Exercice corrigé Ancien programme

Adaptations des plantes alpines

En montagne, les conditions hivernales sont dures (vent, froid, neige...), la période de végétation est très courte, et l'exposition aux ultraviolets nocifs est plus importante qu'en plaine. Les plantes alpines ont développé des adaptations spécifiques pour résister aux basses températures, aux UV, au dessèchement par le vent.

D'après l'étude des documents suivants décrivez les stratégies des plantes alpines pour survivre dans cet environnement hostile.

Il faut d'abord lister les problèmes rencontrés, puis identifier les solutions trouvées par les plantes en gardant à l'esprit comme référence pour la comparaison les structures caractéristiques des plantes ne subissant pas ces contraintes (voir cours).


Doc 13 Évolution des températures dans l'air et à la surface d'un coussin de silène acaule (plante alpine)

n Avec l'altitude la température diminue en moyenne de 0,5 à 0,6 °C tous les 100 mètres. Le fonctionnement cellulaire dépend de la température qui agit sur l'activité des enzymes. Un abaissement de la température entraîne un ralentissement de la croissance et de la photosynthèse. Sous le manteau neigeux isolant en hiver, la température reste aux alentours de 0 °C sous 40 cm de neige alors que la température est négative dans l'air.

n La petite taille et la forme des plantes en boule (plantes en coussin) permettent de limiter la prise au vent et le refroidissement. Les feuilles sont en forme d'aiguille, ou recroquevillées, recouvertes de duvet ou de substance cireuse imperméable. Le duvet est dû à la présence de poils épidermiques (feuilles blanc argenté) qui isolent les parties vitales de la plante et limitent aussi les pertes en eau tout comme la couche cireuse. D'autre part, la synthèse de molécules organiques (sucres et protéines) en grande quantité enrichit le milieu intérieur et l'empêche de geler.


Doc 14 Teneurs en vitamine C chez des espèces voisines, de montagne
et de plaine

En montagne, la pureté de l'air et sa rareté font que les intensités lumineuses sont plus fortes qu'en plaine, au point d'excéder les capacités d'utilisation par les plantes. Il devient alors indispensable de se protéger contre cet excès d'énergie qui entraîne la synthèse de molécules oxydantes toxiques, en particulier l'eau oxygénée, responsables de destructions en chaîne de molécules vitales.

La vitamine C est un élément protecteur, qui élimine les molécules oxydantes.

En montagne, les végétaux sont confrontés à des conditions de milieu défavorables :

– le froid entraîne un ralentissement de l'activité, les différences de température sont importantes et le gel détruit les membranes cellulaires 

– le milieu est très aride car les précipitations sont rares ou neigeuses et l'air est très sec. Ceci entraîne un risque de dessèchement 

– l'exposition à l'énergie lumineuse et aux UV, importante à cause de la pureté et de la raréfaction de l'air, provoque la formation de composés toxiques.

Les plantes alpines ont donc développé des adaptations particulières pour résister à ce milieu extrême.

Stratégies pour résister aux basses températures

  •  Les plantes de petite taille ou rampantes profitent l'hiver de la protection thermique de la neige sous laquelle la température reste aux alentours de 0 °C. Elles ne sont donc pas soumises à des températures extrêmes. Elles sont aussi moins exposées aux vents froids.
  •  La forme en coussin permet de limiter le refroidissement dû aux vents froids.

D'après le document 13, la différence de température entre la plante et l'air augmente au cours de la journée. Le matin on relève 5 °C de plus à la surface du végétal que dans l'air. À midi la différence est de plus de 15 °C : la température de l'air est de 9 °C, celle de la surface du coussin de 23 °C. La température de surface et la différence diminuent après 15 h quand l'exposition aux radiations lumineuses baisse. La plante emmagasine les infrarouges de la lumière qui portent la chaleur, ce qui lui permet d'avoir une température supérieure à celle de l'air. La forme en coussin piège la chaleur.

  •  Les poils épidermiques qui constituent le duvet des feuilles isolent thermiquement les parties vitales de la plante.
  •  Il y a production en grande quantité de molécules organiques (sucres et protéines), ce qui augmente la concentration du milieu intérieur des cellules végétales et fonctionne comme un antigel. En effet l'eau des cellules contenant plus de molécules gèle à une température plus faible.

Stratégies pour résister au dessèchement

La petite taille et la forme en boule limitent l'impact du vent sec.

Les feuilles en forme d'aiguille, recroquevillées, diminuent la surface d'échange entre l'air sec et la plante et limitent donc les pertes en eau. Le duvet est dû à la présence de poils épidermiques qui isolent les parties vitales de la plante et limitent aussi les pertes en eau tout comme la couche cireuse imperméable.

Stratégies pour résister aux radiations lumineuses

Le duvet recouvrant les feuilles limite l'exposition aux radiations lumineuses en les réfléchissant en partie.

Dans le document 14 on compare la teneur en vitamine C d'espèces proches vivant en montagne ou en plaine. On note que les teneurs en vitamine C sont très nettement supérieures pour les deux plantes alpines (renoncule des glaciers et homogyne des Alpes) vivant à 2 000 m d'altitude par rapport aux plantes de plaine.

Les molécules oxydantes produites par l'exposition à la lumière sont détruites par cette vitamine C présente en grande quantité.

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