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L'eau est nécessaire aux plantes, mais seule une infime partie de l'eau absorbée par les racines est utilisée pour la croissance et le métabolisme ! La plus grande partie de l'eau qu'elles absorbent, généralement jusqu'à 99 %, est transpirée. Il peut parfois être préjudiciable à la plante de perdre cette eau par transpiration, mais c'est un processus nécessaire.
La transpiration fait également partie intégrante du cycle hydrologique et joue un rôle dans le changement climatique mondial. Voyons quels sont les facteurs qui influent sur la transpiration des plantes, notamment les facteurs internes et les facteurs externes tels que l'humidité et la température.
Qu'est-ce que la transpiration ?
La transpiration est le mouvement de l'eau à travers une plante et l'évaporation des parties aériennes (par opposition aux parties terrestres, par exemple les racines), comme les feuilles, les tiges et les fleurs.
La transpiration, c'est de l'eau liquide qui se transforme en vapeur d'eau à la surface de la plante et qui se dissipe dans l'atmosphère.
Les plantes perdent de l'eau principalement par les stomates de leurs feuilles. C'est ce qu'on appelle la transpiration cuticulaire. Les stomates sont comme de minuscules ouvertures. Une seule ouverture sera appelée stomate.
Lesstomates sont de minuscules pores, généralement bordés par deux cellules de garde, qui s'ouvrent et se ferment pour réguler les échanges gazeux.
Lorsque les stomates sont ouverts, la vapeur d'eau s'échappe de la feuille, ce qui refroidit la plante.
Fig. 1 : Stoma d'une feuille de tomate, vu au microscope électronique.
Fig. 2 : Schéma d'une feuille de plante, montrant également la cuticule.La cuticule peut réduire les taux de transpiration.
Les plantes transpirent également par les lenticelles, qui sont de petits espaces dans leur écorce. La transpiration lenticulaire est affectée par les mêmes facteurs que la transpiration stomatique (humidité de l'air, humidité du sol, etc.) mais elle est généralement moins importante en termes de perte d'eau.
Fig. 3.Lenticelles dans le tronc d'un arbre.
Facteurs affectant la transpiration des plantes
La principale force motrice de la transpiration est l'évaporation de l'eau à la surface des cellules du corps de la plante. Ce processus se produit lorsque la vapeur d'eau se diffuse hors des cellules et dans l'atmosphère. C'est ce qu'on appelle aussi la transpiration cuticulaire.
Cuticulaire fait référence à la fine membrane (cuticule) qui recouvre les feuilles des plantes.
La plus grande partie de la transpiration se produit lorsque les stomates s'ouvrent. Cependant, les stomates s'ouvrent principalement pour permettre à la plante d'échanger des gaz pour la photosynthèse. Les deux gaz échangés par les stomates d'une plante sont l'oxygène (O2) et le dioxyde de carbone (CO2).
Plusieurs facteurs peuvent affecter le taux de transpiration, notamment la température, l'humidité, le mouvement de l'air et l'intensité de la lumière.
Lestempératures plus chaudes entraînent généralement des taux de transpiration plus élevés, tandis que des niveaux d'humidité plus élevés diminuent le taux de perte d'eau.
En outre, les conditions venteuses et la lumière vive du soleil augmentent également le taux de transpiration.
Ensemble, ces facteurs jouent un rôle essentiel dans la détermination du taux global de perte d'eau pour une plante donnée.
L'une des raisons pour lesquelles les plantes transpirent est qu'elles ont besoin de se rafraîchir. Mais les plantes peuvent aussi contrôler leur taux de transpiration. Lorsque la nuit tombe, les plantes minimisent la transpiration en fermant leurs stomates.
Certains animaux, comme les humains, utilisent également la transpiration pour se refroidir en transpirant.
Certaines plantes, comme le plant d'ananas, font le contraire de ce que nous attendons: elles gardent leurs stomates ouverts pendant la nuit et les ferment pendant la journée !
Facteurs internes affectant la transpiration
Plusieurs facteurs internes contribuent au taux de transpiration, notamment la surface des feuilles et le nombre de stomates, comme le résume le tableau 1.
