I.Les végétaux, premiers colonisateurs des milieux.

I.1. La naissance d'une île, l'île de Surtsey

L'île de Surtsey, née le 14 novembre 1963. Un nouveau milieu physique à coloniser !

Au départ, cette île était un désert noire, sans aucune vie. Elle est née en 1963 suite à une éruption volcanique sous-marine. Aujourd'hui, l'île est protégée et est un laboratoire à ciel ouvert où l'on étudie l'apparition de la vie et son développement dans un milieu physique. "L’île de Surtsey est situé à 32km au sud de l’Islande, près de l’archipel des Vestmann. C’est le point de l’Islande le plus méridional. L’île est totalement inhabitée, et protégée : seuls les chercheurs ont pu fouler son sol, non sans précautions. L’île en elle-même est composée de deux cônes volcaniques : Surtungur à l’est et Surtur à l’ouest. Chacun forme un point culminant sur l’île : Vesturbunki et Austurbunki, respectivement 141m et 157m de haut (en 2008)". (source : http://www.toutelislande.fr/Surtsey.html) A la découverte de l'Islande et de Surtsey

Une réserve naturelle exceptionnelle

"Dès sa formation, les scientifiques ont compris tout l’intérêt d’une telle île : un territoire totalement vierge, non contaminé par l’homme, sans aucune implantation végétale ou animale. L'île est interdite au public, sous strict contrôle du Museum d’Histoire Naturelle de Reykjavík. Seul son survol par avion est autorisé.

Dès juin 1965, une première plante apparaît, puis des mousses, puis des lichens. Mousses et lichens finissent d’ailleurs par recouvrir la majorité de l’île. 30 espèces végétales sont aujourd’hui installées sur le sol de Surtsey, et environ 2 à 6 espèces supplémentaires colonisent l’île chaque année.

Les oiseaux sont eux arrivés trois ans après la fin de l’éruption : des fulmars puis des guillemots. Les mouettes ne se sont installées qu’en 1986, les premiers macareux moines il y a quatre ans seulement (2004). En outre, l’île est devenue un point d’arrêt pour certains oiseaux migrateurs.

70 phoques vivent sur Surtsey. Les premiers phocidés sont arrivés dès la fin de l’éruption, et la colonie s’est progressivement agrandie. Phoques gris et phoques communs cohabitent. La vie sous-marine s’est également développée : étoiles de mer, varech et algues ont été observés dans les fonds marins entourant Surtsey". (source : http://www.toutelislande.fr/Surtsey.html)

I.2. Emission Découverte - L'île de Surtsey | http://www.radio-canada.ca/emissions/decouverte/

Découverte - L'Île de Surtsey
envoyé par radio-canada

I.3.  La colonisation de l'île.

Les scientifiques qui étudient cette île évoquent plusieurs moyens par lesquels des végétaux et des formes de vie sont arrivée sur Surtsey à plus de 30 km de la terre ferme.

• apporté par la mer, l'eau, des semences (graines, qui ont flotté jusque l'île)

• transporté par les vents

• transportés par les oiseaux, les vivants.

Il y a donc eu un apport de graines, de spores ... Mais qu'est ce donc qu'une graine ? qu'un spore ?

II.Structure générale des végétaux.

Les végétaux, est le terme scientifique qui désigne aussi bien les arbres, les plantes à fleurs, les herbes ou encore les lianes. Tous ces vivants possèdent une organisation particulière. Ils possèdent une partie qui se trouve dans le sol : le système racinaire et une partie qui se développe au dessus du sol : le système caulinaire. Ils sont capables de transformer des éléments du sol en matière organique.

Le système racinaire se trouve dans le sol. Il est composé des racines : la racine principale de laquelle partent des racines latérales. Certaines parties de ces racines sont recouvertes d'un fin duvet (de petits poils), ce sont des radicelles (de minuscules racines).

