La nutrition des végétaux

Dans ce cours, les professeurs de SVT Fanny et Christophe proposent de faire une expérience avec des tomates et des poissons rouges : l'aquaponie. C'est un procédé ancien qui consiste à coupler deux écosystèmes artificiels. Ici, faire pousser des tomates dans un système hors-sol, avec les racines dans l'eau d'un aquarium.

Retrouvez le support de cours en PDF.

Quels éléments trouve-t-on dans l’eau de l’aquarium ?

L’eau de l’aquarium contient de l’ammoniac, des nitrites et des nitrates. Toutes ces molécules possèdent un élément chimique « azote » (N).

Un engrais du commerce pour favoriser la croissance des plantes contient aussi de l'azote. L’eau de l’aquarium peut-elle être utilisée comme engrais pour les plants de tomate ? L’eau de l’aquarium et l’engrais améliorent la croissance des pieds de tomate grâce notamment à l’élément azote qu’ils contiennent. 

D’où provient l’azote dans notre aquarium ?

Hypothèse : les poissons apportent l’élément chimique « azote ».

Les aliments non assimilés sont rejetés dans les excréments au niveau de l’anus. Les excréments contiennent des molécules azotées.

Les déchets produits lors du fonctionnement des cellules du poisson circulent dans le sang , qui est filtré par les reins. L’urine produite par les reins contient de l’ammoniac, déchet riche en azote.

L’aquarium est un écosystème complexe dans lequel on retrouve une grande biodiversité (poissons, plantes et microorganismes).

La transformation de l’ammoniac par les micro-organismes

En 1877, deux chimistes français Schloesing et Müntz découvrent l’existence de deux bactéries responsables de la transformation de l’ammoniac en nitrites puis en nitrates.

• Des bactéries transforment l’ammoniac rejeté par les poissons en nitrites.
• D’autres bactéries transforment les nitrites en nitrates.
• Ces processus sont appelés NITRIFICATION.

La transformation par les micro-organismes des déjections des poissons et des restes organiques enrichit l’eau en nitrates utilisables par le pied de tomate en croissance.

La nutrition d’un pied de tomate

Comment le pied de tomate prélève-t-il les matières minérales nécessaires à leur croissance ?

L’absorption de la matières minérales se fait au niveau des parties racinaires et des parties aériennes. Les cellules spécialisées au niveau de l’épiderme des racines des jeunes plantes augmentent la surface d’échange. Les mycorhizes issus d’une symbiose entre les racines de la plante et le champignon facilitent l’absorption de l’eau et de sels minéraux en augmentant la surface d’échange.

Les matières minérales dissoutes (eau et sels minéraux) absorbées au niveau des racines sont ensuite distribuées dans l’ensemble de la plante. Les matières minérales sont conduites des racines aux feuilles sous forme de sève brute par des structures spécialisées.

L’eau et les sels minéraux sont absorbés au niveau de structures spécialisées. La sève brute formée est transportée dans des structures conductrices spécialisées jusqu’aux feuilles. Les stomates sont ouverts à leur maximum aux alentours de 10h et 17h. La plante absorbe un maximum de dioxyde de carbone aux alentours de 9h et 17h. L’absorption de la matière minérale gazeuse (CO₂) se fait au même moment que l’ouverture des stomates présents sur les feuilles. Des scientifiques ont prouvé que le dioxyde de carbone pénètre dans la plante par les stomates. 

Devenir de la matière minérale : la photosynthèse

Des transformations chimiques au niveau des feuilles permettent la production de matières organiques nécessaires au fonctionnement du pied de tomate.

La distribution de matière organique s’effectue dans des structures conductrices spécialisées qui transportent la sève élaborée des feuilles vers les racines et les fruits (tomates). 

La nutrition des pieds de tomate est assurée par l’apport de matière minérale. Cet apport est rendu possible grâce à de grandes surfaces d’échange et des structures conductrices spécialisées reliant les organes entre eux.