Les fonctions des plantes

Les plantes ont une caractéristique importante qui les rend différentes de tous les autres organismes. Elles sont autotrophes et produisent leur propre nourriture à partir de matières inorganiques par un processus appelé photosynthèse. Les humains et les autres animaux sont hétérotrophes, ce qui signifie que nous devons trouver notre nourriture à l’extérieur de nous-mêmes.

La photosynthèse

La photosynthèse est le processus qui permet aux plantes de convertir l’énergie de la lumière captée par les chloroplastes en énergie chimique dont elles ont besoin pour assurer leur survie quotidienne.

Les pigments de chlorophylle dans les chloroplastes utilisent l’eau et le dioxyde de carbone (CO₂) de l’air pour former des hydrates de carbone et stocker l’énergie dans leurs liaisons chimiques. Les hydrates de carbone sont des composés qui comprennent tous les sucres simples (p. ex., le sucrose ou sucre ordinaire).

Les processus de la photosynthèse (Parlons sciences en utilisant une image de lv_design via iStockphoto).

Le savais-tu?

Le saccharose est mieux connu sous le nom de sucre ordinaire, le même sucre granulé que tu utilises peut-être chez toi.

Les glucides (aussi appelés hydrates de carbone) comprennent aussi des sucres complexes comme la cellulose et l’amidon. La cellulose est la principale composante des parois des cellules. L’amidon est une molécule importante qui sert à stocker de l’énergie.

Les plantes utilisent l’amidon pour produire de l’énergie lorsqu’elles ne font pas de photosynthèse, pendant les mois d’hiver, par exemple. Les racines des plantes, comme les pommes de terre, les carottes et les betteraves, sont riches en amidon.

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La photo en couleur montre quelques légumes racines.
Les légumes sont disposés les uns contre les autres sur un fond blanc. Une pomme de terre et une patate douce sont à gauche; elles sont toutes les deux brun pâle. Deux betteraves rouge vif sont à droite. Une grosse carotte orange est visible derrière ces légumes. Les longues fanes vertes de la carotte et les fanes pourpres des betteraves sont empilées derrière les betteraves.

Les glucides peuvent également être stockés dans d’autres parties des plantes. Les fruits peuvent stocker des glucides sous forme de pectine. Les oranges, les citrons, les pommes et les raisins sont riches en pectine.

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La photographie ci-dessus montre un assortiment d’agrumes.

Les fruits sont disposés sur un fond blanc. Certains fruits sont entiers tandis que d’autres sont coupés en deux. Leurs couleurs sont vives : orange, jaune, rose et vert.

Qu'est-ce que la photosynthèse? (2018) Les Céréales (0 min 40 s).

La respiration 

La respiration est essentiellement le processus inverse de la photosynthèse. Dans la première étape de ce processus, l’oxygène réagit avec le sucre contenu dans une cellule végétale et libère l’énergie chimique contenue dans le sucre. L’énergie libérée est transférée vers une nouvelle molécule appelée ATP (adénosine triphosphate). La molécule d’ATP peut ensuite être transportée dans la cellule où elle peut être utilisée pour accomplir différentes tâches. Ce processus libère du dioxyde de carbone et de l’eau. Contrairement à la photosynthèse, qui peut se produire uniquement lorsqu’il y a de la lumière, la respiration peut se produire le jour et la nuit.

La transpiration

La transpiration est le terme utilisé pour décrire l’évaporation de l’eau de la surface des feuilles et des tiges. La transpiration est une composante essentielle de la photosynthèse et de la respiration.

L’eau produite durant la respiration quitte la plante par des structures spécialisées appelées stomates.

Les stomates sont de petites pores dans les feuilles. Ils peuvent s'ouvrir et se fermer au besoin pour laisser entrer et sortir l'eau et les gaz.

Lorsque l’eau est rare, la plante doit conserver son eau. Elle le fait en fermant ses stomates, ce qui réduit l’évaporation de l’eau, mais également la quantité de dioxyde de carbone qui peut pénétrer dans la plante. Moins de CO₂ signifie moins de photosynthèse. Et moins de photosynthèse signifie moins de croissance. De plus, lorsqu’une feuille ferme ses stomates, elle ne peut plus se rafraîchir par évaporation, et si la température est trop élevée, sa structure risque de s’abîmer.

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Photo en couleur d’une feuille prise au microscope.
Toute l’image est remplie d’une surface vert foncé. La surface n’est pas unie, mais plutôt faite de petites bosses et de creux, comme la surface de l’eau qui est sur le point de bouillir dans un chaudron. Au centre de l’une des bosses, on voit un trou ovale. La bordure vert pâle et arrondie de cette ouverture fait penser à une bouche.

