Exercice 2 · Bac Sciences de la Vie et de la Terre Amérique du Nord 2026 (jour 2)

Expliquer une origine possible du succès évolutif des Angiospermes parmi les plantes terrestres.

Réponse : ### Introduction Les Angiospermes (plantes à fleurs) sont apparues entre 250 et 140 Ma. Discrètes à leurs débuts, elles se sont diversifiées très rapidement au Crétacé et dominent aujourd'hui les écosystèmes continentaux. Problématique : Comment des innovations foliaires ont-elles permis aux Angiospermes de supplanter les autres plantes terrestres dans un contexte de baisse du CO₂ ? --- ### I. Le succès des Angiospermes dans un contexte de raréfaction du CO₂ - Document 1 : Au Jurassique, les Angiospermes sont absentes ou quasi absentes. Les plantes terrestres sont alors dominées par les Conifères (environ 20 %) et les autres plantes (environ 80 %). Au début du Crétacé (vers 135 Ma), les Angiospermes ne représentent qu'environ 5 %. Leur proportion explose ensuite pour atteindre environ 85 % vers 105 Ma, puis environ 90 % aujourd'hui. Elles ont supplanté les autres groupes. - Document 2 : La concentration en CO₂ atmosphérique est maximale vers 145 Ma (environ 2400 ppm). Elle diminue ensuite au Crétacé, en lien avec l'importante altération des silicates, qui consomme du CO₂. Elle tombe à environ 1000 ppm à la fin du Crétacé, puis à moins de 500 ppm au Cénozoïque. - Mise en relation : Le CO₂ est le substrat de la photosynthèse ; il est fixé par la Rubisco dans le cycle de Calvin. Il entre dans la feuille par diffusion à travers les stomates. Sa raréfaction est donc une contrainte forte. L'expansion des Angiospermes coïncide avec cette baisse, ce qui suggère qu'elles étaient plus efficaces pour faire la photosynthèse avec peu de CO₂. --- ### II. Une densification du réseau de nervures chez les Angiospermes - Document 3A : *Amborella*, proche des Angiospermes fossiles du Mésozoïque, a une faible densité de nervures (Dn = 3,77 mm·mm⁻²) avec de larges mailles. Les Fabaceae, Angiospermes dérivées, ont un réseau très dense (Dn = 22 mm·mm⁻²), soit environ 6 fois plus. - Document 3B : Chez les non-Angiospermes, Dn reste faible (environ 1 à 6 mm·mm⁻²) et stable de 135 à 60 Ma. Chez les premières Angiospermes (135–110 Ma), Dn est du même ordre (environ 2 à 5 mm·mm⁻²). Il augmente ensuite : jusqu'à 8–10 mm·mm⁻² vers 100 Ma, puis jusqu'à environ 16 mm·mm⁻² vers 65–60 Ma. L'augmentation de Dn est donc une innovation propre aux Angiospermes, apparue progressivement au cours du Crétacé. - Connaissances : Les nervures contiennent les tissus conducteurs : le xylème transporte la sève brute (eau et ions) et le phloème la sève élaborée. Un réseau dense rapproche l'eau de toutes les cellules chlorophylliennes. --- ### III. Conséquences physiologiques : plus d'échanges gazeux et plus de photosynthèse - Document 4A : La capacité photosynthétique Pc augmente avec Dn. Elle passe d'environ 4 µmol CO₂·m⁻²·s⁻¹ pour Dn ≈ 2 mm·mm⁻² à environ 14–16 µmol CO₂·m⁻²·s⁻¹ pour Dn ≈ 5,5–6 mm·mm⁻² (corrélation positive). - Document 4B : La conductance stomatique GM augmente aussi avec Dn. Elle passe d'environ 50–70 mmol H₂O·m⁻²·s⁻¹ pour Dn ≈ 2 à environ 200 mmol H₂O·m⁻²·s⁻¹ pour Dn ≈ 5–6. - Document 4C : Pc est corrélée positivement à GM. Elle vaut environ 4 µmol·m⁻²·s⁻¹ pour GM ≈ 50 mmol·m⁻²·s⁻¹, et environ 25–28 µmol·m⁻²·s⁻¹ pour GM ≈ 500 mmol·m⁻²·s⁻¹. - Interprétation : Les stomates ouverts laissent entrer le CO₂ mais aussi sortir de la vapeur d'eau (transpiration). Une plante ne peut garder ses stomates largement ouverts que si l'eau perdue est compensée par l'apport du xylème. Un réseau de nervures dense apporte beaucoup d'eau près des stomates. Il permet donc une forte conductance stomatique sans dessèchement, donc une plus grande entrée de CO₂ et une photosynthèse plus intense, même quand le CO₂ atmosphérique est bas. --- ### Conclusion Au cours du Crétacé, la concentration en CO₂ atmosphérique a fortement baissé. Dans ce contexte, certaines Angiospermes ont acquis par mutations une forte densité de nervures foliaires, que les autres plantes terrestres ne possèdent pas. Cette innovation améliore l'alimentation en eau de la feuille et permet une plus grande ouverture des stomates. Elle augmente ainsi l'entrée de CO₂ et la capacité photosynthétique. Ces plantes plus productives (croissance, reproduction) ont été favorisées par la sélection naturelle. Ce mécanisme explique en partie leur expansion, jusqu'à environ 90 % des plantes terrestres actuelles. D'autres innovations des Angiospermes y ont aussi contribué : la fleur, la coévolution avec les pollinisateurs, le fruit qui protège les graines et facilite leur dispersion, et les vaisseaux du xylème.