Comment fonctionne la croissance des plantes?
La Photosynthèse, un processus essentiel:
->A présent, nous allons vous expliqué, dans cette partie, comment fonctionne la croissance des plantes. Il faut savoir que la croissance de la majorité des plantes se fait grâce à la photosynthèse. Mais qu’est-ce donc que la photosynthèse ? La photosynthèse est le processus bioénergétique qui permet aux plantes et à certaines bactéries de synthétiser de la matière organique en exploitant la lumière du soleil. En plus claire, on définit la photosynthèse par 4 ingrédients principaux (la lumière, l’eau [H2O], le dioxyde de carbone [CO2] et d’autres gaz et nutriments présents dans le sol) dont nous étudierons l’utilité dans cette partie. La lumière est un ingrédient essentiel à la photosynthèse. Lorsqu’une plante est exposée à de l’énergie lumineuse, elle l’absorbe, puis, grâce à des protéines appelées centres réactionnels contenant de la chlorophylle (ou pigments photosynthétiques) elle la transforme en énergie chimique.
En parallèle à ce processus, la plante absorbe par les racines de l’eau (H2O) ainsi que d’autre nutriments comme l’azote sous forme de nitrate (NO3), le phosphore sous forme d’acide phosphorique (H2PO4), le potassium, le soufre et d’autres oligo-éléments (éléments minéraux purs nécessaires à la vie d'un organisme) et par les stomates (orifices de petites tailles présents dans l'épiderme des organes aériens des végétaux permettant les échanges gazeux) le dioxyde de carbone (CO2) contenu dans l’air. La plantes utilise l’énergie chimique pour transformer l'eau et le dioxyde de carbone en énergie chimique (sucre ou glucose), tout en rejetant du dioxygène. Cette réaction chimique peut être exprimé par la formule simplifiée :
6CO2 + 6H2O -> C6H12O6 + 602
Dioxyde de Eau Sucre Dioxygène
Carbone
L'azote, le potassium et le phosphore, des éléments essentiels:
->Dans cette partie, nous allons étudier le rôle des principaux composants de la plante. Il faut savoir qu'une centaine d'éléments ont été décelées dans les plantes, mais seulement une vingtaine d'entre eux sont considérés comme véritablement indispensables. On distingue des nutriments principaux représentant prés de 99% de la masse de la plante ainsi que des nutriments appelés oligo-éléments présents en quantité négligeable mais essentiels au mécanisme de la croissance de la plante. Afin de calculer le pourcentage de présence d'un élement dans la plante on place la plante dans une etuve (sorte de four de laboratoire permettant de sécher des élements ou de les exposer à des U.V) dans le but de retirer l'eau présente dans la plante. On peut ensuite analyser la plantes séchée pour connaître les proportions de chaque élement. En général, on obtient des résultats assez proches de ceux du tableau ci-dessous:
L'azote:
L'azote est l'élement le plus présent après l'oxygène, le carbone et l'hydrogène. Il joue un rôle essentiel dans la synthèse de la matière vivante (protéines, enzymes..) à partir de la matière minérale (nutriments divers).
Il est par exemple l'un des constituants de la chlorophylle et contrôle par conséquent le fonctionnement de la photosynthèse. L'azote présent dans le sol est absorbé et transformé dans la plante en acides aminés puis en protéines indispensables à l'alimentation des annimaux et des hommes (les hommes et les animaux ne peuvent pas absorber l'azote ni dans l'air ni dans le sol). Ce sont par conséquents les végétaux qui leurs procurent l'azote essentiel à leur survie. L'azote est certe trés abondants dans l'air mais la majorité des plantes, sauf celle de la famille des legumineuses (pois, haricots..), sont incapable d'absorber cet azote et peut seulement absorber, par conséquent, l'azote présent dans le sol.
Des études ont montrées de plus que la quantité d'azote présente dans le sol influent sur le rendements des cultures. On peut par exemple observer dans l'histogramme suivant les résultats d'une étude effectuée en Belgique montrant le rendement de cultures de blé(en tonne par hectar) par rapport à la dose d'azote administrée à chacune(en kg par hectar)
Le Phosphore:
Le phosphore tout comme l'azote et potassium est un élément essentiel à la survie et au développement des plantes. Son action est conjuguée à celle de l’azote. Les besoins en azote et en phosphore évoluent parallèlement. Il permet l'apparition rapide des racines et leurs croissance et son action permet de plus a la plante d'acquérir une résistance face aux maladies dûes aux champignon. Des carences en phosphore se caractérisent géneralement par un ralentissement de la croissance. Mais il existe aussi d'autre symptome comme la teinte en violet des feuilles agées, principalement sur la face du dessous et leurs dessèchement anormalement tôt. La floraison, les graines et les fruits sont de plus significativement réduits et ralentit.
Le potassium:
Le potassium est lui aussi un élément primordial pour la plante, cependant, contrairement à l'azote et au phosphore, il n'est pas utilisé dans la synthèse structurelle des molécules importantes mais il est essentiel au bon fonctionement des stomates (petits orifices présent sur la face supérieur de la la partie aérienne de la plantes permettant les échanges gazeux). Son entrée et sa sortie des vacuoles gouverne la turgescence ( on appele pression de turgescence le phénomène se produisant lorsque les cellules végétales se remplissent d'eau ce qui entraîne une augmentation de la pression de l'intérieur ver l'exterieur) des cellules et par conséquent l'ouverture et la fermeture des stomates.
Photographie microscopique d'une stomate ouverte
Legende:
1-Cellules épidermique végétales.
2-Cellules stomatiques(de garde).
3-Ostiole (partie des stomates pouvant s'ouvrir et se fermer).
4-Ions K+ (leur déplacement gouverne l'ouverture et la fermeture des stomates).
5-Molécule d'eau (leur déplacement est controlé par les ion K+ et permettent de gonfler la vacuole ce qui ouvre l'ostiole).
6-Vacuoles (leur gonflement et provoqué par l'entrée des molécules d'eau et permet l'ouverture de l'ostiole