Qu’est-ce que la physiologie des plantes ?
La physiologie des plantes, physiologie végétale, ou encore phytobiologie, est la science qui étudie le fonctionnement des organes et des tissus végétaux et cherche à préciser leurs mécanismes.
On peut diviser ce thème en plusieurs domaines d’étude :
- La nutrition : la capacité des plantes à absorber les minéraux et la photosynthèse.
- La respiration et échange gazeux
- La transpiration et renouvellement en eau.
- Les relations des végétaux avec leur environnement.
- La reproduction
C’est donc un vaste tour d’horizon de la vie d’une plante, de ses besoins et de ses capacités d’adaptation.
C’est notre travail en tant que jardiniers de leur apporter tout ce dont elles ont besoin !
La Nutrition Végétale
La nutrition végétale est l’ensemble des processus qui permettent aux végétaux d’absorber et d’assimiler les éléments nutritifs nécessaires à leurs différentes fonctions physiologiques :
- Croissance
- Développement
- Reproduction
Le principal élément nutritif est le carbone, tiré du dioxyde de carbone de l’air, grâce au processus de photosynthèse.
La nutrition fait appel à des processus d’absorption de gaz (par les feuilles) et de solutions minérales contenu dans l’eau et absorbé par les racines.
Les racines, la tige et les feuilles sont les organes de nutrition des végétaux vascularisés : ils constituent l’appareil végétatif.
Comment se Développent et se Nourrissent les Plantes ?
Par les poils absorbants de ses racines, la plante absorbe la solution du sol (eau et minéraux), qui constituent la sève brute. Les racines peuvent s’associer à des champignons ce qui améliore fortement la capacité de celle-ci à absorber les éléments : on parle alors de mycorhize.
Par les feuilles, s’opère le processus de photosynthèse, apportant acides aminés et sucres constituant la sève élaborée.
Sous les feuilles, les stomates permettent l’évaporation d’une partie de l’eau absorbée (o²) et l’absorption du CO².
Dans la tige, les deux types de sève circulent : la sève brute par le xylème et la sève élaborée par le phloème.
De quoi les Plantes ont-elles besoin pour Vivre ?
- L’air (oxygène et CO²)
- L’eau
- Sels minéraux
- Lumière et chaleur
- Un peu d’attention et de tendresse !
Les éléments nutritifs indispensables peuvent être répartis en deux catégories : macro et micronutriments.
Les Macronutriments
Les macronutriments sont caractérisés par leurs concentrations supérieure à 0.1% en matière sèche. On y retrouve les principaux éléments nutritifs nécessaires à la nutrition des plantes tels que le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote.
Ces 4 éléments représente en général 90% de la matière sèche de votre plante.
On y ajoute ensuite les éléments utilisés comme engrais : le potassium, le calcium, le magnésium, le phosphore, ainsi que le souffre. Les trois premiers macronutriments sont puisés dans l’air et dans l’eau. L’azote, bien que représentant 78% de l’air que l’on respire, ne peut être assimilé que sous forme minérale.
Tableau des Macronutriments Nécessaires au Bon Développement des Plantes :
Les Micronutriments
Les micronutriments appelés aussi oligo-éléments (chlore, nickel, zinc, cuivre, manganèse…) ne dépassent pas les 0,01 % de la matière sèche. Des carences peuvent donc entrainer de forts ralentissements de développement.
Tableau des Micronutriments Nécessaires au Bon Développement des Plantes :
La Respiration Végétale
Il existe deux types de respiration chez les plantes :
- La respiration assurée par la chaine respiratoire (située dans les membranes des cellules) et qui se déroule en permanence.
- La photorespiration qui se déroule uniquement en présence de lumière (photosynthèse et évapotranspiration).
Qu’est-ce que la Photosynthèse ?
Lorsqu’un végétal reçoit de la lumière, il absorbe le CO² présent dans l’air et rejette de l’O². Ce phénomène d’échange gazeux entre la plante et son environnement s’appelle la photosynthèse.
L’augmentation de la température, soit dans la solution nutritive soit dans l’espace de culture, limite la capacité de la plante à assimiler le co2, elle doit donc compenser en ouvrant ses stomates augmentant sa capacité respiratoire.
Les cellules chlorophylliennes utilisent le carbone du CO² pour fabriquer de la matière organique et rejette l’oxygène restant. Il en résulte une production de sucres appelés photosynthétats servant à la croissance du végétal. Les cellules capable de fabriquer de la matière organique à partir de matière minérale sont des cellules autotrophes. Les autres sont dites hétérotrophes.
Lorsque la plante est dans l’obscurité, seule la respiration assurée par la chaine respiratoire à lieu. La plante absorbe de l’O² et rejette du CO².
Apport en CO² dans le Milieu Professionnel Horticole :
De nos jours, de nombreux professionnels du secteur horticole, apporte un niveau de CO² plus important à la plante. Deux raisons principale :
- Cet apport permet aux plantes de mieux résister aux fortes chaleurs. En effet en cas de température importante, toutes les stomates sont ouvertes et l’apport de CO² permet d’accélérer la transpiration de la plante, ce qui lui permet de maintenir un température interne à des niveaux acceptable.
