Continum sol-plante atmosphère Potentiel hydrique. Pr AMIR SOUMIA SVI-S4 :

Transcription

1 Continum sol-plante atmosphère Potentiel hydrique Pr AMIR SOUMIA SVI-S4 :

2 - Le potentiel hydrique ψh C est l énergie qu il faut fournir à l unité de masse ou de volume d eau liée à un tissu végétal pour l emmener à l état libre à la température et à la pression atmosphérique Si on considère que le potentiel hydrique de l eau pure (de référence) est: h= 0, le potentiel hydrique h de l eau liée au végétal sera négatif Donc l eau circule du potentiel le plus haut vers le potentiel le plus bas

3 Le potentiel hydrique h de la cellule végétale à deux composante: h= π ( s)+ p Le potentiel osmotique π ( s): potentiel du aux solutés dissoutes dans l eau: Quand la concentration en soluté augmente, p diminue et h diminue Le potentiel de pression p: potentiel de pression du aux forces physiques exercées par l eau sur l environnement Le potentiel hydrique des cellules végétales est donc déterminé par le gradient de concentration des solutés et la pression exercée sur la cellule par la paroi cellulaire

4 - Etat de la cellule: turgescence et plasmolyse L absorption d eau par les cellules génère une pression dite de turgescence. En l absence de squelette, les plantes doivent maintenir la turgescence de leurs cellules afin de garder un port dressé. - La turgescence La turgescence est l état cellulaire associé à l élongation de la cellule végétale (augmentation de volume), causée par une entrée d eau dans cette même cellule La turgescence est due à l entrée par osmose d un flux d eau dans la vacuole de la cellule végétale. La pression engendrée par cet afflux d eau, ou pression de turgescence, rigidifie les parois molles de la plante (tiges, feuilles, pétales)

5 L eau se déplace par osmose de milieu extérieur moins concentré vers le milieu intérieur plus concentré - La plasmolyse La plasmolyse est l'état cellulaire résultant d'une perte d'eau par une cellule végétale, notamment au niveau de sa vacuole. La membrane plasmique se décolle de la paroi. Une baisse de turgescence se traduit au niveau de la plante entière par un «ramollissement» des organes, que l on appelle, selon les cas, le flétrissement ou la fanaison

6

7 - Le potentiel de turgescence et osmotique - Le potentiel de turgescence ψp Il exprime la différence de pression entre l eau des tissus et la pression atmosphérique L existence de ce potentiel est dû à la présence d une paroi pectocellulosique élastique dans chaque cellule. Cette paroi exerce une pression sur la vacuole et tend à faire sortir de l eau de la cellule. Le potentiel s oppose à l entrée d eau dans les cellules, il est donc toujours positif

8 - Le potentiel osmotique ψs Qualifie la diffusion entre deux liquides de concentration moléculaire différente (l intérieur et l extérieur de la cellule végétale) séparés par une membrane hémiperméable ψs tend à lier l eau à la cellule, il est toujours affecté de valeurs négatives

9 Le potentiel hydrique

10

11

12 Les relations hydriques dans la plante entière L eau circule du potentiel le plus haut vers le potentiel le plus bas

13 Trois forces moteur de la montée de l eau : Pression racinaire Capillarité Aspiration foliaire : transipiration Pression racinaire : Transport actif des minéraux dans le stèle

14 En l absence de transpiration, les racines peuvent exercer une poussée positive. La différence de potentiel hydrique entre la solution du sol à la surface de la racine et la sève du xylème sont la force responsable du mouvement de l eau à travers la racine. Lorsque la transpiration est très faible ou nulle, par exemple durant la nuit, le gradient de potentiel hydrique est assuré par la sécrétion d ions dans le xylème. Le tissu conducteur de la racine étant entouré par l endoderme, les ions ne peuvent s échapper du xylème. Le potentiel hydrique du xylème devient donc plus négatif et l eau y pénètre par osmose à travers les cellules voisines. Une poussée poistive est ainsi induite : c est la pression racinaire ; elle fait monter l eau et les ions dans le xylème.

