Les plantes et l’eau - Paris-Saclay

1 Les plantes et l'eau M1 MEEF. G. Tcherkez (IBP). D'abord, on r fl chit ensemble ! Progression possible I. L'eau, constituant essentiel des plantes II. Hom ostasie hydrique et strat gies de gestion de l'eau des plantes III. L'eau, facteur cologique crucial des communaut s de plantes I. L'eau, constituant essentiel des plantes Les plantes sont majoritairement constitu es d'eau L'eau est la source de pouvoir r ducteur (et de -OH). Le flux d'eau, le plus important de la plante La circulation de l'eau conduit celle de la s ve La perte en eau permet la thermor gulation II. Hom ostasie hydrique et strat gies de gestion de l'eau des plantes La performance d'une plante est li e l'eau Les strat gies d'acquisition de l'eau Les strat gies de tol rance de la contrainte hydrique Les strat gies d' vitement des pertes hydriques Les strat gies photosynth tiques d' vitement de la contrainte hydrique III.

2 L'eau, facteur cologique crucial des communaut s de plantes Eau et milieu de vie Eau et cycle de vie Eau et communaut s v g tales Eau et zones de v g tation mondiales Le bilan hydrique de l' cosyst me et pertes en eau par la v g tation Quelques indications concr tes (majoritairement des rappels et des choses ne pas oublier). I. L'eau, constituant essentiel des plantes La mati re v g tale est surtout constitu e d'eau Tomate : 92-97% d'eau Feuilles : 80-90% d'eau Bois : 30-70%. Graines : 12-15% (parfois beaucoup moins). Attention, cela ne signifie pas que les cellules sont toujours turgescentes au maximum : masse observ e masse sec teneur relative en eau =.

3 Masse max masse sec En g n ral, dans les feuilles, TRE = environ o se trouve l'eau dans les cellules ? proplaste cytoplasme mb plasmique mitochondrie vacuole enveloppe nucl aire h t rochromatine noyau euchromatine matrice extracellulaire lamelle moyenne (pectique). paroi Ire (cellulosique). paroi paississement: paroi IIre (cellulosique). Noter aussi: les v sicules, le RE dilat en citernes : activit s de biosynth ses chelle: 1 m Comment se meut l'eau dans les cellules ? un peu travers les membranes transport facilit : canaux eau (aquaporines). Comment se meut l'eau entre les cellules ? plasmodesmes perforation matrice extracellulaire (paroi).

4 Ponctuations tissus conducteurs, avec : ponctuations, perforations L'eau, source de pouvoir r ducteur et de -OH. 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2. Mais en r alit : CO2 et H2O. H2O. NADPH PGA RuBP. O2 + 2 H+ + e- cycle de calvin NADP+ trioses sucres (glucose). gradient ATP. fonctions OH viennent de l'eau que deviennent les les atomes d'oxyg ne du CO2? forces transpiration force transpiratoire conductance transport hydraulique absorption racinaire pouss e racinaire on a toujours relation : flux = conductance x gradient d'eau flux totaux (mol/plante/s). yracine ( re) < ysol racines : Fr = G x Dy flux diff rence de conductance potentiel hydrique racinaire pour l'eau feuilles : Ff = g x Dw wi flux diff rence de fraction conductance molaire en vapeur stomatique d'eau wa wi > wa des feuilles pour l'eau Se souvenir que normalement, tat stationnaire (teneur en eau constante).

5 Fr = Ff En outre, La transpiration d pend de wa donc de l'humidit de l'air La transpiration d pend de g donc de l'ouverture des stomates La transpiration d pend de wi donc de la temp rature de la feuille Fonctionnement et moteur des mouvements hydriques (y compris s ves). Potentiels hydriques (ann es 30). YP YS. Yw = Yhydrostatique + Yosmotique + Ypesanteur + Ymatrice = P p + souvent n glig mais attention (arbres). L'eau va dans le sens des potentiels d croissants Turgescence Y Y Y=0. -0,6 Mpa -0,8 Mpa Probl me: pas favoris . thermodynamiquement: tir . par le reste (circuit ferm ). YS= - 0,7 MPa Thermor gulation Pour vaporer un gramme d'eau, il faut fournir 2400 Joules (=575 calories).

