Transpiration

Le processus de transpiration

Latranspiration fait référence à l'évaporation et à la perte d'eau à la surface des feuilles, mais elle explique aussi comment l'eau se déplace dans le reste de la plante dans le xylème. Lorsque l'eau est perdue à la surface des feuilles, une pression négative force l'eau à se déplacer vers le haut de la plante, ce que l'on appelle souvent l'effet de traction de la transpiration . Cela permet à l'eau d'être transportée vers le haut de la plante sans nécessiter d'énergie supplémentaire. Cela signifie que le transport de l'eau dans la plante par le xylème est un processus passif.

Fig. 2 - Le processus de transpiration

Facteurs affectant la transpiration

Plusieurs facteurs affectent le taux de transpiration. Il s'agit notamment de la vitesse du vent, de l'humidité, de la température et de l'intensité de la lumière. Ces facteurs interagissent tous et travaillent ensemble pour déterminer le taux de transpiration d'une plante.

Tableau 1. Les facteurs qui affectent le taux de transpiration.

Adaptations du vaisseau xylème

Les vaisseaux du xylème présentent de nombreuses adaptations qui leur permettent de transporter efficacement l'eau et les ions vers le haut de la plante.

La lignine

La lignine est un matériau imperméable que l'on trouve sur les parois des vaisseaux du xylème et dont les proportions varient en fonction de l'âge de la plante. Voici un résumé de ce qu'il faut savoir sur la lignine ;

• La lignine est imperméable
• La lignine assure la rigidité
• La lignine présente des interstices qui permettent à l'eau de circuler entre les cellules adjacentes.

Lalignine est également utile dans le processus de transpiration. La pression négative causée par la perte d'eau de la feuille est suffisamment importante pour pousser le vaisseau du xylème à s'effondrer. Cependant, la présence de lignine ajoute une rigidité structurelle au vaisseau du xylème, empêchant ainsi son effondrement et permettant à la transpiration de se poursuivre.

Protaoxylème et métaxylème

Il existe deux formes différentes de xylème que l'on retrouve à différents stades du cycle de vie de la plante. Chez les jeunes plantes, on trouve le protoxylème et chez les plantes plus matures, le métaxylème. Ces différents types de xylème ont des compositions différentes, ce qui permet d'obtenir des taux de croissance différents selon les stades.

Chez les jeunes plantes, la croissance est cruciale ; le protoxylème contient moins de lignine, ce qui permet à la plante de grandir. En effet, la lignine est une structure très rigide ; trop de lignine limite la croissance. Cependant, elle apporte plus de stabilité à la plante. Chez les plantes plus âgées et plus matures, on constate que le métaxylème contient plus de lignine, ce qui lui confère une structure plus rigide et l'empêche de s'effondrer.

Pas de contenu cellulaire dans les cellules du xylème

Les vaisseaux du xylème ne sont pas vivants. Les cellules des vaisseaux du xylème ne sont pas métaboliquement actives, ce qui leur permet de ne pas avoir de contenu cellulaire. L'absence de contenu cellulaire laisse plus de place au transport de l'eau dans le vaisseau du xylème. Cette adaptation garantit que l'eau et les ions sont transportés le plus efficacement possible.

En outre, le xylème n'a pas non plus de parois terminales. Cela permet aux cellules du xylème de former un vaisseau continu. Sans parois cellulaires, le vaisseau du xylème peut maintenir un flux constant d'eau, également connu sous le nom de flux de transpiration.

Types de transpiration

L'eau peut être perdue par la plante à plus d'un endroit. Les stomates et la cuticule sont les deux principales zones de perte d'eau dans la plante, l'eau étant perdue par ces deux zones de manière légèrement différente.