- La deuxième raison, est la conséquence directe de la première ; accélération de la transpiration = augmentation importante de la vitesse de circulation des éléments nutritifs dans la plante, ce qui accélère significativement son métabolisme, raccourci le cycle de production et maximise les résultat de vos récoltes.
Il est important de noter que la différence de résultat grâce à l’apport de CO² ne se fera ressentir que quand toute les stomates de vos feuilles sont ouverte à leur maximum, en général vers 30°c.
La Transpiration Végétale
La transpiration végétale est, chez les plantes, le processus continu causé par l’évapotranspiration d’eau par les feuilles (plus de 90% de la perte d’eau par ces organes), les tiges, et les fleurs.
Le Rôle de la Transpiration chez les Végétaux :
La transpiration est le moteur de la circulation de la sève brute dans le xylème ; elle se traduit par l’émission de vapeur d’eau par les feuilles (environs 98% du volume d’eau absorbé par les racines).
L’ouverture des stomates conditionne donc l’évaporation de l’eau, plus la température est élevée, plus elle transpire et fait circuler la sève brute.
La transpiration, comme chez les humains, permet à la plante de se rafraichir, en diminuant, par une circulation accéléré, la température de la sève brute. Ce qui permet aussi une répartition homogène des éléments nutritifs (notamment les éléments dits immobiles, comme le calcium)
Avec la vapeur d’eau, la plante émet dans l’air des gaz, principalement de l’oxygène, mais aussi certaines phytohormones qui lui permettent de communiquer avec d’autres plantes, ou d’émettre des messages chimiques, perceptibles par certains animaux ou insectes.
Le transport de sève depuis le sol est induit par la baisse de pression hydrostatique dans les parties supérieures de la plante, elle-même due à la perte d’eau à travers les stomates. L’eau du sol est absorbée au niveau des racines par osmose, et les solutés (mélange de minéraux) accompagnent la montée d’eau dans le xylème. Le volume d’eau stockée varie en fonction de plusieurs facteurs : la taille, la densité, la tolérance à la sécheresse.
La transpiration végétale dépend donc en grande partie des conditions environnementales dans lesquelles évoluent vos plantes (température, humidité, pression atmosphérique, le vent, la qualité du substrat, quantité de lumière reçue)
Les Végétaux et leur Environnement
Les végétaux ont la capacité de percevoir leur environnement proche. Ils disposent de capacités d’adaptation leur permettant d’appréhender le milieu dans lequel ils évoluent, et de s’y adapter.
La lumière :
Un végétal distingue le jour et la nuit, c’est le photopériodisme. Il mesure la durée du jour et de la nuit, lui permettant de réagir aux saisons. Ce temps d’exposition ainsi que les changement de spectres lumineux, indique à la plante le stade de vie où elle se trouve, afin qu’elle opère les changements hormonaux nécessaires à sa survie (la fructification).
La gravité :
La croissance des végétaux est influencée par leur environnement terrestre. Les tiges se développent vers le ciel, la racine vers le centre de la terre. Un même végétal cultivé au sommet de l’Everest ou niveaux de la mer n’auront pas du tout le même temps de croissance, ni la même apparence.
La température :
Nous avons vu précédemment que la température influence directement l’ouverture des stomates, et donc la circulation de la sève brute permettant un acheminement constant des éléments nutritifs de façon homogène dans la plante.
Réactions Biologiques :
Les plantes ont aussi la capacitée de réagir avec d’autres organismes vivant :
- Les champignons
- Les bactéries
- Certains prédateurs
Les plantes ont donc de multiples façons de réagir à leur environnement, ce qui leur permet de maximiser leur espérance de vie, pour atteindre leur phase de reproduction (la floraison).
La Croissance Végétale
La croissance végétale d’une plante est l’ensemble des changements quantitatifs et irréversibles de la plante au cours du temps.
- La multiplication des cellules
- L’allongement des entre-nœuds et des racines
- La ramification
- La multiplication et la croissance des feuilles
Les phytohormones permettent à la plante de réguler sa croissance. Cette production hormonale et principalement dû à la photopériode ainsi qu’aux changement de spectre perçue par les milliard de photorécepteurs présents sur le dessus des feuilles.
- Les auxines ( responsable de l’apparition des rhizomes, régule la division cellulaire)
- Cytokinine (stimule la division cellulaire)
- Gibbérelline (responsable de l’allongement des entre-nœuds)
- Ethylène (sénescence)
- Acide abscissique : (régule le fonctionnement des stomates, des bourgeons et des graines)
Le Développement Végétal
Le développement végétal est l’ensemble des changements qualitatifs dans la formation d’une plante. Il consiste à la mise en place des différents organes du végétal, appelée « organogenèse ».
Après la division par mitose des cellules des méristèmes, elles s’allongent lors de la période d’élongation, et enfin se différencient, acquérant les organites nécessaires à leur fonction.
La Reproduction Végétale
La reproduction végétale aussi appelé multiplication végétale, est un mode de reproduction permettant aux végétaux de se multiplier sans reproduction sexué.
D’un point de vue génétique, il s’agit d’un mode de multiplication asexuée qui engendre de nouveaux individus possédant le même génome et qui sont donc des clones.
La reproduction sexuée donne quant à elle de nouveaux individus possédant un nouveau génome, mélange de celui des deux parents.