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L'adaptation des plantes

Publié le 06/01/2019

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S'ADAPTER POUR SURVIVRE

 

Comme toutes les espèces vivantes, les végétaux ont développé au cours de l'évolution de nombreuses formes d'adaptation pour survivre dans leur environnement. Ces adaptations concernent aussi leurs rapports avec les autres êtres vivants avec qui ils entretiennent des rapports de prédation ou de symbiose.

L'ADAPTATION AU SOL

La nature et le rôle du sol

• Un sol est composé de deux strates superposées au-dessus de la roche mère.

 

La couche

LES PLANTES CARNIVORES

Les plantes carnivores, dont

 

on a répertorié quelque 430 espèces, ont des pratiques exceptionnelles pour un végétal puisqu'elles se nourrissent d'insectes - parfois même de petits rongeurs

 

pour les plus grosses. Cette adaptation provient du fait qu'elles se développent sur des sols très pauvres en nitrates. Capturer des animaux leur permet de combler ce déficit (entre 10 et 80 % des apports selon les espèces) et de survivre là où d'autres espèces de plantes éprouveraient de sérieuses difficultés pour subsister.

 

Le drosera qui vit dans les tourbières pauvres en sels minéraux a développé un piège composé de poils terminés par des gouttelettes gluantes.

 

Certaines espèces tropicales comme Catopsis vivent en épiphytes sur les arbres et présentent un piège passif de type urne. Ne puisant aucun nitrate sur l'arbre, elle est obligée d'avoir recours aux nitrates d'origine animale pour survivre.

 

L'appellation « plantes carnivores » est toutefois abusive puisque ces espèces continuent de pratiquer

 

la photosynthèse afin de produire les glucides indispensables. Les animaux capturés ne constituent donc pas leur seul moyen de subsistance. Les concernant, le qualificatif d'« omnivores » serait plus exact.

 

la plus superficielle est très riche en humus et en matières organiques (10 à 15 %). La seconde, issue de la décomposition de la roche mère, est, au contraire, très pauvre en matières organiques, mais enrichie en sels minéraux provenant de l'humus.

 

Toutes les profondeurs du sol hébergent diverses espèces d'êtres vivants (bactéries, champignons, micro-organismes...) qui jouent un rôle important dans la composition et la constitution de celui-ci.

 

Se développant sur des couches géologiques différentes, soumis à des climats différents et habités par des espèces vivantes variées, les sols n'ont pas tous la même composition, ni les mêmes propriétés (consistance, teneur en matières organiques,

 

en substances minérales, en eau, pH, aération, température...).

 

À cette diversité des sols correspond une diversité des plantes qui y poussent, chacune ayant ses propres préférences. Si la plupart des végétaux sont capables de pousser sur des sols de composition « standard », certains d'entre eux se sont spécialisés et adaptés à des compositions extrêmes, ce qui constitue une façon d'échapper à la concurrence.

Le sol et l'eau

Les forêts de mangroves sont régulièrement inondées, si bien que le sol est constamment gorgé d'eau. Les espèces poussant dans cet environnement sont adaptées à ces inondations plus ou moins périodiques. Elles ont développé des racines aériennes qui dépassent la ligne des eaux pour assurer leurs besoins en oxygène.

 

Si le sol présente une teneur en sel très élevée, l'absorption d'eau au niveau des racines est bloquée à cause des différences de pression osmotique entre le sol et la plante. L'eau aurait même tendance à sortir des racines et le sel à entrer massivement, provoquant une déshydratation mortelle de la plante. Les plantes halophytes, capables de vivre

 

dans un tel milieu ont contourné ce problème : elles concentrent le sel dans leurs racines pour créer une aspiration d'eau. Dès que l'eau pénètre, elle est transportée de manière active, au prix d'une dépense d'énergie, pour vaincre le gradient de concentration interne, dans les vaisseaux. Certaines espèces disposent de glandes spécialisées pour rejeter l'excédent de sel ; d'autres, comme

les salicornes, stockent dans le même temps de grandes quantités d'eau (halo-succulence).

Le sol et les racines

 

• Le sol ne sert pas uniquement à la nutrition de la plante, il lui sert également de support d'accrochage. Ce contact n'est d'ailleurs nullement obligatoire et certaines plantes ne sont pas fixées : les lentilles d'eau flottent à la surface de l'eau ; des algues se développent en pleine eau.