La système caulinaire est l'ensemble des parties de la plante qui se trouvent au dessus du sol. Le collet désigne l'endroit où la tige et les racines se rencontrent. Le collet est généralement situé à la limite entre le sol et l'air. Le système caulinaire est composé des tiges qui se terminent par des bourgeons. Les bourgeons donnent naissances à d'autres tiges, mais aussi aux feuilles et fleurs. Les feuilles sont composées d'un pétiole (la partie qui relie la feuille à la tige) et d'un limbe (la grande surface). Les limbes sont parfois parcouru par des nervures visibles.

Il existe des plantes qui produisent des fleurs (par ex. : le géranium, comme dans le schéma), mais i existe aussi des plantes qui ne produisent pas de fleurs (la fougère).

Les végétaux sont composés de cellules qui possèdent une paroi et une ou plusieurs vacuoles à l'inverse des animaux.

III.Les graines

III.1. Observons une graine de haricot

La graine est composé d'une plantule, qui attend des conditions favorables pour se développer et germer. La plantule est accompagnée d'une importante réserve de nourriture. La graine contient donc un embryon de plante dont le développement s'est interrompu. Il s'agit de la dormance des graines. Ces graines peuvent ainsi rester "endormies" jusqu'à ce qu'elles trouvent un milieu ou des conditions favorables pour que le développement de la plante reprenne. La graine germera et une véritable plante se développera.

Ce temps de dormance peut être très long, parfois une graine ne rencontre pas un climat favorable, et celle-ci ne germera plus. Toutefois, ce temps maximum de dormance dépend de chaque plante.

Non seulement les graines aiment voyager mais elles aiment aussi dormir. Beaucoup de graines sont incapables de germer directement après être tombées au sol et restent ainsi endormies pendant un certain temps. Cet état dans lequel les graines ne germent pas est appelé dormance., pendant ce temps la graine vit au ralenti. Ce mécanisme permet à la plante de germer uniquement lorsque les conditions sont complètement favorables pour la survie des plantules. Cette période de dormance peut durer entre quelques semaines et plusieurs années. Ceci est dû à des propriétés de la graine qui empêchent la germination.

Récemment, un exemple de dormance de graine a intrigué la communauté scientifique. En Israël, des chercheurs ont fait pousser un noyau de palmier dattier vieux de 2000 ans. La graine a été trouvée dans un site archéologique et c'est probablement la plus vieille graine qui n'ai jamais germée. Elle appartient à une variété éteinte durant le Moyen Age. La nouvelle plante issue de cette graine est maintenant haute de 30 cm. En 2008, elle mesurait 1m20.

III.2.  Expérience : Quelles sont les conditions favorables à la germination d'une graine de haricot ?