15 Capillarité : Due à la cohésion entre des molécules d eau entre elles et avec les parois des cellules végétales. C est une montée inversement proportionnelle aux dimensions des tubes.

16 Aspiration foliaire : Lorsque l eau s évapore par evapo-transpiration, il se crée une tension dans le xylème C est l énergie solaire qui crée donc la force permettant de faire monter la sève à plusieurs dizaines de mètres d altitude.

17 La transpiration Moins de 5% de l eau absorbée par les plantes, est réellement utilisée pour la croissance, et une quantité encore moindre est utilisée dans les réactions biochimiques. L équilibre hydrique de la plante passe par une perte de vapeur d eau, un phénomène nommée transpiration. C est dans les plantes cultivées que l intervention de la transpiration est la mieux démontrée ; il faut en effet plusieurs centaines de kilogrammes d eau pour produire chaque kilogramme de matière sèche. Alors que, une transpiration trop intense peut provoquer des diminutions importantes de productivité.

18 - Le mécanisme La plus grande partie (plus de 90%) s échappe par les feuilles. La diffusion de la vapeur d eau à travers l ostiole, connue sous le terme transpiration stomatique, représente de 90 à 95% de la perte d eau par les feuilles. Les 5 à 10% restants représente la transpiration cuticulaire. Bien que la cuticule soit formée de cires et de composés hydrophobes, et qu elle soit généralement imperméable à l eau, de faibles quantités de vapeur d eau sont capables de la traverser.

19 Facteurs influençant la transpiration Bien que l ouverture et la fermeture des stomates soient les principaux facteurs affectant le taux de transpiration, plusieurs autres facteurs de l environnement, mais également de la plante elle-même influencent la transpiration. La température Un des plus importants est la température. Le taux d évaporation de l eau double pour chaque augmentation de température de 10 C. L évaporation refroidissant la surface foliaire, sa température n augmente cependant pas aussi rapidement que celle de l air ambiant. En principe, les stomates se ferment lorsque les températures dépassent 30 à 35 C.

20 L humidité de l air L humidité a également son importance. Le taux de transpiration est en effet proportionnel à la différence de tension de vapeur, qui est la différence entre la tension de la vapeur d eau dans les espaces intercellulaires et à la surface de la feuille. La perte d eau est beaucoup plu lente dans un air déjà chargé en vapeur d eau. Les feuilles des plantes croissant dans l ombre des forêts, où l humidité est en général élevée, ont généralement une taille luxuriante parce que le principal problème de ces plantes n est pas la perte d eau, mais l accès à une luminosité suffisante.

21 Flux ou continuum sol-plante-atmosphère Afin de maintenir la turgescence des parties feuillées ainsi que les activités biochimiques à un niveau compatible avec la survie, l eau perdue par les plantes au cours de la transpiration doit être continuellement remplacée, par une quantité équivalente d eau puisée dans le sol par le système racinaire. Un flux continuel d eau du sol vers l atmosphère au travers de la plante, conduisant ce qu il est convenu d appeler continuum sol-planteatmosphère. Ce flux continu d eau dans la plante est d une importance considérable pour assurer sa croissance et sa survie et son grandissement.

22

23

24 La plante absorbe l eau du sol seulement si le potentiel hydrique du sol est supérieur au potentiel hydrique de la plante Dans le poil absorbant, le potentiel osmotique ( 0 ) est la principale composante du potentiel hydrique 0 = - RTC R = 8, j.mol -1.K -1 T = Température absolue (en Kelvins) C = Concentration molaire de la solution en mole.l -1 Le potentiel hydrique permet de prédire les mouvements d eau dans et hors de la cellule Ainsi, lorsque le sol s assèche, le potentiel hydrique diminue et les plantes peuvent rencontrer des difficultés pour prélever l eau suffisamment vite afin de compenser les pertes liées à la transpiration.

25