Transpiration des Végétaux

1. Le rôle de la transpiration chez les végétaux

• La transpiration est un phénomène clé qui, avec la remontée capillaire, moteur la circulation de la sève brute dans le xylème.
• Elle se produit principalement dans les feuilles, au niveau des stomates, dont l'ouverture régule l'intensité de la transpiration.
• L'appel transpiratoire est un moteur essentiel de la circulation de la sève brute, complété par la poussée radiculaire.

a) Échanges gazeux au niveau des feuilles

• Lors de la photosynthèse, les stomates s'ouvrent pour laisser entrer le CO₂, ce qui met la solution des feuilles en contact avec l'air extérieur.
• La différence de potentiel hydrique entre l'atmosphère et les feuilles provoque la sortie d'eau sous forme de vapeur.
• Cette perte d'eau crée une tension dans le xylème, favorisant la montée de la sève brute.

b) Fonctions de la transpiration

• Rafraîchissement des plantes par évaporation.
• Transfert des sels minéraux vers les feuilles, siège de la photosynthèse.
• Émission d'oxygène dans l'air avec la vapeur d'eau.
• Composante majeure de l'évapotranspiration, importante pour le cycle de l'eau atmosphérique.

2. Synthèse : montée de la sève brute et transpiration

À retenir : La transpiration, en créant une tension dans le xylème, est le principal moteur de la circulation ascendante de la sève brute dans les plantes.

1. La montée de la sève brute

La sève brute monte des racines vers les feuilles par les vaisseaux du bois grâce à un phénomène de transpiration.

2. Potentiel hydrique et pression racinaire

• Si le taux d’humidité du sol est très élevé, le potentiel hydrique des racines est plus faible que celui du sol.
• L’eau pénètre alors dans la plante par les racines et s’y accumule, créant une légère pression racinaire.

3. Fonctionnement des canalisations dans un arbre

• Dans les feuilles, la photosynthèse utilise :
  • Le dioxyde de carbone de l’air
  • L’eau absorbée par les racines
• L’eau s’évapore des feuilles par la transpiration, ce qui crée une force ascendante qui fait monter la sève brute.

4. Les stomates

• Définition : Un stomate est un petit orifice présent dans l’épiderme des organes aériens des végétaux, principalement sur la face inférieure des feuilles.
• Rôle :
  • Permet la transpiration (évaporation de l’eau).
  • Permet les échanges gazeux (dioxygène, dioxyde de carbone).
• Répartition :
  • Très nombreux sur les feuilles (50 à 500 stomates par mm²).
  • Généralement sur la face inférieure (face abaxiale) des feuilles horizontales.
  • Sur feuilles exposées des deux côtés (ex : poireau, maïs), répartis sur les deux faces.
  • Moins nombreux et souvent enfoncés chez les plantes xérophytes (adaptées aux milieux secs).

5. Quantité d’eau évaporée par jour (exemples)

6. Importance de la transpiration foliaire

• La perte d’eau par les feuilles crée un appel d’eau qui aspire la colonne d’eau dans les vaisseaux du bois.
• Cette transpiration est essentielle car :
  • La sève minérale contient des sels minéraux indispensables à la plante, qui doivent atteindre les feuilles.
  • Les feuilles retiennent les sels minéraux, tandis que l’eau s’échappe sous forme de vapeur.
  • La transpiration provoque un refroidissement localisé important pour la feuille.

La transpiration foliaire est indispensable pour faire monter la sève brute et permettre l’alimentation minérale et thermique des feuilles.

1. Les stomates : définition et rôle

• Stomates : petits orifices situés principalement sur la face inférieure des feuilles, permettant les échanges gazeux entre la plante et l’air.
• Ils sont constitués de deux cellules de garde qui régulent leur ouverture et fermeture.

2. Fonctionnement des stomates

• Ouverture des stomates : permet l’entrée du dioxygène ($O_2$) et la sortie du dioxyde de carbone ($CO_2$) nécessaire à la photosynthèse.
• Fermeture des stomates : limite la perte d’eau par évaporation, surtout en conditions de sécheresse.

3. Échanges gazeux via les stomates

4. Transpiration et régulation thermique

• La transpiration est la perte d’eau sous forme de vapeur par les stomates.
• Elle permet de rafraîchir les feuilles en évacuant la chaleur par évaporation.
• C’est un mécanisme d’auto-contrôle : quand la température augmente, la transpiration s’intensifie, ce qui fait baisser la température locale.

La transpiration est essentielle pour éviter la surchauffe des feuilles exposées au soleil.