Laboratoire : Mise en évidence des conditions favorables à la germination a. objectif Mise en évidence des conditions favorables à la germination d'une graine de haricot Détermination de l'influence de l'humidité (présence d'eau) de la température de la lumière de la présence d'un sol (terre) b. Matériel 9 boites de pétri (pots) 10 graines de haricot de l'ouate un thermomètre de l'eau du papier absorbant une boîte à chaussure fermée un réfrigérateur (ou endroit très frais) c. Mode opératoire c.1. Mise en place de la graine témoin. On conserve une graine qui nous servira de témoin dans une boite de pétri fermée. c.2. Mise en évidence de l'influence de la présence d'eau (humidité) Placer dans deux boites de pétri un peu de papier absorbant (ou ouate). Boite A : Déposer la graine de haricot. Boite B : Ajouter de l'eau et bien mouiller le papier absorbant. Déposer une graine de haricot. Maintenir le papier absorbant humide en arrosant régulièrement. Placer les deux boîtes sur le rebord d'une fenêtre. (lumière, température de la classe). Observer après 7 jours. c.3. Mise en évidence de l'influence de la température. Placer dans deux boites de pétri un peu de papier absorbant (ou ouate) et humidifier celui-ci. Boite C : Déposer une graine de haricot et entreposer au réfrigérateur. Mesurer la température (environ 5°C) Boite D : Déposer une graine de haricot et entreposer sur le rebord d'une fenêtre.  Mesurer la température (environ 25°C) Maintenir le papier absorbant des deux boites humide en arrosant régulièrement. Observer après 7 jours. c.4. Mise en évidence de l'influence de la lumière (luminosité) Placer dans deux boites de pétri un peu de papier absorbant (ou ouate) et humidifier celui-ci. Boite E : Déposer une graine de haricot et placer la boite sur le rebord d'une fenêtre. Boite F : Déposer une graine de haricot et placer la boite de pétri dans une boite à chaussure fermée. Maintenir le papier absorbant des deux boites humide en arrosant régulièrement. Observer après 7 jours. c.5. Mise en évidence de l'influence de la présence d'un sol Boite G : remplir d'eau et placer une graine de haricot Boite H : mettre de la terre, arroser et placer une graine de haricot Boite I : mettre du papier absorbant, arroser et placer une graine de haricot Placer les boites sur le rebord d'une fenêtre, arroser régulièrement/ Observer après 7 jours. Laboratoire en ligne : La germination des graines de pissenlit : http://www.ec44.scolanet.org/tice/jpg/germination/main.htm  d. Observations Après réalisation de l'expérience, nous observons ceci : c.1. Mise en place de la graine témoin.   Conditions de l'expérience Jour J Jour J+7 Commentaires Témoin / La graine n'est pas modifiée après 7 jours. c.2. Mise en évidence de l'influence de la présence d'eau (humidité)   Conditions de l'expérience Jour J Jour J+7 Commentaires A. La graine n'est pas modifiée après 7 jours. B. Une racine, une tige et de toutes petites feuilles sont apparues. Une jeune plantule est visible. c.3. Mise en évidence de l'influence de la température.   Conditions de l'expérience Jour J Jour J+7 Commentaires C. La graine n'est pas modifiée après 7 jours. D. Une racine, une tige et de toutes petites feuilles sont apparues. Une jeune plantule est visible. c.4. Mise en évidence de l'influence de la lumière (luminosité)   Conditions de l'expérience Jour J Jour J+7 Commentaires E. Une racine, une tige et de toutes petites feuilles sont apparues. Une jeune plantule est visible. F. Une racine, une tige et quelques feuilles de couleur jaunâtre sont apparues. La jeune plantule est blanche. c.5. Mise en évidence de l'influence de la présence d'un sol   Conditions de l'expérience Jour J Jour J+7 Commentaires G. (eau) Une racine, une tige et de toutes petites feuilles sont apparues. Une jeune plantule est visible. H. (terre) Une racine, une tige et de toutes petites feuilles sont apparues. Une jeune plantule est visible. I. (ouate) Une racine, une tige et de toutes petites feuilles sont apparues. Une jeune plantule est visible. e.  Interprétation Le but du laboratoire est de mettre en évidence les conditions favorables à la germination des graines. On considère que la germination se termine lorsque la radicule (petite racine) a percé la cuticule (la parois de la graine). facteurs favorables observations humidité (présence d'eau) température élevée (+/- 25°C) Le sol et la présence de lumière ne semblent pas avoir d'influence pas la germination. Toutefois, la plantule privée de lumière semble être moins robuste que celles exposées à la lumière. f. Conclusion : Pour qu'une graine de haricot germe, elle doit être mise en présence d'eau, à une température tempérée (+/- 25°C). Le sol et la lumière ne semblent pas avoir d'influence sur la germination.

Graine : souvent contenue dans le fruit (mais pas toujours : exemple : blé). Résultat de la fécondation d’un ovule. Plantule : embryon de plante. Cotylédon : réserves nutritives nécessaires à la plantule pour pousser. Germination : développement d’une graine, donnant une nouvelle plante. La germination est terminée lorsque la radicule a percé la paroi de la graine (et que les premières feuilles apparaissent). Dormance : période pendant laquelle la plantule (ou la plante) vit au ralenti.