Le savais-tu?

Les stomates des feuilles peuvent laisser sortir de l’eau et laisser entrer le CO₂ nécessaire à la photosynthèse.

En plus de leurs stomates, les feuilles sont aussi recouvertes d’une matière cireuse appelée cuticule, et cette cuticule les aide à perdre moins d’eau.

Les plantes qui vivent dans des habitats très secs se sont adaptées à leur environnement grâce à d’autres moyens de réduire leurs pertes en eau. Par exemple, les plantes qui vivent dans un désert ont des cuticules plus épaisses que les plantes qui vivent dans des endroits plus humides.

Le savais-tu?

Les feuilles peuvent éliminer par la transpiration jusqu’à 90 % de l’eau absorbée par leurs racines.

As-tu déjà vu un cactus comme celui-ci? C’est un figuier de Barbarie. La partie verte de ce cactus n’est pas une feuille, mais une tige! Contrairement à la plupart des plantes, qui effectuent la photosynthèse dans leurs feuilles, ce cactus effectue la photosynthèse dans ses tiges, et c’est dans ses tiges qu’il garde ses réserves d’eau.

Tu te demandes peut-être si les cactus ont des feuilles. Eh oui, ils en ont! Les feuilles des cactus se sont modifiées jusqu’à devenir de fines épines pointues. Les épines perdent beaucoup moins d’eau que les feuilles, en plus de protéger le cactus contre les animaux qui pourraient essayer de le manger!

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Photo en couleur d’un cactus dans le désert.

L’appareil photo est proche des plantes au premier plan. Les tiges (qui ressemblent à des feuilles) ont la forme de gouttes d’eau à l’envers. Elles sont vert pâle, épaisses, plates et pourvues de fines aiguilles. Des structures roses en forme d’œuf sont visibles le long des bords supérieurs de chaque tige.

À l’arrière-plan, on voit la terre brun pâle et quelques arbres et arbustes verts. En haut de la photo, des nuages vaporeux flottent dans le bleu intense du ciel.

Le savais-tu?

Ce ne sont pas les racines qui POUSSENT l’eau vers les parties aériennes de la plante, mais plutôt la transpiration dans les feuilles qui ASPIRE vers le haut l’eau contenue dans les racines!

Transpiration des plantes (2020) Éditions Larousse (0 min 30 s).

En plus de refroidir les plantes, la transpiration refroidit aussi l’air qui entoure les plantes. Lorsque l’air autour des plantes se réchauffe, les plantes perdent souvent de l’eau par transpiration. En rejetant de l’eau sous forme de vapeur, les plantes se refroidissent et refroidissent leur milieu environnant. Une plus grande concentration d’eau dans l’air entraîne une plus grande quantité de nuages, et ces nuages peuvent refroidir encore plus l’air en bloquant la lumière du Soleil.

Processus végétaux et changement climatique

Les taux de photosynthèse et de transpiration sont étroitement liés à ce qui se passe dans l’atmosphère terrestre. L’atmosphère est une couverture de gaz qui entoure notre planète. Certains de ces gaz sont des gaz à effet de serre. L’effet de serre de ces gaz favorise le réchauffement de l’atmosphère.

Lorsque l’air se réchauffe, les plantes transpirent davantage, comme quand tu transpires par une journée chaude. Ce n’est pas un problème tant que les plantes peuvent aspirer suffisamment d’eau par leurs racines. Mais si elles manquent d’eau, leurs stomates se referment pour bloquer la transpiration. Ces plantes peuvent alors étouffer de chaleur et même mourir. De plus, si les plantes ne refroidissent plus l’air qui les entoure, il fera encore plus chaud autour d’elles. Si les stomates sont fermés, le CO₂ ne peut pas pénétrer dans la plante et la photosynthèse ne peut pas se produire.

L’un des principaux gaz à effet de serre est le CO₂. Tu as appris plus haut que le CO₂ est nécessaire à la photosynthèse. Plus la concentration de CO₂ est élevée, plus le taux de photosynthèse est élevé. On pourrait donc croire qu’une concentration élevée de CO₂ serait bénéfique pour les plantes. Mais ce n’est pas aussi simple que cela. Le taux de photosynthèse est étroitement lié à la quantité d’eau à laquelle les plantes ont accès. Pour bien se développer, les plantes ont donc besoin de bonnes quantités d’eau et de CO₂.