Sciences de la vie et de la Terre · Terminale · De la Plante Sauvage à la Plante Domestiquée · 1er Trimestre

Transport de Sève et Nutrition Minérale

Les élèves explorent les mécanismes de transport de la sève brute et élaborée, ainsi que l'importance de la nutrition minérale pour la croissance des plantes.

• Programmes Officiels
• EDNAT: TLE-SVT-3.2

À propos de ce thème

Le transport de sève et la nutrition minérale sont au coeur du fonctionnement des plantes. La sève brute (eau et sels minéraux) monte des racines vers les feuilles par le xylème, propulsée par la transpiration foliaire et la cohésion-tension de la colonne d'eau. La sève élaborée (saccharose et acides aminés issus de la photosynthèse) circule dans le phloème, des organes sources vers les organes puits.

Les élèves approfondissent les mécanismes physiques et biologiques de ces transports : pression racinaire, succion foliaire, chargement actif du phloème. Ils étudient aussi le rôle des éléments minéraux essentiels (azote, phosphore, potassium) dans la synthèse des molécules organiques et la croissance végétale. Les carences minérales et leurs symptômes visibles sur les feuilles constituent un support d'observation concret.

Les activités pratiques (coloration de coupes de tige, expériences de transpiration, analyse de solutions nutritives) engagent les élèves dans une démarche expérimentale authentique et favorisent la compréhension des relations entre anatomie vasculaire et physiologie végétale.

Questions clés

1. Expliquez les mécanismes de la montée de la sève brute dans le xylème.
2. Analysez le rôle des stomates dans la régulation de la transpiration et des échanges gazeux.
3. Démontrez l'importance des éléments minéraux (N, P, K) pour la croissance et le développement des plantes.

Objectifs d'apprentissage

• Expliquer les mécanismes physiques et physiologiques de la montée de la sève brute dans le xylème, incluant la pression racinaire et le phénomène de transpiration.
• Analyser le rôle des stomates dans la régulation des échanges gazeux (CO2, O2) et de la perte d'eau par transpiration.
• Comparer la composition et les voies de circulation de la sève brute et de la sève élaborée au sein de la plante.
• Démontrer l'impact de carences spécifiques en éléments minéraux (N, P, K) sur la croissance et la morphologie des plantes à l'aide d'observations expérimentales.
• Synthétiser les relations entre l'anatomie des tissus vasculaires (xylème, phloème) et les fonctions de transport de la sève.

Avant de commencer

Structure cellulaire végétale

Pourquoi : La compréhension de la structure des cellules végétales (paroi, vacuole) est nécessaire pour appréhender les mécanismes de transport à travers les membranes et les tissus.

Photosynthèse : De la lumière à la matière organique

Pourquoi : La production de matière organique par la photosynthèse est le point de départ de la sève élaborée, dont les élèves doivent comprendre l'origine.

Vocabulaire clé

Xylème	Tissu végétal conducteur responsable du transport de la sève brute (eau et sels minéraux) des racines vers les feuilles.
Phloème	Tissu végétal conducteur assurant la circulation de la sève élaborée (sucres produits par la photosynthèse) des feuilles vers les autres organes de la plante.
Stomates	Petites ouvertures à la surface des feuilles, régulées par des cellules de garde, qui contrôlent les échanges gazeux et la transpiration.
Transpiration	Processus d'évaporation de l'eau à partir de la surface des feuilles, principalement par les stomates, qui crée une force d'aspiration pour la montée de la sève brute.
Nutrition minérale	Apport et assimilation par la plante des éléments chimiques essentiels (ions minéraux) présents dans le sol, nécessaires à sa croissance et à son métabolisme.

Attention à ces idées reçues

Idée reçue courante

La sève monte grâce à une pompe dans les racines.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Le moteur principal de la montée de la sève brute est la transpiration foliaire, qui crée une dépression aspirant la colonne d'eau par cohésion moléculaire. La pression racinaire joue un rôle mineur. L'expérience de coloration permet de visualiser concrètement ce trajet ascendant.

Idée reçue courante

La sève brute et la sève élaborée circulent dans les mêmes vaisseaux.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Le xylème transporte la sève brute (ascendante) et le phloème la sève élaborée (descendante ou latérale). La réalisation de coupes colorées en binôme aide à distinguer ces deux tissus conducteurs sur le plan anatomique.

Idée reçue courante

Les plantes se nourrissent uniquement par les racines.

Ce qu'il faut enseigner à la place

Les racines absorbent l'eau et les sels minéraux, mais la matière organique est produite dans les feuilles par photosynthèse. La nutrition végétale est autotrophe : le carbone vient du CO2 atmosphérique, pas du sol. Comparer les compositions des deux sèves en groupe clarifie cette distinction.

