Annale corrigée

Localisation des stomates et pertes en eau

Épreuve pratique d'évaluation des compétences expérimentales

Localisation des stomates et pertes en eau

1 heure

5 points

Il est impossible, dans un Annabac, d'évaluer la qualité des manipulations réalisées, mais le corrigé vous indique cependant les comportements qui, au cours de celles-ci, seront pris en compte dans la notation.

fiche sujet

Mise en situation et recherche à mener

Les stomates sont des structures intervenant dans plus de 90 % des échanges gazeux (O2, CO2 et vapeur d'eau) entre la plante et l'atmosphère. Ils jouent un rôle essentiel dans la photosynthèse mais aussi dans la régulation des pertes d'eau par transpiration de la plante, notamment en les limitant. Chez certaines plantes, les feuilles ont un port horizontal : une face supérieure exposée au Soleil, et donc plus fortement soumise à la déshydratation, et une face inférieure, moins exposée au Soleil. Chez d'autres plantes, les feuilles ont un port vertical et les deux faces ont une égale exposition à la lumière.

On cherche à déterminer, en étudiant les feuilles des végétaux, s'il existe une relation entre le port des feuilles et la répartition des stomates, permettant de limiter les pertes en eau de la plante.

Ressources à disposition

A. Matériel

Feuilles de végétal chlorophyllien à port vertical (poireau, muguet, etc.)

Pinces fines et ciseaux

Aiguille lancéolée

Microscope

Marqueur ou crayon à verre

Lames

Lamelles

Eau

Vernis à ongle transparent

Lampe ou sèche-cheveux

Papier absorbant

B. Observations microscopiques et terminologie
Tableau de 2 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 2 lignes ;Ligne 1 : Observation au microscope optique d'une empreinte de la face supérieure d'une feuille de lierre (port horizontal)Ph © Hervé Conge ; Observation au microscope optique d'une empreinte de la face inférieure d'une feuille de lierre (port horizontal)Ph © Hervé Conge ; Ligne 2 : Le poireau, feuilles à port verticalPh © Unclesam - stock.adobe.com Dans le cas de feuilles à port vertical, on ne parle pas de face inférieure ou supérieure. On appelle face adaxiale la face la plus proche de la tige et face abaxiale la face la plus distante de la tige.;

Protocole d'utilisation du matériel

Tableau de 4 lignes, 1 colonnes ;Corps du tableau de 4 lignes ;Ligne 1 : Fiche technique : réaliser une empreinte d'épiderme de feuille; Ligne 2 : Poser le vernisÉtaler sur l'épiderme de la feuille une goutte de vernis transparent sur une surface d'environ 0,5 cm de diamètre. Éviter les couches trop fines (elles se cassent au prélèvement) ou trop épaisses (elles sèchent trop lentement).Répéter la même opération sur plusieurs endroits de la feuille afin de multiplier les empreintes et en obtenir au moins une de bonne qualité.Poser la feuille sous une lampe ou utiliser le sèche-cheveux pour accélérer le séchage.; Ligne 3 : Prélever les empreintes (N'effectuer le prélèvement que lorsque le vernis est sec)Soulever le bord d'une zone vernie en la grattant légèrement avec une aiguille lancéolée.Décoller le vernis à l'aide d'une pince fine (un lambeau suffit).Refaire les mêmes manipulations pour toutes les empreintes réalisées sur la feuille.; Ligne 4 : Réaliser une préparation microscopiqueDéposer chaque empreinte prélevée sur une lame, dans une goutte d'eau, face décollée vers le dessus, bien à plat, sans la froisser et recouvrir d'une lamelle.Observer au microscope au grossissement permettant de voir l'empreinte des cellules.Refaire les mêmes opérations pour tous les prélèvements.;

En cas d'échec de l'obtention d'une empreinte microscopique à cause d'une mauvaise manipulation ou d'une incapacité à utiliser le matériel, un document de secours vous sera fourni.

Déroulement de l'épreuve

Étape 1 : proposer une stratégie pour résoudre le problème posé (40 minutes)

A. Exposer sa stratégie à l'oral (20 minutes)

Prenez d'abord connaissance, dans la fiche sujet qui vous est remise, de la recherche à mener et des ressources disponibles. Lisez ensuite le protocole d'utilisation du matériel (fiche technique).

Vous devez concevoir une stratégie pour résoudre le problème posé en prenant en compte le matériel dont vous disposez ainsi que la fiche technique. Il se peut que le matériel proposé soit volontairement imprécis, par exemple qu'il ne fasse pas apparaître la nécessité d'un témoin ou de réaliser plusieurs préparations. Dans ce cas, n'hésitez pas à demander un matériel complémentaire pour enrichir votre démarche.

