Le besoin de lumière est vital pour la plupart des plantes. Elles utilisent l’énergie lumineuse, via le phénomène de photosynthèse, pour croître et se développer de façon optimale, mais les différents aspects de la lumière tels que la quantité, la qualité et la durée, peuvent avoir également un impact majeur sur la croissance.
Le processus de photosynthèse
La production de matière organique
Chez les végétaux, les feuilles ont la capacité de capter et de stocker la lumière sous forme d’énergie. C’est grâce à cela que va avoir lieu le processus de photosynthèse. En absorbant la lumière, le dioxyde de carbone (CO₂), l’eau (H₂O) ainsi que les minéraux présents dans la terre, les végétaux produisent de la matière organique (biomasse) dont ils ont besoin pour se développer : protides, glucides, lipides.
Pourtant la photosynthèse n’utilise qu’une toute petite partie (5 à 6% dans les meilleures conditions, moins de 1% en moyenne) de l’énergie solaire arrivant sur la Terre permettant la fixation annuelle, à partir du CO₂ de l’air, de 115 à 120 milliards de tonnes de carbone dans la biomasse.
La respiration des végétaux lors de la photosynthèse
Tout comme les êtres humains et les animaux, les plantes respirent ! Elles absorbent du dioxygène (O₂) pour rejeter du dioxyde de carbone (CO₂). Lors de la photosynthèse – c’est-à-dire lorsqu’elles sont exposées à la lumière – on observe le phénomène inverse : il y a absorption de dioxyde de carbone (CO₂) et rejet de dioxygène (O₂). En réalité, les végétaux respirent toujours de la même façon que dans l’obscurité, mais la quantité de dioxyde de carbone générée par la photosynthèse prend le dessus à cet instant.
Les chloroplastes, sièges de la photosynthèse
La photosynthèse se déroule dans les feuilles des végétaux supérieurs. La forme -généralement aplatie - de la feuille d’une plante verte, son orientation - face à la lumière - et sa faible épaisseur en font un récepteur efficace du rayonnement solaire.
Les cellules foliaires renferment dans leur cytoplasme une grande quantité de chloroplastes. Ces organites, hautement différenciés et contenant la totalité de la chlorophylle de la feuille, sont spécialisés dans l’accomplissement de la photosynthèse.
La chlorophylle, responsable de la couleur des feuilles
La chlorophylle, principal pigment photosynthétique présent dans les feuilles, est l’élément qui permet de capter le « Rayonnement Photosynthétique Actif » (RAP).
Une molécule comme la chlorophylle a (la forme de chlorophylle la plus abondante) absorbe efficacement la lumière dans le violet et le rouge. La chlorophylle b est plus efficace dans la zone bleue et orange du spectre. Par contre, elles sont très peu efficaces pour absorber la lumière verte qui est alors réfléchie par la feuille. C’est pourquoi les feuilles nous apparaissent vertes.
Effet des rayonnements et de la température
Si les plantes apprécient la lumière du soleil, elles nécessitent tout de même d’être protégées de ses puissants rayons. En effet, un excès de soleil peut brûler les végétaux et certains y sont plus sensibles que d’autres.
Pour la photosynthèse, la qualité de la lumière, qui fait référence à la couleur (ou à la longueur d'onde) compte plus que la quantité.
Elles se divisent en trois domaines : le rayonnement ultraviolet (10-380 nm), le rayonnement visible (380-780 nm) – intervalle où à lieu à la photosynthèse - et le rayonnement infrarouge (780-2800 nm).
Les rayonnements ultra-violet (UV)
Le rayonnement ultraviolet, de par sa faible longueur d’onde, possède une énergie élevée. Ainsi, par fort ensoleillement, les rayons ultraviolet (UV) peuvent provoquer des brûlures et dégrader la chlorophylle et les autres pigments nécessaires à la photosynthèse.
D’une manière générale, ils entraînent une réduction de la photosynthèse nette mais aussi une inhibition de la croissance (réduction de la surface des feuilles, de la longueur des tiges, du poids frais et du poids sec, et donc une réduction de la biomasse et de la productivité), des changements anatomiques et morphologiques (plantes naines avec une perte de la dominance apicale) et une inhibition de la germination du pollen et de la croissance du tube pollinique.
Les rayons infrarouge (IR)
Toutes les radiations dont la longueur d’onde est supérieure à 700 nm sont appelées infrarouge. La plante n’utilise pas l’infrarouge pour la photosynthèse, mais pour son effet de réchauffement. Cet effet peut être très souhaitable, mais un excédent sera néfaste pour le végétal.
Dans la majorité des cas, la réponse des plantes à la température est rapidement réversible entre 10 et 34°C environ. Dans cette gamme de températures elle présente une valeur maximum : un optimum thermique (variable suivant les espèces). En revanche, pour les valeurs extrêmes, la feuille est soumise à de nombreuses contraintes et les dommages sont irréversibles. Parmi les causes possibles, la destruction des membranes cellulaires dont la perte inhibera le déroulement des grandes fonctions métaboliques.
En agriculture, il existe des solutions pour atténuer les effets néfastes d’un ensoleillement et de températures excessives au cours du cycle de production. L’application par voie foliaire de kaolin en fait partie notamment.
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