Facteurs Lumineux Influant Sur La Photosynthèse

Les organismes photosynthétiques constituent la principale source de tous les besoins en énergie biotique d’un écosystème. La photosynthèse est le processus par lequel les plantes utilisent l’énergie lumineuse pour produire les glucides, comme le glucose, et l’oxygène (voir la figure 1) à partir du dioxyde de carbone et de l’eau. Par ailleurs, la respiration est une série de réactions par lesquelles les plantes utilisent des molécules de glucose produites par photosynthèse pour alimenter les processus métaboliques et la croissance; ce processus produit également du dioxyde de carbone et de l’eau (voir la figure 1).

Une Journée Dans La Vie D’une Plante

La photosynthèse et la respiration se produisent dans les cellules végétales. Pendant la journée, la photosynthèse est le processus dominant dans les plantes. Cela signifie que la plante produit plus de glucose qu’elle n’en utilise pendant la respiration. La nuit, ou en l’absence de lumière, la photosynthèse cesse et la respiration devient le processus dominant. La plante utilise l’énergie du glucose qu’elle a produit pour la croissance et d’autres processus métaboliques.

Le point de compensation de la lumière des plantes est l’intensité lumineuse à laquelle la vitesse d’absorption du dioxyde de carbone (photosynthèse) est exactement contrebalancée par la vitesse de production de dioxyde de carbone (respiration) (voir la figure 2). Il peut également être décrit comme étant l’intensité lumineuse à laquelle la vitesse de production de l’oxygène est exactement compensée par la vitesse de consommation de l’oxygène.

Pour qu’une plante verte survive, se développe et produise des fruits mûrs, la vitesse de la photosynthèse (production de glucose) doit être supérieure à la vitesse de la respiration (consommation de glucose).

Il y a deux façons d’accroître la quantité totale de production de glucose due à la photosynthèse :

1. En accroissant l’intensité de la lumière (luminosité) qui illumine les feuilles de la plante.
   L’augmentation de la luminosité peut accroître la production de glucose jusqu’à un certain point. Au-delà de ce point, l’énergie lumineuse supplémentaire peut endommager les cellules végétales délicates. L’augmentation de l’intensité de la lumière peut également accroître la vitesse de la transpiration, ce qui provoque le flétrissement des feuilles.
2. En allongeant la durée de l’exposition des feuilles à la lumière.
   Il n’est habituellement pas possible de prolonger la durée pendant laquelle la plante reçoit la lumière du jour au-delà des heures d’ensoleillement naturel. Pour augmenter la durée d’exposition à la lumière pendant laquelle se produit la photosynthèse, il faut avoir recours à la lumière artificielle.

Qualité De La Lumière Et Photosynthèse

Les feuilles sont le site principal de la photosynthèse chez les plantes et le pigment appelé chlorophylle est essentiel à ce processus. Les molécules de chlorophylle se trouvent dans les chloroplastes et captent l’énergie lumineuse provenant de la lumière du Soleil. La chlorophylle absorbe principalement les rayons dans les régions bleue et rouge du spectre de la lumière visible. La longueur d’onde verte est réfléchie vers l’œil par les feuilles, ce qui explique pourquoi elles nous semblent vertes. Pour en savoir plus sur la chlorophylle et les autres pigments dans les plantes, voir le Rôle des pigments chez les plantes.

Lorsqu’on choisit des ampoules pour cultiver des plantes à l’intérieur, il est important de tenir compte de leur type. Comme les plantes absorbent principalement la lumière dans les régions du rouge et du bleu du spectre, elles poussent mieux sous des ampoules à large spectre qui émettent des longueurs d’onde bleues et rouges. Les ampoules qui n’ont pas de longueurs d’onde dans les régions du rouge ou du bleu du spectre, comme de nombreuses ampoules à incandescence, peuvent avoir un impact négatif sur la croissance des plantes. Pour cette raison, il est préférable d’utiliser des lampes fluorescentes à large spectre pour la culture à l’intérieur.

Photopériodisme Des Plantes

La durée pendant laquelle une plante est exposée à la lumière est un autre élément important à considérer lorsqu’on cultive des plantes à l’intérieur. Le terme utilisé pour décrire cette réaction est photopériodisme. Le moment de la floraison est influencé par la durée relative de la clarté et de l’obscurité. Les plantes « de jours longs » (héméropériodiques) attendent que la nuit soit suffisamment courte pour fleurir. Les plantes « de jours courts » (nyctipériodiques) commencent à fleurir lorsque la période nocturne est assez longue. D’autres plantes comme les tomates sont « de jours indifférents » (aphotopériodiques) et ne fleurissent pas en fonction de la durée du jour ni de la nuit. Les plants de tomates fleurissent plutôt simplement après avoir atteint un certain stade de développement. Pour en savoir plus sur la lumière présente sur Mars pour la culture des plantes, voir la Lumière sur Mars.

Glossaire

Chlorophylle

Classe de pigments produits par les plantes, qui leur donne leur couleur verte. Ils comprennent la chlorophylle a et b.

Dioxyde de carbone

Gaz utilisé par les plantes pour la photosynthèse; gaz produit comme déchet durant la respiration aérobique. Pendant la photosynthèse, les plantes utilisent plus de dioxyde de carbone qu’elles n’en libèrent lors de la respiration cellulaire.

Glucides

L’un des principaux types de nutriments contenus dans la nourriture et une source d’énergie alimentaire pour les plantes et les animaux. L’énergie provient du sucre et de l’amidon, deux types de glucides. Le sucre est un glucide simple et l’amidon est un glucide complexe constitué par l’enchaînement d’un grand nombre de molécules de sucre.

Glucose 

Molécule de sucre ou de glucide produite par les plantes durant la photosynthèse.

Oxygène

Gaz produit pendant la respiration; gaz produit par les plantes durant la photosynthèse.

Photopériodisme (plantes)

Réaction développementale d’une plante, y compris la floraison, due aux changements de la durée relative du jour et de la nuit, ou photopériode.

Photosynthèse 

Processus utilisé par les végétaux pour transformer l’énergie de la lumière en énergie biochimique (sucre). L’énergie de la lumière sert à transformer le dioxyde de carbone et l’eau en oxygène et en sucre.

Point de compensation de lumière 

L’intensité lumineuse à laquelle la vitesse d’absorption du dioxyde de carbone (photosynthèse) est exactement contrebalancée par la vitesse de production de dioxyde de carbone (respiration). Parallèlement, le point de compensation de la lumière est l’intensité lumineuse à laquelle la vitesse de production d’oxygène (photosynthèse) est exactement compensée par la vitesse de consommation d’oxygène (respiration).

Processus métabolique

Toutes les réactions chimiques participant au maintien d’une cellule vivante ou d’un organisme vivant. Ce processus comprend la conversion des aliments en protéines et autres molécules essentielles, la production d’énergie et l’élimination des déchets.

Respiration

Procédé utilisé par les plantes et les animaux pour obtenir de l’énergie à partir des molécules de sucre. La respiration aérobique transforme chimiquement l’oxygène et le sucre en dioxyde de carbone, en eau et en chaleur.

Taux de transpiration 

Vitesse de circulation de l’eau dans les plantes et d’évaporation éventuelle par les petits pores ou trous dans les feuilles.