Semaine 8 - Annales et corrigés de 2019 et 2023

L’eau et les sels minéraux comme l’azote, le phosphore et le potassium sont indispensables pour satisfaire les besoins nutritifs des végétaux.
Dans ce sujet, on s’intéresse au lieu de prélèvement de l’eau et des sels minéraux au niveau d’un végétal.

Document 1 : organisation générale d’un végétal avec ses principaux organes

(6 points)

Recopier le schéma ci-dessous sur la copie et relier chaque substance minérale à l’organe qui la prélève en utilisant le document 1.

On s’intéresse à l’absorption racinaire par la plantule.

Document 2 : expériences permettant de déterminer le lieu d’absorption de l’eau et des sels minéraux

Document 2a : observation d’une plantule à la loupe binoculaire

Pour déterminer quelle(s) zone(s) de la racine absorbe l’eau et les sels minéraux, les différentes parties de la racine sont placées dans l’eau minéralisée ou dans l’huile selon l’hypothèse testée (voir le tableau ci-dessous).

Document 2b : expérience permettant de rechercher la/les zone(s) d’absorption racinaire
Précisions :

• L’huile et l’eau ne se mélangent pas, il n’y a pas d’échanges entre ces 2 fluides.
• L’huile est moins dense que l’eau ; ainsi elle se trouve au-dessus de l’eau dans le récipient.
• L’huile ne peut pas être absorbée par la plante et n’est pas toxique.
• L’huile ne contient ni eau ni sels minéraux.

Conditions expérimentales et résultats :

(6 points)

À partir des documents 2a et 2b, choisir parmi les trois propositions suivantes l’hypothèse testée dans l’expérience précédente et la recopier sur la copie.

Hypothèse 1 : la zone subéreuse absorbe l’eau et les sels minéraux.
Hypothèse 2 : la zone de croissance absorbe l’eau et les sels minéraux.
Hypothèse 3 : la zone pilifère absorbe l’eau et les sels minéraux.

(4 points)

À partir des documents 2a et 2b, décrire sur votre copie une expérience constituée de plusieurs tubes qui permet de tester l’hypothèse suivante :

« La zone de croissance est aussi une zone d’absorption d’eau et de sels minéraux ».

• Vous pouvez répondre sous la forme d’un texte ou d’un schéma.

On s’intéresse maintenant à l’absorption de l’azote par les végétaux et à l’amélioration de la production des cultures. L’azote est indispensable pour la croissance des végétaux.

Document 3 : présentation de deux pratiques agricoles pour satisfaire les besoins d’une plante non légumineuse (céréale comme le blé) en azote

• Pratique agricole n°1 : ajout d’engrais chimique azoté
  De l’engrais chimique azoté peut être apporté chaque année dans les cultures de céréales. Quand l’apport est trop important, le surplus qui n’est pas absorbé par le végétal, se retrouve dans les cours d’eau, ce qui peut perturber les écosystèmes et engendrer des pollutions.
• Pratique agricole n°2 : utilisation des bactéries Rhizobium
  Une alternative à l’ajout d’engrais consiste à cultiver des légumineuses l’année qui précède la culture de céréales. En effet, la racine de légumineuses (pois chiche, luzerne etc.) possède des structures sphériques, appelées nodosités, qui renferment des bactéries du genre Rhizobium.
  Ces bactéries présentes naturellement dans le sol, sont capables de capter l’azote atmosphérique présent dans les poches d’air du sol et de le transformer en azote utilisable par les végétaux. Après la récolte des légumineuses, il reste dans le sol des feuilles, des racines et des nodosités riches en azote. Les céréales nouvellement cultivées utilisent l’azote issu de ces restes de cultures de légumineuses.

Document 4 : cultures de pois chiche (légumineuse) dans trois conditions culturales différentes

La matière sèche produite par la plante permet d’évaluer la production de pois chiche.

(9 points)

À partir des documents 3 et 4, comparer les deux pratiques agricoles utilisées pour améliorer la production des cultures.

Pour répondre, rédiger un paragraphe sur votre copie. Des valeurs chiffrées sont attendues.

Des chercheurs viennent récemment de mettre en évidence le rôle d’un petit crustacé (l’idotée), dans la reproduction d’une algue rouge marine, la gracilaire. On appelle ce crustacé l’« abeille des mers ».

Document 1 : reproduction sexuée chez l’algue rouge

L’algue rouge forme de longs rameaux. Il existe des pieds mâles et des pieds femelles. Lors de la reproduction, le pied mâle libère dans l’eau des cellules sexuelles mâles incapables de se déplacer par elles-mêmes. Les ovules sont fixés sur les rameaux du pied femelle. La fécondation correspond à la fusion de deux cellules sexuelles, l’une mâle et l’autre femelle pour donner une cellule-œuf formant un renflement sur le pied femelle.

Question 1 (3 points)

À partir des informations du document 1, indiquer, sur votre copie, quel schéma (A ou B) correspond à la rencontre des cellules sexuelles chez l’algue rouge.

Document 2 : rôle de l’idotée dans la reproduction de l’algue rouge

L’idotée se déplace d’une algue rouge à l’autre pour se nourrir. Les chercheurs, ayant observé au microscope l’idotée, ont découvert que de nombreuses cellules sexuelles mâles de l’algue rouge étaient collées sur son corps. Ils ont voulu comprendre le rôle de ce petit crustacé dans la reproduction de l’algue rouge.

Question 2 (7 points)

Parmi les 3 propositions ci-dessous, recopier sur votre copie, l’hypothèse choisie par les chercheurs.
Justifier votre choix en prélevant deux informations des documents 1 et 2.

L’idotée joue un rôle dans la reproduction de l’algue rouge, en transportant :

• les cellules sexuelles mâles vers les cellules sexuelles femelles.
• les cellules sexuelles femelles vers les cellules sexuelles mâles.
• les cellules sexuelles mâles et femelles les unes vers les autres.

En laboratoire, les chercheurs ont mis au point des expériences afin de comprendre quel rôle joue l’idotée dans le succès de la reproduction de l’algue rouge.

Document 3 : montage expérimental et résultats obtenus d’une expérience réalisée par les chercheurs du CNRS-Sorbonne université de Roscoff. (Source : Lavaut et al. / Science 2022)

On précise que les rameaux des algues rouges mesurent de 20 à 50 cm de long.

Question 3 (9 points)

Parmi les 3 propositions ci-dessous, choisir la conclusion des chercheurs puis recopier celle-ci sur votre copie.
Justifier votre réponse, à partir du document 3, en citant des valeurs chiffrées.

La fécondation de l’algue rouge :

• ne dépend pas de l’idotée.
• est favorisée par la présence de l’idotée.
• ne peut avoir lieu qu’en présence de l’idotée.

Document 4 : rôle des insectes pollinisateurs dans la fécondation chez les plantes à fleurs

Les animaux participent activement ou passivement au transport du pollen (cellules sexuelles mâles) des fleurs vers les ovules d’autres fleurs. Le pollen est accroché sur les plumes des oiseaux, la fourrure des mammifères ou encore sur les soies des insectes. L’abeille transporte différents pollens, notamment celui du pissenlit.

Question 4 (6 points)

En vous appuyant sur l’ensemble des documents, expliquer pourquoi les chercheurs qualifient l’idotée d’« abeille des mers ».