Transpiration stomatique

Environ 85 à 95 % de la perte d'eau se produit par les stomates , ce que l'on appelle la transpiration stomatique. Les stomates sont de petites ouvertures que l'on trouve principalement sur la surface inférieure des feuilles. Ces stomates sont étroitement bordés par des cellules de garde. Les cellules de garde contrôlent l'ouverture ou la fermeture des stomates en devenant turgescentes ou plasmolysées. Lorsque les cellules de garde deviennent turgescentes, elles changent de forme, ce qui permet aux stomates de s'ouvrir. Lorsqu'elles deviennent plasmolysées, elles perdent de l'eau et se rapprochent les unes des autres, ce qui entraîne la fermeture des stomates.

Les cellules de garde plasmolysées signifient que la plante n'a pas assez d'eau. Les stomates se ferment donc pour empêcher toute perte d'eau supplémentaire. À l'inverse, lorsque les cellules de garde sont turgescentes, cela nous montre que la plante a suffisamment d'eau. La plante peut donc se permettre de perdre de l'eau et les stomates restent ouverts pour permettre la transpiration.

La transpiration stomatique ne se produit que pendant la journée car la photosynthèse a lieu ; le dioxyde de carbone doit pénétrer dans la plante par les stomates. La nuit, il n'y a pas de photosynthèse et le dioxyde de carbone n'a donc pas besoin de pénétrer dans la plante. La plante ferme donc les stomates pour éviter les pertes d'eau.

Transpiration cuticulaire

La transpirationcuticulaire représente environ 10 % de la transpiration de la plante. La transpiration cuticulaire est la transpiration à travers les cuticules d'une plante, qui sont des couches situées en haut et en bas de la plante et qui jouent un rôle dans la prévention de la perte d'eau, ce qui explique pourquoi la transpiration à partir des cuticules ne représente qu'environ 10 % de la transpiration.

La transpiration par les cuticules dépend de l'épaisseur de la cuticule et de la présence ou non d'une couche cireuse. Si une cuticule possède une couche cireuse, on parle de cuticule cireuse. Les cuticules cireuses empêchent la transpiration de se produire et évitent la perte d'eau - plus la cuticule est épaisse, moins la transpiration peut se produire.

Différences entre la transpiration et la translocation

Nous devons comprendre les différences et les similitudes entre la transpiration et la translocation. Il peut être utile de lire notre article sur la translocation pour mieux comprendre cette section. En résumé, la translocation est le mouvement actif à double sens du saccharose et d'autres solutés vers le haut et vers le bas de la plante.

Les solutés dans la translocation et la transpiration

Latranslocation fait référence au mouvement des molécules organiques, telles que le saccharose et les acides aminés, vers le haut et vers le bas de la cellule végétale. En revanche, latranspiration désigne le mouvement de l'eau vers le haut de la cellule végétale. Le mouvement de l'eau autour de la plante se produit à une vitesse beaucoup plus lente que le mouvement du saccharose et d'autres solutés autour de la cellule végétale.

L'énergie dans la translocation et la transpiration

La translocation est un processus actif car elle nécessite de l'énergie. L'énergie nécessaire à ce processus est transférée par les cellules compagnes qui accompagnent chaque élément du tube criblé. Ces cellules compagnes contiennent de nombreuses mitochondries qui contribuent à l'activité métabolique de chaque élément du tube criblé.

En revanche, la transpiration est un processus passif car elle ne nécessite pas d'énergie. En effet, l'attraction de la transpiration est créée par la pression négative qui suit la perte d'eau à travers la feuille.

Direction

Le mouvement de l'eau dans le xylème est à sens unique, c'est-à-dire qu'il est unidirectionnel. L'eau ne peut que monter dans le xylème jusqu'à la feuille.

Le mouvement du saccharose et des autres solutés dans la translocation est bidirectionnel. C'est pourquoi il nécessite de l'énergie. Le saccharose et les autres solutés peuvent se déplacer à la fois vers le haut et vers le bas de la plante, aidés par la cellule accompagnatrice de chaque élément du tube criblé. Nous pouvons constater que la translocation est un processus bidirectionnel en ajoutant du carbone radioactif à la plante. Ce carbone peut être observé au-dessus et en dessous du point où il a été ajouté à la plante.

Fig. 4 - Les principales différences entre la transpiration et la translocation