeront à la structuration de la racine;

• des cellules qui restent indifférenciées dans le méristème et continuent de se diviser.

Et un peu plus loin de l'apex racinaire, après la zone d'élongation commence la zone de différenciation cellulaire. Certaines cellules, situées en périphérie de la racine, se différencient en poils absorbants, qui seront spécialisés dans l'absorption de l'eau et des sels minéraux du sol. D'autres, situées plus au centre, se différencient en tissus conducteurs de sève (conducteur de sève élaborée : phloème, cellules vivantes, même si elles ont perdu leurs noyaux, et une paroi riche en cellulose ; conducteur de sève brute : xylème, constitué de cellules dépourvues de cytoplasme, donc mortes, et dont la paroi est riche en lignine). D'autres encore se spécialisent dans l'accumulation de réserves (et forment des tubercules racinaires ex. : manioc).

Dans cette zone de différenciation, certaines cellules peuvent se dédifférencier, et redevenir embryonnaire, et ainsi redonner un nouveau méristème, ce nouveau méristème percera les tissus et fera saillie à l'extérieur et s'allonge pour former une racine secondaire et le méristème restera à l'extrémité de celle-ci.

3.2 Le fonctionnement des bourgeons

Les bourgeons sont situés à l'extrémité des tiges ou des rameaux (bourgeons apicaux), et à l'aisselle des feuilles (bourgeons axillaires). Chez les espèces pérennes (qui vivent plusieurs années), les bourgeons sont protégés par des écailles. Chaque bourgeon contient (Doc 3 p. 77) :

• un méristème apical à l'extrémité;

• des ébauches foliaires qui recouvrent le méristème, les plus jeunes feuilles sont les plus proches de celui-ci;

• un massif de cellules méristématiques à l'aisselle de chaque ébauche foliaire, qui donneront les futurs bourgeons axillaires.