Lorsque vous êtes prêt·e, appelez l'examinateur ou l'examinatrice pour lui exposer oralement votre stratégie. Vous pouvez faire un brouillon rapide, mais celui-ci ne sera pas pris en compte. Ce qui importe est l'exposé oral.

Il peut vous être posé des questions pour affiner votre stratégie ou vous inciter à en concevoir une autre si vous avez fait fausse route. Prêtez une grande attention aux questions posées pour faire évoluer, s'il y a lieu, votre démarche.

Si, malgré les questions posées, votre proposition reste incomplète ou imprécise, la stratégie vous sera imposée. Cela constituera une aide majeure qui aura des répercussions négatives sur votre note.

B. Mettre en œuvre le protocole (20 minutes)

La deuxième étape consiste en la réalisation pratique de votre démarche, en utilisant judicieusement le matériel mis à votre disposition et en montrant que vous maîtrisez le matériel à utiliser (exécution des gestes techniques).

À ce stade de l'épreuve, vous pouvez dialoguer avec l'examinateur ou l'examinatrice si vous rencontrez un problème et lui montrer les résultats obtenus. Il ou elle vous aidera à surmonter les difficultés mineures d'ordre technique que vous pourriez rencontrer. Si les résultats de votre manipulation ne sont pas exploitables, le document de secours vous sera fourni (aide majeure).

Étape 2 : présenter les résultats obtenus et les interpréter (20 minutes)

Il s'agit, enfin, d'interpréter par écrit les résultats suivant les modalités que vous jugez les plus pertinentes (tableau, dessin de préparation microscopique, schéma, etc.).

Il faut conclure en montrant comment ces résultats apportent une réponse à la question posée dans la fiche sujet.

Étape 1 : proposer une stratégie pour résoudre le problème posé

A. Exposer sa stratégie à l'oral

Le document de la fiche sujet montre que l'épiderme de la face supérieure d'une feuille de lierre ne possède pas de stomates, alors que celui de la face inférieure en a de nombreux.

à noter

Même si un stomate est légendé sur le document fourni, il est bon d'en montrer plusieurs lors de l'exposition de vos résultats, en précisant comment vous les reconnaissez.

Les stomates d'une feuille à port horizontal sont donc limités à la face la moins exposée au Soleil. Nous savons que, lors de la transpiration, la vapeur d'eau passe de l'intérieur de la feuille à l'extérieur via les stomates. On peut donc penser que la localisation des stomates sur la face inférieure est une adaptation qui permet de limiter la perte d'eau par la plante. S'il en est bien ainsi, lorsque les feuilles d'une plante ont un port vertical, les deux faces sont exposées au Soleil de façon quasiment égale et il ne doit pas y avoir de différence entre la densité des stomates dans les épidermes de la face adaxiale et de la face abaxiale.

Le conseil de méthode

Il faut argumenter la stratégie que vous allez exposer :

dans un premier temps, on part des données fournies pour introduire l'hypothèse que la répartition des stomates dépend de l'exposition des deux faces au Soleil. On en tire une conséquence vérifiable : la répartition des stomates sur les épidermes d'une feuille à port vertical doit être à peu près la même ;

on teste ensuite cette hypothèse en précisant ce que l'on va faire.

Pour tester cette hypothèse, il faut faire une préparation microscopique d'un épiderme de la face abaxiale, puis de la face adaxiale d'une feuille à port vertical. Il s'agit d'observer l'épiderme, et notamment les stomates, au microscope. Pour cela, on utilise la technique des empreintes qui consiste à réaliser une préparation microscopique à partir d'un film de vernis présentant l'empreinte de l'épiderme que l'on souhaite observer. Il est nécessaire de choisir un grossissement qui permet de voir de nombreux stomates donc pas au plus fort grossissement, soit × 70 (et non × 400 ou × 600).

Il s'agit ensuite de compter les stomates dans les deux préparations microscopiques. L'expérience permettra de vérifier si la densité des stomates est à peu près la même ou non dans les épidermes des deux faces.

Le conseil de méthode

Il n'est pas interdit de critiquer, ou du moins de nuancer, la démarche : celle-ci suppose en effet que toutes les feuilles à port horizontal aient cette disposition des stomates, ce qui n'est pas précisé.

Vous pouvez d'ailleurs demander si l'on dispose de préparations microscopiques relatives à d'autres plantes. Et, bien sûr, il faudrait observer plusieurs plantes dont les feuilles ont un port vertical.