5. Mécanismes associés à la montée de l’eau

• Succion des racines : force qui attire l’eau du sol vers les racines et aide à sa montée dans la plante.
• Poussée radiculaire : pression exercée par les racines qui pousse la sève minérale vers la tige, observable après la taille des ceps de vigne.
• Capillarité : phénomène physique qui permet à la sève de monter dans les vaisseaux conducteurs très fins, grâce à l’adhésion de l’eau aux parois.

6. Absorption de l’eau et des sels minéraux

• L’osmose permet à l’eau de passer du sol vers les racines.
• Le transport actif des ions minéraux augmente la concentration en solutés dans les cellules, favorisant l’osmose.

L’absorption de l’eau et des minéraux est un processus couplé, combinant transport passif et actif.

1. Cellules spécialisées dans la racine

2. Absorption de l’eau par les racines

• Lieu d’absorption : au niveau des poils absorbants situés dans la zone pilifère de la racine.
• Caractéristiques des poils absorbants :
  • Prolongements cytoplasmiques filiformes des cellules épidermiques.
  • Longueur : de 1 mm à plusieurs mm.
  • Diamètre : 12 à 15 µm.
  • Densité : jusqu’à 2000 poils par cm².
• La quasi-totalité de l’absorption de l’eau et des sels minéraux se fait à ce niveau.

3. L’osmose : mécanisme clé de l’absorption

• Définition : L’osmose est la diffusion passive de molécules d’eau à travers une membrane semi-perméable, d’une solution moins concentrée en soluté (milieu hypotonique) vers une solution plus concentrée (milieu hypertonique), jusqu’à l’équilibre (milieux isotoniques).
• Principe :
  • La membrane laisse passer l’eau mais pas le soluté.
  • L’eau se déplace pour réduire la différence de concentration entre les deux solutions.
• Rôle en biologie végétale : explique comment l’eau pénètre dans les cellules des poils absorbants, puis dans la racine.

À retenir : L’eau est absorbée principalement par les poils absorbants des racines grâce à l’osmose, puis transportée vers les feuilles via le xylème.

1. L'osmose

• Osmose : phénomène de diffusion de l'eau à travers une membrane semi-perméable, allant d'un milieu hypotonique (moins concentré en solutés) vers un milieu hypertonique (plus concentré en solutés).
• La membrane semi-perméable laisse passer l'eau mais pas les solutés.
• L'osmose permet l'équilibre des concentrations de part et d'autre de la membrane.

L'osmose est essentielle pour le transport de l'eau dans les cellules végétales.

2. Mécanismes de transport de l'eau dans les plantes

3. Absorption de l'eau et des sels minéraux par les racines

• L'eau est absorbée principalement au niveau des poils absorbants situés dans la zone pilifère des racines.
• Poils absorbants : prolongements cytoplasmiques filiformes des cellules épidermiques, très nombreux (jusqu'à 2000/cm²), augmentant la surface d'absorption.
• L'eau pénètre dans les racines par osmose, car la concentration en solutés est plus élevée à l'intérieur des cellules racinaires.
• Les sels minéraux sont absorbés par transport actif, nécessitant de l'énergie.

4. Rôle de l'eau dans la plante

• L'eau est indispensable à la vie des plantes : elle maintient la turgescence des cellules, permet la photosynthèse et le transport des nutriments.
• Sans eau, les feuilles se fanent et la plante meurt.

5. Résumé des points clés

• Osmose = passage d'eau d'un milieu moins concentré vers un milieu plus concentré à travers une membrane semi-perméable.
• Poils absorbants = site principal d'absorption de l'eau et des sels minéraux.
• L'eau est absorbée par osmose, les sels minéraux par transport actif.
• L'eau est vitale pour la nutrition et la survie des plantes.

1. L'absorption du carbone

• Les végétaux contiennent beaucoup de carbone, mais la sève minérale (eau + sels minéraux) ne contient pas de carbone.
• Le carbone provient donc de l’air atmosphérique, sous forme de dioxyde de carbone (CO₂).
• Le CO₂ est absorbé par la partie aérienne de la plante, principalement par les feuilles.

2. La photosynthèse

• La plante utilise le dioxyde de carbone de l’air pour fabriquer sa matière organique.
• Ce processus s’appelle la photosynthèse.
• La photosynthèse est le mécanisme biologique qui permet à la plante de transformer le CO₂ et l’eau en matière organique, grâce à l’énergie lumineuse.

3. Modèle de la nutrition végétale

• La nutrition végétale combine donc l’absorption d’eau chargée en sels minéraux et l’absorption de dioxyde de carbone.

4. Définitions importantes

La photosynthèse est le mécanisme par lequel la plante absorbe le dioxyde de carbone de l’air pour fabriquer sa matière organique.