Comment fonctionnent les échanges gazeux des plantes ?

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Le 13/12/2023 à 19h46 344 vues

Question d'origine :

Bonjour,

Les plantes réalisent leurs échanges gazeux par les stomates. Les gaz en entrée sont-ils sélectionnés ou l'air entre-t-il tel quel ? En effet, je ne trouve pas d'information concernant l'entrée de N2 qui est le gaz le plus abondant dans l'atmosphère.

Merci !

Réponse du Guichet

Sciences8 - Département : Sciences et Techniques

Le 16/12/2023 à 12h24

L'azote est très important pour la nutrition des végétaux terrestres. Dans la plupart des cas, cet azote est tiré du sol sous forme de nitrates ou de sels d'ammonium, produits de la décomposition des matières organiques par des micro-organismes. Cependant, il existe quelques cas où l'azote de l'air peut être utilisé directement.

Bonjour,

L'air que nous respirons est un mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Ces principales caractéristiques sont d'être normalement incolore, invisible et inodore.

Il est composé de la façon suivante : environ 78% de diazote N₂, presque 21% de dioxygène O₂, et environ 1% de d'autres gaz.

Les stomates dans les échanges des plantes

Un stomate est un orifice de petite taille présent dans l'épiderme des organes aériens des plantes terrestres (sur la face inférieure des feuilles le plus souvent). Il permet les échanges gazeux entre la plante et l'air ambiant (dioxygène, dioxyde de carbone, vapeur d'eau...) ainsi que la régulation de l'évapotranspiration et de la pression osmotique.

[…]

L'air contenant le dioxyde de carbone et le dioxygène entre par l'ouverture du stomate, l'ostiole, pour être utilisé dans la photosynthèse et la respiration.

Source : Wikipedia

Ainsi, les stomates ne sont pas impliqués dans l'absorption directe de l'azote atmosphérique par les plantes, mais plutôt dans l'échange des gaz essentiels à la photosynthèse.

La nutrition des plantes et le rôle de l'azote

Les végétaux ont une double stratégie alimentaire, aérienne grâce à leur surface foliaire et souterraine grâce à leurs racines.

L'azote N a cependant un rôle est très important pour la plante et sa croissance. En effet la chlorophylle C₅₅H₇₂MgN₄O₅, qui donne à la plante sa belle couleur verte, a besoin de 4 atomes N d'azote. Ainsi, les feuilles ne sont vertes que si elles ont assez d'azote. De plus, sans azote, il n'y aura ni protéines ni enzymes, qui sont primordiaux pour la photosynthèse.

La plupart des plantes ne peuvent extraire l'azote de l'air ambiant : en effet, l'azote atmosphérique est inerte et ne peut souvent pas être directement utilisé dans sa forme gazeuse.

Absorption de l'azote

Ainsi, l'azote est un constituant majeur des végétaux. L'azote gazeux qui est indispensable à la vie, entre dans le cycle de la matière vivante par quatre sources différentes :

par le biais de micro-organismes autonomes des sols

Les plantes se procurent le plus souvent de l'azote par le sol, via leurs racines. Les micro-organismes dégradent la matière organique du sol et la transforment en nitrates NO₃ et ammonium NH₄. C'est donc de cette décomposition liée à la dégradation que provient l'azote utilisé par les plantes.

avec l'aide de végétaux symbiotiques

Les légumineuses (Fabales) et quelques autres espèces (plantes actinorhiziennes) réalisent avec des bactéries des symbioses qui peuvent utiliser l'azote de l'air, propriété également dévolue à certains microorganismes libres.

[…]
En 1838, l'agronome français J.B. Boussingault montra que les légumineuses (Fabales) peuvent assimiler l'azote de l'air. Cette "fixation" est liée à la présence sur leurs racines de nodosités ou nodules qui n'apparaissent qu'après envahissement des bactéries.

Source : Chapitre 8 du livre Physiologie végétale. 1 : Nutrition

Par exemple, le rhizobium, qui est une bactérie aérobie, est capable de fixer l'azote sur ses racines.

avec les éclairs pendant les orages

On note aussi des possibilités d'utilisation de l'azote atmosphérique par les diazotrophes libres.

Une très faible fraction de l'azote atmosphérique peut être rendue assimilable par voie purement chimique : les décharges électriques (orages) provoquent, en présence de O₂, la formation d'oxydes d'azote, les ultraviolets permettent la réduction de l'azote par la vapeur d'eau en NH₄OH, et ces produits sont entrainés par les pluies.

Source : Chapitre 8 du livre Physiologie végétale. 1 : Nutrition

à partir d'azote organique

L'azote organique (issu des trois premières sources et déjà fixé) qui retourne en terre par la chute des feuilles en automne, la mort naturelle des plantes ou des racines, les cadavres d'animaux, par apport de litière, résidus de culture, lisiers, paillage, etc

Source : Chapitre 5 du livre Biologie du sol et agriculture durable

Nourrir ses sols

Il est à noter que pour ne pas manquer d'azote, il faut nourrir les sols et leur apporter de la matière organique. Avec l'application du principe de la rotation des cultures, les jardiniers alternent les végétaux qu'ils cultivent avec des légumineuses qui fixent et stockent l'azote dans le sol pour les prochaines récoltes. S'il y a trop d'azote au contraire, les plantes deviennent plus vulnérables aux pucerons et aux mauvais champignons.

Bien cordialement