« • D'une manière plus générale, la lumière et sa variation de durée jouent un rôle fondamental dans le cycle de développement des plantes et ponctuent toutes les étapes de leur croissance. • Chez les plantes, comme chez de nombreuses formes vivantes, la température est un fodeur extérieur extrêmement important car elle conditionne la vitesse des réactions chimiques et donc le niveau de métabolisme. Jusqu'à un certain point, plus la température est élevée, plus le niveau de métabolisme l'est aussi. • Les températures extrêmes, froides ou chaudes, sont généralement nocives et les plantes doivent développer des stratégies adaptatives pour y résister. lncidemmen� on peut définir pour chaque espèce végétale des valeurs limites à l'intérieur desquelles le développement est possible et au-delà desquelles la plante périt inévitablement. • La plupart des espèces ne sont capables de vivre qu'entre 10 et 30 oc, mais, chez certaines espèces spécialisées, ces frontières sont largement dépassées. • Chlamydomonas niva/is, par exemple, une algue unicellulaire renfermant un pigment rouge, est capable de vivre sur la neige (0°C), tout comme Ancylonema, Scolie/las niva/is, certaines Chlore/la ou des Pleurococcus. Le record en la matière est -20 oc. • À l'inverse, des cyanobactéries sont capables de survivre entre 50 à 100 oc. · Plus qu'au niveau abolu de température, les plantes sont sensibles aux variations de celle-ci. Des variations trop brutales, auxquelles la plante n'a pas le temps de s'adapter, sont souvent fatales. Même les espèces extrêmes ont besoin d'un délai d'adaptation lorsque la température de leur milieu varie_ LA PROTECTION CONTRE LE FROID • Un fort abaissement de la température pose plusieurs difficultés pour la survie de la plante. La première est le ralentissement et la désorganisation du métabolisme. La seconde est la formation de cristaux de glace à partir de l'eau présente dans les cellules. En se développant. ces cristaux peuvent endommager irrémédiablement les structures des cellules au point de les détruire. De plus, en cas de gel, l'eau ne peut pas circuler si bien que les pertes par les parties supérieures ne peuvent plus être compensées : la plante meurt alors déshydratée. Pour contourner ces problèmes, les végétaux ont développé diverses adaptations. • La plus radicale consiste à survivre à l'état de groine dormonte. De par leur constitution, les graines sont particu­ lièrement résistantes aux basses températures. C'est la stratégie des plantes annuelles. • Une autre solution est de se débarrasser des organes sensibles (feuilles et éventuellement tiges) situées au-dessus du sol et de survivre grâce à un organe souterrain (bulbe, rhizome ... ) qui a stocké pendant la belle saison toutes les ressources nutritives nécessaires à la reprise printanière. Les arbres caducs se contentent de perdre leurs feuilles et la circulation de sève est interrompue. • Enfin, certaines plantes se couvrent de poils pour créer, autour de leurs organes, une zone de moindre échange thermique. D'autres espèces développent des organes aux parois très épaisses, d'autres encore présentent une morphologie très compacte, au ras du sol, comme dans la toundro. • Pour résister aux plus basses températures et au gel. les plantes appliquent le principe de la surfusion : elles abaissent leur point de congélation en augmentant la concentration en substances dissoutes (sucres provenant de l'amidon, par exemple) dans les cellules. Cette étape peut être complétée par un durcissement progressif des membranes cellulaires et l'expulsion d'une partie de l'eau intracellulaire vers les espaces extracellulaires. r ADAPTATION À LA CHALEUR • Pour échapper aux fortes températures, le moyen le plus radical, comme pour échapper aux basses températures, consiste à survivre à l'état de graine dormante. • La plante en pied présente toutefois divers dispositifs anatomiques en vue d'évacuer la chaleur. Les feuilles, par exemple, prennent une position oblique par rapport aux rayons du soleil, de façon à y être moins exposées. De même, une couleur claire réfléchit les rayons et diminue l'absorption d'énergie et donc de chaleur. Des poils réflecteurs, disposés sur toute ou partie de la plante, jouent le même rôle. Enfin, les stomotes, sortes de pores disposées sur les feuilles, par lesquelles se produisent les échanges gazeux, peuvent s'ouvrir pour augmenter le phénomène de transpiration qui produit par