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Objectifs :
· Décrire le polymorphisme phénotypique d’une population
· Formuler des hypothèses sur l’origine du polymorphisme d’une population
· Expliquer l’importance du polymorphisme pour l’adaptation des espèces
· Réaliser des mesures et exploiter les données sous forme numérique
Type :terrain
Difficulté : Moyen
Durée de la manipulation : 2 heures
Organisation : travail en binômes
Période propice à la manipulation :toute l’année
Matériel :
· Des branches de chêne vert récoltées sur des arbres d’âge équivalent, sur deux stations différentes ( sol argileux A1, A2, A3 et sol rocheux R1, R2, R3) ,à peu près à la même hauteur.
· Décimètre
· Logiciel de traitement de données
Première partie
PROPOSER UNE STRATÉGIE DE RÉSOLUTION
METHODOLOGIE
Proposer par écrit quelques étapes d’une démarche qui permettront de répondre à la question posée. Aucun protocole détaillé n’est exigible.
Ces étapes intègrent :
- une explicitation ou/et une reformulation de la consigne de départ : « ce que l’on cherche »
- des éléments de démarche qui participent à la résolution de la question : « comment on va s’y prendre pour trouver des réponses à ce qu’on cherche »
- éventuellement, proposer quelques résultats que l’on s’attend à trouver.
Pour ce faire, s’appuyer sur les ressources et le cas échéant le matériel mis à disposition.
Un trufficulteur s’est procuré des plants de chênes verts (issus de boutures génétiquement identiques) pour mettre en œuvre sa truffière. Après plantation, il constate que certains de ses chênes (les chênes A) ont des feuilles très différentes des autres chênes (les chênes B). Son fournisseur lui explique que ces différences sont très certainement dues à l’hétérogénéité des conditions édaphiques (conditions du sol) de sa truffière et notamment à une disponibilité en eau différente.
Proposer une stratégie permettant de montrer que le polymorphisme des feuilles constaté sur les chênes A relativement aux chênes B est en partie dû à un facteur environnemental : la disponibilité en eau.
Document 1- Formes et fonctions des feuilles
La diversité des formes de feuilles dans le règne végétal résulte de processus évolutifs complexes, de facteurs génétiques et d'adaptations environnementales. Les feuilles doivent réaliser la photosynthèse donc capter un maximum de lumière tout en gérant la perte d’eau par évapotranspiration.
L'épaisseur des feuilles renseigne donc sur les stratégies d'acquisition et d'utilisation des ressources par les plantes. Ainsi, dans les environnements ombragés ou riche en eau, les plantes peuvent développer des feuilles plus larges et plus fines pour capter davantage de lumière sans craindre une évaporation trop importante.
Document 2- Estimation de l’épaisseur des feuilles et lien avec les facteurs abiotiques
Il est difficile de mesurer cette épaisseur de façon directe. On utilise des indices qui nous renseignent indirectement sur l’épaisseur des feuilles: le LMA (leaf mass per area)
LMA : Masse feuille (en g) / surface de la feuille (en cm²)
Figure 1. Photographie de rameaux et de feuilles de chênes verts montrant l’importante variabilité de forme des feuilles.
Seconde partie - RÉPONDRE AU PROBLÈME POSÉ
Proposer une stratégie permettant de montrer que le polymorphisme des feuilles constaté sur les chênes A relativement aux chênes B est en partie dû à un facteur environnemental : la disponibilité en eau.
On peut émettre l’hypothèse suivante :
L’épaisseur des feuilles (LMA) renseigne sur les stratégies d'acquisition et d'utilisation des ressources par les plantes et notamment en ce qui concerne l’utilisation de l’eau. Dans les environnements riche en eau, les plantes peuvent développer des feuilles plus larges et plus fines pour capter davantage de lumière sans craindre une évaporation trop importante.
On s’attend à ce que le polymorphisme d’épaisseur des feuilles de chênes soit lié à cette disponibilité en eau.
Si l’hypothèse est vraie : les feuilles de chênes verts ayant une forte disponibilité en eau devrait avoir une LMA=masse/surface plus faible que les feuilles de chênes verts ayant une faible disponibilité en eau.
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