L’adaptation à l’aridité des plantes à métabolisme CAM

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Annales corrigées
Classe(s) : Tle S | Thème(s) : Énergie et cellule vivante
Type : Pratique du raisonnement scientifique 2 | Année : 2015 | Académie : Pondichéry
Corpus Corpus 1
L’adaptation à l’aridité des plantes à métabolisme CAM

Énergie et cellule vivante

svtT_1504_12_02C

spécialité

39

Pondichéry • Avril 2015

pratique du raisonnement scientifique

Exercice 2 • 5 points

Dans les déserts chauds, la sécheresse du sol et de l’air en pleine journée est extrêmement élevée, de telle sorte que peu de plantes peuvent y survivre.

Il existe cependant une catégorie de plantes adaptées à ces milieux particuliers : les plantes grasses qui ont développé un métabolisme qualifié de CAM (Crassulacean Acid Metabolism, métabolisme acide crassuléen), qui diffère quelque peu du métabolisme qualifié de C3 des autres plantes chlorophylliennes.

Ce métabolisme leur permet de limiter leur dessèchement face aux contraintes journalières extrêmes.

> À partir de l’exploitation des documents mise en relation avec les connaissances, expliquez comment les particularités du métabolisme des plantes CAM leur permettent de résister à l’aridité de leur milieu de vie.

 DOCUMENT 1 Taux d’absorption nette de dioxyde de carbone (CO2) mesuré sur des feuilles de deux espèces

Pour chaque espèce, une feuille est placée pendant 36 h dans une enceinte de façon à pouvoir mesurer en continu le taux d’absorption du CO2. Deux espèces sont utilisées :

  • une espèce CAM : Kalanchoe daigremontiana
  • une espèce C3 : Peperomia obtusifolia.

 

D’après Maxwell et al., Plant Physiology, 1999, Vol. 121

 DOCUMENT 2 Degré d’ouverture des stomates selon l’heure de la journée

Un stomate est une structure présente dans l’épiderme des organes aériens des végétaux constituée de deux cellules stomatiques entourant un orifice appelé ostiole. Il permet, grâce à l’ouverture/fermeture de son ostiole, les échanges gazeux entre la plante et l’air ambiant : vapeur d’eau (H2O), dioxyde de carbone (CO2), dioxygène (O2).


 

D’après biologie.univ-mrs.fr

 DOCUMENT 3 Dégagement de dioxygène chez une plante CAM en fonction de la luminosité

On mesure les variations du taux de dioxygène dans une enceinte dans laquelle sont placés des fragments de cactus (plante CAM).


 

D’après svt.ac-dijon.fr

 DOCUMENT 4 Évolution de la teneur en malate et en amidon dans des feuilles de plante à métabolisme CAM

Le malate est une molécule qui intervient dans le métabolisme des plantes CAM.

Les taux de malate et d’amidon sont évalués à partir de feuilles de Mesembryanthemum crystallinum ayant un métabolisme CAM.


 

D’après Botanique, Traité fondamental, U. Lüttge, éditions Tecdoc Lavoisier

 DOCUMENT 5 Réactions métaboliques simplifiées spécifiques des plantes CAM

 
Les clés du sujet

Comprendre le sujet

  • Les particularités du métabolisme des plantes CAM ne sont pas des connaissances exigibles. En conséquence, vous devez les dégager à partir de l’exploitation des documents par comparaison avec le métabolisme C3 des autres plantes. Vous devez montrer comment ces particularités leur permettent de vivre dans un milieu aride, c’est-à-dire de limiter au maximum leur perte d’eau tout en assurant la synthèse des matières organiques nécessaires à leur croissance.
  • Le document 2, qui concerne le comportement des stomates le jour et la nuit, suffit pour expliquer comment les plantes CAM résistent à l’aridité de leur milieu de vie. Les autres documents, relatifs au métabolisme de ces plantes, permettent d’expliquer comment elles effectuent la photosynthèse malgré la fermeture de leurs stomates le jour.
  • Les documents peuvent être exploités dans leur ordre de présentation dans le sujet. Cependant, l’intérêt de débuter par l’étude du document 2 est de cibler tout de suite le problème fondamental posé par le sujet : comment les plantes CAM résistent-elles à l’aridité de leur milieu de vie ? La réponse à cette question débouche sur un nouveau problème : comment les plantes CAM peuvent-elles, dans ces conditions, réaliser la photosynthèse, étant donné que celle-ci nécessite à la fois lumière et dioxyde de carbone ?

Mobiliser ses connaissances

Les cellules chlorophylliennes des végétaux verts effectuent la photosynthèse grâce à l’énergie lumineuse, au dioxyde de carbone et à l’eau puisés dans leur milieu de vie.