Transpiration végétale

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Échanges au niveau d'une feuille : Du gaz carbonique (CO2) est absorbé. De l'oxygène (O2) et de l'eau (H₂O) sont rejetés

1) L'eau pénètre dans les racines (passivement) ; elle est guidée vers les tissus du xylème par la bande de Caspari. Un gradient de concentration des solutés dans le xylème conduit à un transport ultérieur passif de l'eau dans les éléments de vaisseaux de la plante.
2) Une fois dans le xylème, les forces d'adhérence et de cohésion agissent sur l'eau (capillarité). Elles provoque l'adhérence des molécules aux parois des vaisseaux, et la cohésion amène les molécules à adhérer les unes aux autres, formant une colonne d'eau qui s'étend de la racine à la partie supérieure de la plante.
3) L'eau du xylème arrive dans le mésophylle spongieux, où elle est éventuellement exposée à l'air extérieur si les stomates sont ouverts ; l'évaporation se produit alors, créant des tensions dans la colonne d'eau, que les forces de cohésion des molécules voisines tirent vers le haut, créant une force de traction sur toute la longueur du xylème^[1]

stomates ouverts sur une feuille d'Arabidopsis par lesquels l'eau de la plante est transpirée (microscope électronique)

Certaines plantes des milieux arides (dites « xerophytes ») peuvent - durant un certain temps - réduire leur surface foliaire pour limiter leur transpiration en cas de stress hydrique (à gauche).
Quand la température diminue et que l'eau est à nouveau disponible, les feuilles se gorgent d'eau et reprennent leur forme normale (à droite)

La transpiration végétale est, chez les plantes, le processus continu causé par l'évaporation d'eau par les feuilles (et la reprise qui y correspond à partir des racines dans le sol).

Le rôle de la transpiration chez les végétaux

Il est multiple :

• La transpiration est (avec le phénomène de remontée capillaire) le moteur de la circulation de la sève brute dans le xylème ; elle se produit essentiellement au niveau des stomates (la régulation de leur ouverture influence donc directement l'intensité de la transpiration) ; "L'appel transpiratoire" est un des moteurs de la circulation de la sève brute (il existe aussi la poussée radiculaire).
  Lors de la photosynthèse les stomates s'ouvrent afin de laisser rentrer du CO₂. Il y a alors mise en contact de la solution des feuilles avec l'air extérieur. La différence entre le potentiel hydrique atmosphérique et celui des feuilles induit la sortie de l'eau (présente dans les feuilles) dans l'atmosphère. La pression relative dans le xylème diminue et devient plus faible que la pression atmosphérique. Le xylème est alors sous tension, ce qui permet la montée de la sève brute.
• Elle contribue, dans une certaine mesure, au rafraîchissement des plantes et elle permet le transfert des sels minéraux aux endroits où la plante en a besoin, principalement dans les feuilles qui sont le siège de la photosynthèse.
• Avec la vapeur d'eau, la plante émet aussi dans l'air des gaz (surtout de l'oxygène) et des aérosols comprenant notamment des phytohormones qui lui permettent de communiquer avec d'autres plantes ou d'émettre des « messages chimiques » perceptibles par certains animaux (insectes).
• C'est une composante majeure de l'évapotranspiration qui est particulièrement importante en termes de quantité d'eau (ré)introduite dans l'atmosphère, ce qui a notamment pu être montré ou confirmé par des analyses isotopiques du cycle de l'eau en Amazonie^[2].

Chez les angiospermes

La transpiration est plus importante chez les angiospermes, car ces plantes disposent dans leurs feuilles d'un réseau de nervures quatre fois plus dense que celui des autres plantes^[3].

La quantité d'eau rejetée dans l'atmosphère par la transpiration des plantes

Pour les végétaux de grande taille et les hélophytes, elle peut être très importante.

À titre d'illustration, en zone tempérée et s'il ne manque pas d'eau, un hectare de hêtre (Fagus sylvatica) émet dans l'atmosphère environ 25 tonnes de vapeur d'eau par jour durant une saison de végétation. Cela explique le rôle joué par les grandes formations végétales, notamment les forêts sur le cycle de l'eau et sur le climat.

Un hectare de forêt tropicale humide en évapotranspire bien plus encore (1530 mm environ +/- 7% selon les bassins, en Guyane, sous une pluviométrie de 2000 à 4000mm selon la mesure faite par le bilan hydrologique^[4] ; résultats proches de ceux de Madec obtenus avec la méthode de Thornthwaite en 1963^[5]).

Cela explique le rôle joué par les grandes formations végétales, notamment les forêts sur le cycle de l'eau et sur le climat régional et mondial.

Les facteurs influençant la transpiration

Facteurs structuraux

Surface et épaisseur des feuilles : Une feuille plus petite transpirera moins vite qu’une feuille plus grande, car il y a moins de pores disponibles pour la perte d’eau. L’épiderme de la plupart des végétaux terrestres est recouvert d’une cuticule. Cet atout apporte une protection imperméabilisante qui prévient de l’assèchement. Plus la cuticule est épaisse plus la transpiration sera faible^[6].

Nombre de stomates : L’eau de la transpiration étant évacuée par les stomates est proportionnelle au nombre de pores des stomates. Plus il y en a, plus la transpiration sera forte.

Nombre de feuilles : Un nombre de feuilles, ou autres organes photosynthétiques, plus grand augmente aussi le nombre de stomates disponibles pour la transpiration. Il y aura donc plus d’échanges gazeux avec le milieu externe.

Facteurs externes

Disponibilité de l’eau : Quand l’humidité du sol passe en dessous d’un seuil normal (entre -1,0 MPa et -4,0 MPa pour les mésophytes)^[7] pour la plante, les stomates se fermeront jusqu’à temps que la condition s’améliore et la transpiration sera ainsi réduite.

Humidité relative : La diminution de l’humidité relative, rendant l’air plus sec, abaisse considérablement le gradient potentiel hydrique atmosphérique ce qui contribue à augmenter la transpiration. La plus grande différence entre le potentiel hydrique interne des feuilles et externe encourage l’eau à quitter celles-ci.

Vent : Le vent défait la couche limite qui sert à protéger la surface des feuilles en accumulant une vapeur d’eau qui réduit le niveau d’eau à évacuer de ces dernières. Le vent augmente donc le dessèchement. Le changement d’air autour de la plante plus fréquent favorise l’évaporation de l’eau. Puis, la différence de potentiels hydriques entre les milieux, interne et externe, est augmentée, ce qui accroît alors tout de suite la transpiration, cherchant le renouvellement de sa couche limite.

Luminosité : Comme la plupart des plantes ouvrent leurs stomates durant le jour pour faire de la photosynthèse, à l’exception des plantes de la famille CAM^[8], la vitesse de transpiration augmente avec l’intensité de la lumière laissant l’eau s’évaporer par les pores des feuilles. La sensibilité des plantes à la luminosité varie selon les espèces. La transpiration est donc plus élevée le jour et diminue fortement durant la nuit.

Température : La température encourage l’ouverture des stomates pour permettre l’évaporation de l’eau cellulaire. Plus il fait chaud, plus les stomates s'ouvriront et donc, plus il y aura de transpiration. Ceci se produit jusqu’à ce que la température atteigne un certain seuil, de 25 à 30ºC^[9]. À ce seuil, les stomates commenceront à se refermer et ainsi à abaisser la transpiration pour éviter le dessèchement.

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

• Évapotranspiration
• Écohydrologie
• Potomètre

Lien externe

• (en) Une description de la transpiration, y compris une courte animation illustrant le processus

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