Facteurs internes | Description | Détails |
Densité stomatique | Le nombre et la taille des stomates. | Le nombre de stomates présents à la surface d'une feuille influe sur la quantité de vapeur d'eau qui peut être perdue. Les feuilles qui ont plus de stomates perdront plus de vapeur d'eau que celles qui en ont moins. |
Surface de la feuille | Rapport entre la surface et le volume ; plus la surface exposée à l'air est grande, plus la quantité de vapeur d'eau perdue par transpiration est importante. | Les plantes dont la surface exposée à l'air est plus importante ont généralement un taux de transpiration plus élevé que celles dont la surface est moins exposée. De même, les plantes dont les feuilles sont plus fines perdront de l'eau plus rapidement que celles dont les feuilles sont plus épaisses. |
Épaisseur de la couche cuticulaire | Plus la couche de cire à la surface d'une feuille est épaisse, moins la vapeur d'eau sera perdue par transpiration. | Lorsque les tissus sont secs, ils absorbent plus facilement l'eau de l'air environnant, ce qui entraîne une augmentation de la transpiration. |
Gradient de potentiel hydrique | La pression exercée par la perte d'eau due à la transpiration permet d'arracher davantage d'eau aux racines. | Le gradient de potentiel hydrique est la différence de potentiel hydrique entre l'intérieur d'une cellule et l'environnement extérieur - un gradient de potentiel hydrique plus élevé entraîne un taux de transpiration plus élevé. |
Fig. 4 : Une plante de sauge couverte de rosée présente des adaptations aux conditions sèches de la Méditerranée, telles que l'épaississement de sa cuticule cireuse, la pilosité et même une densité stomatique réduite.
Fig.5. Les poils à la surface d'une feuille réfléchissent la lumière du soleil loin de la cuticule et réduisent le mouvement de l'air, ce qui entraîne une baisse des taux de transpiration.
Facteurs externes affectant la transpiration
Plusieurs facteurs externes peuvent affecter la transpiration, comme mentionné dans les sections ci-dessus, tels que :
L'intensité lumineuse - des niveaux d'intensité lumineuse plus élevés entraîneront généralement des taux de transpiration plus importants. En effet, les plantes ouvrent leurs stomates en réponse à la lumière, ce qui permet à la vapeur d'eau de s'échapper des feuilles. Cependant, il y a quelques exceptions à cette règle.
Par exemple, si l'air autour des feuilles est aride, la plante peut fermer ses stomates pour éviter toute perte d'eau supplémentaire. Cela peut se produire même si l'intensité lumineuse est élevée. De même, si la température est très élevée, la plante peut fermer ses stomates pour réduire la perte d'eau, même si l'intensité lumineuse est faible.
Température - plus la température augmente, plus le taux de transpiration augmente. Plus les températures sont basses, plus le taux de transpiration est faible.
Les cellules de garde ont tendance à fermer les stomates en cas de vent pour éviter cela.
Vent - génère une plus grande perte d'eau car ils entraînent des taux d'évaporation plus élevés.
Les cellules de garde ont tendance à fermer les stomates en cas de vent pour éviter cela.
Humidité - une faible humidité signifie que la plante doit retenir plus d'eau et développe généralement des feuilles avec une surface moindre, des cuticules plus épaisses, etc.
En physiologie végétale, l' attraction transpiratoire est la force créée par la perte d'eau par transpiration qui tire l'eau vers le haut d'une plante. Cette force est créée par l'évaporation de l'eau des feuilles, qui crée un gradient de pression des feuilles vers les racines. La quantité d'eau qu'une plante peut aspirer est déterminée par la force de la transpiration et la résistance à l'écoulement à l'intérieur de la plante.
Un gradient de pression est la direction et le taux d'augmentation de la pression à un endroit donné.
Les effets de l'humidité sur la transpiration
Lorsque l'air est humide, il y a moins de différence entre la pression atmosphérique de la vapeur d'eau et la pression à l'intérieur des cellules des feuilles. Par conséquent, les molécules d'eau ont moins de chances de se diffuser hors des cellules des feuilles, et les taux de transpiration diminuent. Dans ce scénario, il y a déjà beaucoup d'eau dans l'atmosphère. Cependant, les plantes peuvent s'adapter à des conditions d'humidité élevée en ouvrant leurs stomates, ou pores, pour permettre à davantage de vapeur d'eau de s'échapper. Ce processus permettra aux plantes de continuer à transpirer rapidement, même dans des conditions humides.
Les facteurs externes qui augmentent l'humidité ou réduisent la vitesse du vent diminuent généralement le taux de transpiration.
L'évapotranspiration des plantes produit d'importantes quantités de vapeur d'eau. Cette vapeur entraîne la formation de nuages, contrôle les températures de surface et augmente les précipitations. Elle fait partie intégrante du cycle hydrologique et influence les conditions météorologiques.
Fig. 6. L'évapotranspiration est un élément important du cycle de l'eau.
L'effet du vent sur la transpiration
Plus la vitesse du vent est élevée, plus le taux de transpiration est important (si toutes les autres conditions sont constantes). En effet, le mouvement de l'air à la surface des feuilles provoque l'évaporation de l'eau des cellules du mésophylle, et cette perte d'eau doit être remplacée par l'eau qui remonte les vaisseaux du xylème depuis les racines.