Idées d'apprentissage actif

Expérimentation : Coloration et trajet de la sève

Les élèves placent des tiges de céleri dans de l'eau colorée (encre ou éosine) puis réalisent des coupes transversales et longitudinales après 24h. Ils identifient les vaisseaux du xylème colorés et schématisent le trajet de la sève brute.

50 min·Binômes

Penser-Partager-Présenter: Transpiration et moteur de la sève

Individuellement, chaque élève explique par écrit pourquoi la sève monte malgré la gravité. En binôme, ils confrontent leurs explications puis les vérifient à l'aide d'un schéma du modèle cohésion-tension. La classe discute ensuite des limites du modèle.

25 min·Binômes

Investigation collaborative : Carences minérales

Les groupes reçoivent des photos de plantes présentant des carences (chlorose, nécrose, nanisme). Ils formulent des hypothèses sur l'élément manquant, les vérifient à l'aide d'un tableau de symptômes et proposent une solution nutritive corrective.

40 min·Petits groupes

Schéma bilan collaboratif : Sève brute et sève élaborée

En petits groupes, les élèves construisent un schéma fonctionnel intégrant xylème, phloème, racines, feuilles et organes de réserve. Ils doivent représenter les deux circuits de sève avec leurs compositions et leurs moteurs respectifs.

30 min·Petits groupes

Liens avec le monde réel

• Les horticulteurs et les maraîchers utilisent leurs connaissances de la nutrition minérale pour formuler des solutions nutritives adaptées (hydroponie, fertigation) afin d'optimiser la croissance des cultures hors-sol ou en serre, comme les tomates ou les fraises.
• L'étude de la transpiration est cruciale pour les chercheurs en agrométéorologie qui modélisent l'impact de la végétation sur le cycle de l'eau et les microclimats locaux, notamment dans les régions sujettes à la sécheresse.
• Les agriculteurs diagnostiquent les carences minérales sur leurs cultures (blé, maïs, vigne) en observant des symptômes spécifiques sur les feuilles et les tiges, afin d'ajuster leurs apports d'engrais et d'assurer un rendement optimal.

Idées d'évaluation

Vérification rapide

Présentez aux élèves une coupe de tige de plante colorée par un colorant vital absorbé par le xylème. Demandez-leur d'identifier les tissus vasculaires visibles et d'expliquer le trajet suivi par le colorant en utilisant le vocabulaire spécifique (xylème, sève brute, transpiration).

Question de discussion

Posez la question suivante : 'Comment une plante peut-elle survivre dans un environnement très sec, où l'eau est rare ?' Guidez la discussion pour qu'ils abordent les adaptations des stomates, le rôle de la pression racinaire et l'efficacité du transport de la sève.

Billet de sortie

Sur un petit carton, demandez aux élèves de dessiner un schéma simplifié montrant le trajet de la sève brute des racines aux feuilles. Ils doivent légender au minimum le xylème, les stomates et indiquer la force motrice principale (transpiration).

Questions fréquentes

Comment la sève brute monte-t-elle dans les arbres ?

La sève brute monte par le xylème grâce à la transpiration foliaire qui crée une dépression. Les molécules d'eau, liées entre elles par cohésion, forment une colonne continue depuis les racines jusqu'aux feuilles. Ce modèle de cohésion-tension explique la montée de la sève même dans les arbres de plusieurs dizaines de mètres.

Quelle est la différence entre sève brute et sève élaborée ?

La sève brute circule dans le xylème, des racines vers les feuilles. Elle contient de l'eau et des ions minéraux. La sève élaborée circule dans le phloème, des feuilles vers les organes consommateurs. Elle contient du saccharose et des acides aminés produits par la photosynthèse.

Pourquoi l'azote, le phosphore et le potassium sont-ils essentiels aux plantes ?

L'azote entre dans la composition des protéines et acides nucléiques. Le phosphore est indispensable à l'ATP et aux membranes. Le potassium régule l'ouverture des stomates et l'équilibre osmotique. Une carence en l'un de ces éléments entraîne des symptômes visibles : chlorose, retard de croissance ou nécrose foliaire.

Comment les activités pratiques aident-elles à comprendre le transport de sève ?

La coloration de tiges au céleri, les coupes anatomiques et les expériences de transpiration permettent aux élèves de voir concrètement les vaisseaux conducteurs et de mesurer les flux. Manipuler et observer directement ancre les concepts physiologiques mieux qu'une lecture théorique.