TP : la surface d'échange des feuilles de lierre

Objectifs de "savoir-faire"

Savoir utiliser Mesurim2 pour calculer une surface

Savoir réaliser une empreinte de feuille

Savoir utiliser un microscope pour observer des stomates

Savoir déterminer le grossissement de l'observation au microscope

Savoir utiliser Mesurim2 pour compter

Savoir réaliser des captures d'écran

Mise en situation et recherche à mener

Les plantes à fleurs possèdent de vastes surfaces d’échanges aériennes et souterraines qui leur permettre d'être adaptées à la vie fixée à l’interface entre l’atmosphère et le sol.

Les feuilles sont des organes spécialisés, particulièrement adaptés aux échanges gazeux nécessaires à la photosynthèse grâce à leurs stomates.

On cherche à donner un ordre de grandeur de la surface d’échange des gaz au niveau d’une feuille de Lierre (Hedera helix).

Ressources

Document 1 : informations sur les stomates

Les stomates sont de petites ouvertures capables de s’ouvrir et se fermer en fonction des conditions du milieu.

Ils sont constitués de 2 cellules stomatiques ménageant entre elles un espace (=ostiole) par lequel s’effectue les échanges gazeux entre la plante et l’atmosphère (respiration, transpiration et photosynthèse).

Pour les estimations, on peut considérer que lorsqu’un ostiole est totalement ouvert, sa surface est un cercle de 15 µm de diamètre.

Photographie d’un stomate observé au microscope optique (x1000)

Schéma d’un stomate vu de dessus

Document 2 : la chambre sous-stomatique

Sous les stomates, les gaz se retrouvent dans les cavités sous stomatiques ; ce qui augmente d’environ 30 fois la surface d’échange plante/atmosphère.

Coupe transversale au niveau de la surface inférieure de limbe de feuille (MO x1000)

Schéma d’interprétation et échanges gazeux

Consigne 1 : mesurer la surface d'une feuille de lierre

Protocole pour évaluer la taille de la surface d'une feuille de lierre

Créer l'échelle

- Ouvrir Mesurim2 ;

- Dans le menu "Image" cliquer sur "Ouvrir" pour ouvrir l'image de la feuille de lierre scannée (à télécharger ici) ;

- Dans le menu "Mesurer" cliquer sur "Définir l'échelle" puis suivre les indications pour définir l'échelle.

Mesurer la surface

- Dans le menu "Mesurer" cliquer sur "Surface" puis "Couleur"

- Puis cliquer sur l’image sur la surface que vous souhaitez mesurer

- Il est possible de modifier le seuil pour préciser au mieux la surface à mesurer

Prendre une capture d'écran, légender et donner un titre.

Consigne 2 : réaliser une empreinte d'une feuille de lierre

Protocole pour réaliser une empreinte de feuille

Poser le vernis

- Étaler sur l’épiderme de la feuille une goutte de vernis 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) ;

- Refaire les mêmes opérations sur plusieurs endroits de la feuille afin de multiplier les empreintes pour en obtenir au moins une de bonne qualité ;

- Poser la feuille sous une lampe pour accélérer le séchage.

Prélever les empreintes

- Ne prélever les empreintes que lorsque le vernis est sec ;

- Soulever le bord d’une zone du vernis en le grattant légèrement avec une aiguille lancéolée ;

- Décoller le vernis à l’aide d’une pince fine. Ne pas chercher à prélever un fragment de forme parfaite, un lambeau suffit.

Réalisation d’une préparation microscopique

- Déposer l’empreinte sur une lame, dans une goutte d’eau, face décollée vers le dessus, bien à plat, sans la froisser ;

- Recouvrir d’une lamelle.

Votre préparation doit être nette, propre (montage sans bulle d’air ni débordement d’eau et/ou de fragments végétaux).

Attention ! L’utilisation du diaphragme lors de l’observation microscopique est déterminante.

Consigne 3 : observer les stomates d'une feuille de lierre

Observer la préparation réalisée lors de la consigne 2.

Prendre une photographie, légender et donner un titre.

Pour aller plus loin...

Consigne 4 : estimer le nombre de stomates par cm² d'une feuille de lierre

Protocole pour évaluer la taille de la surface d'observation

Créer l'échelle

- Ouvrir Mesurim2 ;

- Dans le menu "Image" cliquer sur "Ouvrir" pour ouvrir l'image de l'empreinte de feuille de lierre observée au microscope (à télécharger ici) ;

- Dans le menu "Mesurer" cliquer sur "Définir l'échelle" puis suivre les indications pour définir l'échelle.

Mesurer la surface

- Dans le menu "Mesurer" cliquer sur "Surface" puis "Rectangle" ;

- Puis cliquer sur l’image sur la surface que vous souhaitez mesurer.

Comptage du nombre de stomates

- Utiliser l'outil "Compter" de Mesurim2 pour déterminer le nombre de stomate.

Convertir la surface obtenue en cm² puis calculer le nombre de stomates par cm².

Consigne 5 : calculer la surface d'échange totale d'une feuille de lierre

Déterminer le nombre de stomates par feuille de lierre en utilisant les résultats des consignes 1 et 3.
Sachant que le diamètre de l'ostiole d'un stomate est de 15 µm (voir document 1) déterminer la surface d'un ostiole en µm². Pour rappel : aire d’un cercle = π x (rayon)².
Déterminer la surface totale des ostioles d'une feuille de lierre.
Sachant que la chambre sous-stomatique augmente d'environ 30 fois la surface d'échange (voir document 2), multiplier par 30 le résultat précédent pour déterminer la surface totale d'échange d'une feuille.

Méthodes

Productions des élèves et correction

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