TP virtuel sur la densité stomatique : compter les stomates

Ce TP virtuel sur la densité stomatique suit le TP de l'empreinte au vernis à ongles utilisé en IB Biology et en Cambridge IGCSE. Les élèves font l'empreinte d'une feuille de haricot, l'observent avec un diamètre de champ connu, comptent les stomates de trois champs sur chaque face et calculent la densité = nombre ÷ aire du champ. Ils s'exercent à une règle de comptage, à πr² et à la moyenne de plusieurs champs, et le résultat mène aux échanges gazeux et aux pertes d'eau. Toutes les valeurs ci-dessous ont été lues dans la simulation.

Liens avec les programmes

• IB Diploma Biology, B3.1 Gas exchange : adaptations de la feuille aux échanges gazeux ; densité stomatique à partir d'empreintes de feuilles ou de micrographies.
• Cambridge IGCSE Biology (0610), 6.2 Leaf structure : les tissus d'une feuille de dicotylédone et leur adaptation à la photosynthèse.
• AQA GCSE Biology 4.2.3.1 (plant tissues) : épiderme, mésophylle et cellules de garde, et leurs fonctions.

Simulic n'est pas affilié au Baccalauréat International, à Cambridge International ni à AQA, et n'est pas approuvé par eux.

Avant le TP (5 min)

Demandez aux élèves de s'engager sur une prédiction, sur papier ou comme question 1 du lien de classe :

« Vous comptez les stomates sur la face supérieure et sur la face inférieure d'une feuille de haricot. Quelle face a le plus de stomates par mm² ? »

Certains élèves s'attendent à la face supérieure, « parce qu'elle est tournée vers le soleil », ou à aucune différence.

Protocole dans la simulation

1. La page s'ouvre sur Coupe transversale. Cliquez sur l'onglet Comptage des stomates. Gardez Espèce sur Haricot, Face de la feuille sur Face inférieure et Objectif (oculaire ×10) sur ×40 – diamètre du champ 0,45 mm.
2. Cliquez sur Faire une empreinte au vernis : vernir, laisser sécher, décoller avec du ruban adhésif, monter sur lame.
3. Cochez Afficher le micromètre objectif pour voir le diamètre du champ. Aire du champ A = πr², avec r = 0,45 ÷ 2 = 0,225 mm.
4. Cliquez sur chaque stomate pour le marquer. Règle de comptage : ne comptez un stomate que si son centre est dans le champ ; la simulation refuse les autres. Cliquez ensuite sur Enregistrer.
5. Cliquez sur Champ suivant et recommencez jusqu'à avoir trois champs. Le tableau ajoute une ligne de moyenne.
6. Passez Face de la feuille sur Face supérieure, faites une nouvelle empreinte et comptez trois champs.
7. Densité = nombre de stomates ÷ aire du champ, en stomates par mm².

L'empreinte dépend de la valeur de départ Graine aléatoire (même nombre, même empreinte), qui vaut 1 sauf si l'enseignant la change.

Face	Champ	Nombre	Densité (par mm²)
Inférieure	1
Inférieure	2
Inférieure	3
Supérieure	1
Supérieure	2
Supérieure	3

Résultats attendus

Aire du champ à ×40 : π × 0,225² = 0,159 mm². Avec la graine 1 :

Face	Champ 1	Champ 2	Champ 3	Densité moyenne
Inférieure	45 (283/mm²)	48 (302/mm²)	47 (296/mm²)	293 par mm²
Supérieure	3 (19/mm²)	3 (19/mm²)	6 (38/mm²)	25 par mm²

• La face inférieure a environ 12 fois plus de stomates par mm² que la face supérieure.
• Les nombres sur la face supérieure sont petits : un stomate de plus ou de moins change la densité de 6 par mm². À ×10 (aire du champ 2,545 mm²), le champ 1 de la face supérieure contient 110 stomates : 43 par mm².

Questions pour les élèves

1. (Prédiction, reposée après le TP) Quelle face d'une feuille de haricot a le plus de stomates par mm² ?
2. Quelle variable doit rester la même quand vous comparez les deux faces ?
3. Quelle est l'aire du champ d'observation à ×40 ?
4. Quelle est la densité stomatique moyenne de la face inférieure sur les champs 1–3 ?
5. Expliquez pourquoi la feuille de haricot porte la plupart de ses stomates sur la face inférieure, et pourquoi on compte plusieurs champs.

Réponses pour l'enseignant : (1) La face inférieure, de loin. (2) L'objectif, et donc l'aire du champ (ainsi que l'espèce). (3) 0,159 mm² (accepter 0,157–0,161). (4) Environ 293 par mm² (accepter 275–312). (5) La face inférieure est à l'ombre et plus fraîche : moins d'eau s'évapore par ses stomates, alors que le CO₂ continue d'entrer. Les stomates sont répartis de façon irrégulière, donc un seul champ peut tromper ; la moyenne de plusieurs est plus représentative.

Idées fausses fréquentes

• « On compte tous les stomates visibles. » Les stomates coupés par le bord ne comptent que si leur centre est dans le champ : ainsi, tous les élèves obtiennent le même nombre.
• « Aire = πd². » Utiliser le diamètre au lieu du rayon donne π × 0,45² = 0,636 mm², quatre fois trop, et la densité devient quatre fois trop petite.
• « Un seul champ suffit. » Sur la face supérieure, le champ 3 a donné une densité deux fois plus grande que le champ 1 (38 contre 19 par mm²).
• « Toutes les feuilles ont plus de stomates en dessous. » Une feuille flottante de nénuphar n'en a que sur sa face supérieure.

Prolongement

• Comparer les espèces : dans l'onglet Comparer les espèces, cliquez sur Ajouter les données de la classe (3 champs par face pour cinq espèces). Après nos six champs de haricot, le tableau indiquait : haricot 40 face supérieure / 292 face inférieure, tournesol 86 / 172, chêne 0 / 432, maïs 50 / 59, nénuphar 469 / 0 par mm². Expliquez chaque répartition par le milieu de vie de la plante.
• Un échantillon plus grand : passez la face supérieure à ×10 et cliquez sur Compter pour moi. Pourquoi un champ à ×10 (110 stomates) donne-t-il une meilleure estimation que trois champs à ×40 (12 stomates au total) ?

Questions fréquentes

Pourquoi tous mes élèves obtiennent-ils les mêmes nombres ?

L'empreinte est générée à partir de Graine aléatoire (même nombre, même empreinte), qui vaut 1 sur un nouveau lien. Fixez une autre graine dans les valeurs de départ du lien de classe pour donner de nouveaux champs à un groupe. Il faut alors modifier la plage de réponse de la question 4 : sur les 9 999 graines, la moyenne de trois champs est restée entre 214 et 335 par mm².

Le lien peut-il s'ouvrir sur l'écran de comptage ?

Oui. Dans les valeurs de départ du lien de classe, réglez Écran de départ sur Comptage des stomates. Vous pouvez aussi fixer Espèce, Face de la feuille et Objectif (oculaire ×10).

Est-ce que cela remplace une vraie empreinte de feuille ?

Non. Utilisez la simulation pour enseigner la règle de comptage et le calcul avant les vraies empreintes. Pour étalonner d'abord un microscope, voir le TP virtuel de microscopie.

Simulations et guides associés

Transpiration et contrôle des stomates Laboratoire de microscopie – préparations, étalonnage, taille des cellules et microscopes électroniques

Pour le rôle des stomates ouverts, voir le TP virtuel sur la transpiration ou le TP virtuel sur le transport chez les plantes.