6 Chaleur latente de vaporisation de l'eau (Lv). La transpiration consomme de l' nergie calorifique et donc refroidit la plante Transpiration lumi re refroidit la feuille chauffe la feuille -absorption directe IR. -un certain % est converti en chaleur (au lieu de photochimie). II. Hom ostasie hydrique et strat gies de gestion de l'eau des plantes La performance hydrique d'une plante est souvent vue sous l'angle de la photosynth se Efficacit d'utilisation de l'eau (rendement hydrique de l'assimilation nette): A C assimil . EUE = = eau perdue E. plantes en C3 : EUE Pour une mol cule de CO2 fix e par la feuille, 100 mol cules d'eau sont perdues par cette m me feuille La perte en eau peut arriver : - lorsque les conditions sont s ches : d ficit hydrique - en quasi permanence dans certains milieux (climats).

7 - lors d'une p riode de l'ann e ( t en r gion m diterran enne). La r action intuitive pour limiter la perte en eau est la fermeture stomatique MAIS. cela pose un probl me biologique: cela ralentit l'assimilation du CO2 ! la fermeture stomatique doit tre strictement r gul e des strat gies alternatives existent attention bien distinguer TOLERANCE EVITEMENT. la plante subit le d ficit la plante a d velopp une hydrique et a des r ponses strat gie pour ne pas y tre physiologiques pour lutter ou soumise contrecarrer les effets fermeture stomatique adaptations morpho-anatomiques ajustement osmotique adaptations m taboliques r gulation du m tabolisme adaptation du cycle de vie etc.

8 Reviviscence limitation des pertes en eau ajustement osmotique des production d'ABA par cellules (diminue y) les feuilles elles-m mes perte de turgescence ou humidit tr s faible fermeture stomatique feuilles transport via xyl me d ficit hydrique ABA. senseur racinaire Strat gies d' vitement : sur trois aspects de la biologie des organismes Morpho-anatomie Ecophysiologie M tabolisme cycle de vie feuilles r duites aphyllanthe Rapide M tabolisme CAM. ( ph m rophytes). cactus, joubarbe, welwitschia pois du d sert trichomes romarin M tabolisme C4. Evite la p riode s che sorgho, millet, canne, etc .. ma s pour la floraison ou m me v g tation stomates enfonc s/feuille crocus, jacinthe de enroul e m diterran e (Dipcadi).

9 Laurier rose oyat Reviviscence mousses, s laginelle, Ramonda, .. cuticule paisse ch ne vert Aphyllanthe de Montpellier (Liliac es). mm CT feuille (bleu coton). Romarin (Lamiac es). CT feuille carmino-vert Grossissement crypte Laurier-rose (Apocynac es). Welwitschia mirabilis (Gn tales Gymnospermes). Pois du d sert Australien (Fabac es). Dipcadi serotinum (Asparagac es ex-Liliac es). Ramondie (Gesn riac es). CAM. C4. C3. C4. CAM. Nuit Jour exemple du m tabolisme C4 du ma s et du m tabolisme CAM. III. L'eau, facteur cologique crucial des communaut s de plantes on peut regarder l'influence de la disponibilit en eau diff rentes chelles: mondiale nationale r gionale locale Diversit des modes de vie associ s la disponibilit en eau distribution des esp ces aux abords d'une mare/ tang La distribution r gionale des esp ces est li e en partie la disponibilit en eau (hygrom trie, pr cipitations).

10 Exemple, dans un m me genre : radiation sp cifique (adaptation diff rents milieux hydriques). sec m sotrophe humide engorg aquatique Le d veloppement des communaut s v g tales est li e en partie la disponibilit en eau associations v g tales diff rentes, dans une m me s rie de v g tation et un m me stade: exemple des landes possibles dans le Sud-Ouest (pin maritime paraclimacique dans la s rie du ch ne p doncul ). lande callune lande molinie lande foug re aigle bien drain m sotrophe humide engorg . Le d veloppement des communaut s v g tales est li e en partie la disponibilit en eau associations v g tales diff rentes, autre exemple: diff rents types de h traie (montagnardes).