Le vivant : diversité et fonctions (nutrition, reproduction)

L'unité et la diversité des êtres vivants

Tous les êtres vivants partagent une unité d'organisation : ils sont tous constitués d'au moins une cellule (comportant une membrane plasmique, un cytoplasme et de l'information génétique, souvent dans un noyau). La biodiversité représente la grande diversité des espèces vivantes, que l'on classe selon leurs attributs communs (liens de parenté).

Méthode
Identifier si un organisme est unicellulaire (une seule cellule) ou pluricellulaire (plusieurs cellules).
Rechercher les attributs partagés (caractères observables) pour classer les êtres vivants en groupes emboîtés.
Rappeler qu'un être vivant naît, grandit, se nourrit, se reproduit et meurt.

Exemple
La paramécie vit dans l'eau douce et est formée d'une seule cellule. Le chat est composé de milliards de cellules. Quel point commun structural partagent-ils malgré leur diversité ?

Corrigé pas à pas
La paramécie et le chat partagent tous les deux une structure cellulaire de base : ils possèdent une membrane plasmique, du cytoplasme et de l'information génétique (noyau). La paramécie est un organisme unicellulaire alors que le chat est un organisme pluricellulaire.

Erreurs fréquentes
Confondre un être vivant avec un objet inerte sous prétexte qu'il ne se déplace pas (un végétal est un être vivant).
Penser que les animaux et les végétaux n'ont aucun point commun : ils sont tous deux constitués de cellules.

La fonction de nutrition : besoins des animaux et des végétaux

La nutrition permet aux êtres vivants de prélever de la matière et de l'énergie dans leur environnement pour assurer leur croissance et le fonctionnement de leurs organes.
- Les végétaux chlorophylliens sont des producteurs primaires (autotrophes) : ils fabriquent leur propre matière organique à partir d'eau, de sels minéraux, de dioxyde de carbone ($CO_2$) et de lumière (photosynthèse).
- Les animaux sont des producteurs secondaires (hétérotrophes) : ils doivent consommer de la matière organique issue d'autres êtres vivants, ainsi que de l'eau et des sels minéraux.

Méthode
Distinguer la source de matière : uniquement minérale pour les végétaux verts (eau, sels minéraux, dioxyde de carbone) ; minérale et organique pour les animaux.
Repérer les échanges gazeux respiratoires : tous les êtres vivants (animaux et végétaux) respirent jour et nuit (absorption de dioxygène $O_2$, rejet de dioxyde de carbone $CO_2$).
Ne pas confondre respiration (permanente) et photosynthèse (en présence de lumière chez les végétaux verts).

Exemple
Une plante verte est placée à la lumière dans un sol arrosé d'eau et de sels minéraux, sans apport de matière organique. Peut-elle grandir ? Explique pourquoi.

Corrigé pas à pas
Oui, la plante verte peut grandir car elle est autotrophe : elle fabrique elle-même sa matière organique par photosynthèse en utilisant la lumière, l'eau, les sels minéraux et le dioxyde de carbone de l'air.

Erreurs fréquentes
Croire que les plantes respirent uniquement du dioxyde de carbone et ne consomment jamais de dioxygène : les plantes respirent comme les animaux (consommation de $O_2$ et rejet de $CO_2$).
Penser que les végétaux « mangent » de la terre : ils absorbent uniquement une solution d'eau et d'ions minéraux par leurs racines.

La fonction de reproduction : assurer la pérennité de l'espèce

La reproduction permet aux êtres vivants de donner naissance à de nouveaux individus et d'assurer la survie de leur espèce.
- La reproduction sexuée fait intervenir deux types de cellules reproductrices (gamètes) : un gamète mâle (spermatozoïde ou grain de pollen) et un gamète femelle (ovule). Leur union s'appelle la fécondation et donne une cellule-œuf.
- La reproduction asexuée permet d'obtenir un nouvel individu identique à partir d'un seul parent (sans gamètes ni fécondation, par exemple le bouturage ou le marcottage chez les plantes).

Méthode
Identifier la fécondation : elle est externe si elle a lieu dans le milieu aquatique (ex. truite, oursin) ou interne si elle se produit dans les voies génitales de la femelle (ex. mammifères, oiseaux).
Vérifier la présence ou non de cellules reproductrices pour distinguer reproduction sexuée et reproduction asexuée.

Exemple
Chez le fraisier, de longues tiges rampantes appelées stolons prennent racine et forment de nouveaux pieds de fraisiers. De quel mode de reproduction s'agit-il ?

Corrigé pas à pas
Il s'agit d'une reproduction asexuée (ou multiplication végétative). Les nouveaux plants proviennent d'un seul parent sans union de cellules reproductrices mâles et femelles.

Erreurs fréquentes
Confondre accouplement et fécondation : l'accouplement est la rencontre des individus, la fécondation est l'union du spermatozoïde et de l'ovule.
Croire que les végétaux ne se reproduisent que de manière asexuée : les fleurs réalisent une reproduction sexuée grâce au pollen et aux ovules.

Distinguer reproduction sexuée et reproduction asexuée

1. Rechercher dans l'observation ou le texte si deux partenaires ou deux types de cellules reproductrices (gamètes mâle et femelle) interviennent.
2. Si l'union d'un gamète mâle et d'un gamète femelle (fécondation) forme une cellule-œuf, conclure qu'il s'agit d'une reproduction sexuée.
3. Si un seul individu produit un ou plusieurs descendants complets sans intervention de cellules reproductrices (ex. bourgeonnement, bouture, stolon), conclure qu'il s'agit d'une reproduction asexuée.

Exemple
Une plante produit des graines à la suite de la pollinisation de ses fleurs. Un jardinier coupe également un morceau de tige de cette plante et le replante pour obtenir un second pied. Identifie les deux modes de reproduction utilisés.

Corrigé pas à pas
La formation de graines par pollinisation résulte de l'union des gamètes du pollen et de l'ovule : c'est une reproduction sexuée. La coupe et la reprise de la tige (bouturage) ne font intervenir aucun gamète et créent un plant à partir d'un fragment de tige : c'est une reproduction asexuée.

Unité du vivant

• Tout être vivant est composé d'une ou plusieurs cellules.
• Une cellule type comprend : membrane plasmique, cytoplasme, information génétique (noyau).

Nutrition comparée

• Végétaux chlorophylliens (autotrophes) : eau + sels minéraux + dioxyde de carbone ($CO_2$) + lumière $\rightarrow$ matière organique + dioxygène ($O_2$).
• Animaux (hétérotrophes) : prélèvent de la matière minérale et de la matière organique issue d'autres êtres vivants.
• Tous les êtres vivants respirent en continu : absorption de $O_2$ et rejet de $CO_2$.

Reproduction

• Reproduction sexuée : gamète mâle + gamète femelle $\rightarrow$ fécondation $\rightarrow$ cellule-œuf.
• Fécondation interne (dans le corps de la femelle) ou externe (dans l'eau).
• Reproduction asexuée : formation d'un individu sans gamètes à partir d'un seul parent.