Plus la vitesse du vent est importante, plus le taux d'évaporation est élevé, donc plus la perte d'eau des feuilles est importante.
Pour maintenir un équilibre hydrique constant, les plantes doivent augmenter leur taux de transpiration.
L'effet de la température sur le taux de transpiration : Comment le mesurer dans une expérience
Le taux de transpiration augmente avec la température. L'augmentation de la température entraîne une augmentation de l'évaporation de l'eau à la surface des feuilles. Il en résulte une demande accrue en eau de la part des plantes, ce qui entraîne une augmentation du taux de transpiration.
La température optimale pour les plantes du climat tempéré se situe entre 20 et 30 degrés Celsius.
Fig. 7 : Les zones de climat tempéré sont situées au nord et au sud des zones subtropicales.
À des températures plus élevées, les stomates des feuilles se ferment pour empêcher toute perte d'eau supplémentaire, ce qui réduit le taux de transpiration. Cependant, à des températures très basses, les plantes entrent dans un état de dormance et la transpiration s'arrête. Par conséquent, la température est un facteur externe majeur qui affecte la transpiration des plantes.
La transpiration des plantes est un processus essentiel du cycle de l'eau, et elle peut être facilement étudiée grâce à deux expériences simples.
A. Pour cette expérience, tu auras besoin de :
- un bocal en verre transparent/un sac transparent
- une plante avec des feuilles
- du ruban adhésif transparent
- un thermomètre
- Place d'abord la plante dans le bocal, de façon à ce que les feuilles soient exposées à l'air.
- Ensuite, utilise le ruban adhésif pour fermer le bocal. Laisse le pot dans un endroit ensoleillé pendant 24 heures, mais vérifie régulièrement la température moyenne sur le thermomètre.
- Après 24 heures, vérifie la quantité d'eau qui s'est évaporée des feuilles de la plante, en analysant ou même en pesant les gouttelettes après avoir retiré la plante du bocal.
En répétant cette expérience avec différentes plantes, tu pourras en apprendre davantage sur le fonctionnement de la transpiration des plantes et sur les facteurs qui affectent le taux de transpiration.
B. Il est également possible de calculer la masse des feuilles. Pour cette expérience, tu devras peser une feuille avant et après l'avoir placée dans un endroit où l'humidité est contrôlée et laissée pendant quelques heures.
La différence entre les deux poids permet ensuite de calculer le taux de transpiration. Nous exprimons le résultat en pourcentages (%) - le pourcentage de diminution de la masse de la feuille. Au fait, par "poids", nous entendons la masse !
N'oublie pas que le nombre affiché par les balances est la masse d'un objet. L'entrée de la balance provient autrement du poids, où le poids est la pression exercée sur eux, multipliée par l'accélération de la gravitation (9,8 m/s2).
Facteurs affectant la transpiration - Principaux enseignements
La transpiration cuticulaire et la transpiration lenticulaire sont les deux principaux moyens par lesquels les plantes perdent de l'humidité.
Les facteurs internes qui affectent les taux de transpiration comprennent l'épaisseur de la cuticule, la pilosité, la forme et la taille des feuilles, la taille et la densité des stomates, etc.
Les facteurs externes qui influencent le taux de transpiration sont la température, la lumière, le vent, etc.
Certaines plantes peuvent se comporter différemment pour prospérer dans certaines régions, par exemple en transpirant la nuit plutôt que le jour.
Deux expériences pratiques pour observer la transpiration consistent à mesurer la masse d'une feuille coupée avant et après avoir été laissée dans un environnement contrôlé ou à quantifier les gouttelettes d'eau transpirées par une plante enfermée dans un bocal ou un sac.
Références
- Fig. 1. Stomate de feuille de tomate 1-couleur (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tomato_leaf_stomate_1-color.jpg) par Photohound, Domaine public
- Fig. 3. Lentilles de Gean (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gean_lenticels.JPG) par Rosser 1954 Roger Griffith, Domaine public
- Fig. 4. Rosée sur des feuilles de sauge 2 (https://www.flickr.com/photos/leo_leibovici/1758285761/) par Leo Leibovici (https://www.flickr.com/photos/leo_leibovici/) sous licence CC BY 2.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/)
- Fig. 5. Salvia officinalis en gros plan (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salvia_officinalis_close_up.jpg) par Smartse (https://en.wikipedia.org/wiki/User:Smartse) sous licence CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
- Fig. 7. Carte du monde indiquant les zones tropicales et subtropicales (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:World_map_indicating_tropics_and_subtropics.png), par KVDP (https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Genetics4good), sous licence CC-BY-SA-3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/deed.en)
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