B. Mettre en œuvre le protocole

Utilisation des techniques et gestion du poste de travail

attention

L'examinateur vous observe durant votre manipulation et peut éventuellement vous fournir une aide mineure qui n'aura qu'un impact réduit sur votre note. S'il réalise les gestes techniques à votre place, cela représentera en revanche une aide majeure qui sera pénalisante.

On attend de vous que vous mettiez en œuvre le protocole et évidemment que vous arriviez, pour chacune des deux préparations, à des observations interprétables pour résoudre le problème.

a) Pour la préparation microscopique, l'examinateur ou l'examinatrice regardera :

si votre dépôt du vernis est soigné ;

si le prélèvement des empreintes est conforme aux consignes de la fiche technique ;

si la répartition du liquide est bonne ;

si le montage entre lame et lamelle est correctement réalisé ;

si la préparation utilisée est nette.

b) Pour l'utilisation du microscope, il ou elle vérifiera :

si vos réglages (éclairage, diaphragme) sont bien réalisés ;

si le choix des objectifs est adapté et si leur utilisation est correcte ;

si vous avez su rechercher puis centrer la région la plus favorable de ­l'empreinte.

c) Pour la fin de la manipulation :

veillez à bien ranger votre poste de travail ;

faites en sorte de le laisser propre et immédiatement utilisable par une autre personne à votre suite.

Exemples de préparations d'épidermes de feuille de poireau

L'observation des deux empreintes au même grossissement est prise en compte par l'examinateur.

Tableau de 2 lignes, 2 colonnes ;Corps du tableau de 2 lignes ;Ligne 1 : Épiderme de poireau face adaxiale; Épiderme de poireau face abaxiale; Ligne 2 : Ph © Hervé Conge; Ph © Hervé Conge;

Étape 2 : présenter les résultats obtenus et les interpréter

A. Communication des résultats obtenus

Pour que cette communication soit en rapport avec le problème à résoudre, les résultats sont présentés sous la forme d'un tableau indiquant de façon comparative la densité des stomates chez les épidermes des deux faces de la feuille.

Tableau de 3 lignes, 5 colonnes ;Corps du tableau de 3 lignes ;Ligne 1 : ; Feuille à port horizontal(exemple des feuilles de lierre); Feuille à port vertical(exemple des feuilles de poireau); Ligne 2 : Type d'épiderme; Épiderme supérieur; Épiderme inférieur; Épiderme adaxial; Épiderme abaxial; Ligne 3 : Présence ou non de stomates; Absence de stomates; Nombreux stomates; Présence de stomates (10 sur la surface observée au grossissement × 70); Présence de stomates (densité voisine de celle de l'épiderme adaxial : 9 sur une même surface et au même grossissement);

B. Exploitation des résultats pour répondre au problème posé

Sur les feuilles disposées horizontalement (port horizontal), on observe des stomates répartis sur la face inférieure, qui est moins exposée au Soleil que la face supérieure. En revanche, sur les feuilles disposées verticalement (port vertical), on constate une égale répartition des stomates entre les deux faces. Il existe donc une relation entre port des feuilles et répartition des stomates.

Cette répartition, chez les plantes à feuilles à port horizontal, limite la perte d'eau puisque ce sont par les stomates que s'effectue la perte d'eau. Chez les plantes à feuilles verticales, la répartition indique que la perte d'eau (vapeur d'eau) a lieu par les deux faces.

à noter

Rien ne prouve, chez les plantes dont les feuilles ont un port vertical, que la répartition des stomates limite la perte d'eau ; vous pouvez faire preuve d'esprit critique, cela sera pris en compte pour la note finale.

à noter

Vous pouvez éventuellement demander un dispositif d'acquisition d'images.

Ainsi, la répartition des stomates chez les plantes dont les feuilles ont un port horizontal est une adaptation permettant de limiter la perte d'eau lorsque l'atmosphère est sèche.

Le piège à éviter

Il est tentant d'adopter un discours finaliste : « Quand le port est horizontal, les stomates sont situés sur la face inférieure des feuilles pour que la plante évite une trop grande perte en eau ». En s'exprimant ainsi, on exprime une intention, un but. C'est tout à fait contraire à ce que vous avez appris sur les mécanismes de l'évolution. Ce que l'on constate, en réalité, c'est simplement une corrélation entre la disposition des stomates et le port de la feuille. On peut en tirer une conséquence : cela limite la perte d'eau tout en permettant les échanges gazeux. On peut parler d'adaptation.

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