évaporation de l'eau un abaissement local de la température. LES PLANTES ET rEAU • t'eau est un constituant fondamental de tous les êtres vivants. Seules les formes dormantes (graines, spores .. ) peuvent s'en passer pour survivre. • En théorie, un excès ou un déficit en eau peuvent poser un problème de survie aux végétaux. Dans la pratique, ces derniers sont surtout confrontés à des déficits. Dans quelques rares cas, comme dans l'écosystème des mangroves, les plantes terrestres se sont adaptées à un excès d'eau. LES PLANTES ET L'EAU • Comme pour les autres facteurs externes, les espèces végétales montrent des préférences en matière de taux d'humidité. Certaines ont besoin de vivre dans des milieux très humides, d'autres, au contraire, survivent dans des milieux très secs. • Les plantes po"1kilohydres (algues, lichens. mousses, fougères) ont un taux hydrique variable qui dépend de celui du milieu externe. Elles souffrent peu des variations d'humidité si celles-ci demeurent raisonnables. • Les plantes homéohydres, en revanche, ont impérativement besoin d'un taux hydrique constant et tentent de le maintenir quelles que soient les conditions extérieures. Si elles n'y parviennent pas, elles fanent ou périssent gorgées d'eau. LA LUTTE CONTRE LES PERTES EN EAU • La principale protection contre les pertes résulte de la présence d'une cuticule externe destinée à faire obstacle à l'évaporation naturelle. Cette cuticule est composée de substances cireuses imperméables. Elle peut être présente sur toute la plante ou simplement sur les parties les plus sensibles comme les feuilles. • t'évaporation agissant principalement au niveau des feuilles, la taille de ces dernières est généralement plus réduite. Dans certains cas, celles-ci sont réduites à la taille d'épines. Ce sont les tiges et le tronc qui assurent alors le phénomène de photosynthèse. t'adaptation maximale se retrouve chez certaines espèces qui ont développé des feuilles d'une forme ronde quasi parfaite et qui offrent un rapport volume/surface extrêmement favorable pour limiter l'évaporation, comme les plontes-coilloux de la famille des aïzoacées. • Toutefois, la plus grande partie de l'évaporation se fait normalement au niveau des stomates. • Pour éviter les déperditions en eau lorsque les stomates sont ouverts, des dispositifs anatomiques protègent ceux-ci du vent. Les stomates peuvent ainsi être logés au fond d'une cavité ou entourés de poils ; il arrive que la feuille soit complètement enroulée sur elle-même. • Pour s'opposer à l'évaporation en limitant l'ouverture des stomates, certaines espèces ont développé une voie métabolique particulière au sein de la photosynthèse. Cette voie métabolique -dite des C4, alors que la plupart des plantes utilisent la voie des C3 -est plus coûteuse en énergie, mais elle permet d'économiser le précieux dioxyde de carbone (C02) ainsi que l'eau. • Afin de limiter de manière encore plus drastique les pertes en eau à cause des stomates, certaines plantes conservent ceux-ci totalement fermés pendant les heures chaudes du jour, ne les ouvrant que la nuit Cette solution impose toutefois un aménagement profond du métabolisme de la plante, car la fermeture des stomates bloque également les échanges gazeux indispensables à la photosynthèse (entrée de dioxyde de carbone et expulsion de l'oxygène). Ces plantes ont alors recours à une voie métabolique particulière, le CAM (Crassu/aceae Acid Metabolism ou métabolisme acide des crassulacées) qui consiste à accumuler le C02 pendant la nuit sous forme de malate (dérivé de l'acide malique), lequel servira, durant le jour, à la synthèse des glucides grâce à l'énergie solaire. r ACCUMULATION DE RtSERVES EN EAU • Certaines plantes des zones arides, où les pluies sont rares et irrégulières, présentent la capacité de stocker l'eau en prévision des périodes sèches. • Ces plantes succulentes - les « plontes grosses» du langage courant­ développent un tissu charnu spécialisé comme lieu de stockage. Ces tissus peuvent être logés dans les racines, le tronc et les branches, ou les feuilles. Entourés d'une cuticule épaisse, ils forment une réserve qui peut atteindre un volume considérable : un codus momilloire de 2 rn de haut stocke ainsi jusqu'à BOO 1 d'eau. • On rencontre des plantes succulentes dans des familles très diverses (euphorbiacées, cactées, vitacées, cucurbitacées, composées ... ), ce qui illustre de phénomène dit de" convergence », c'est-à-dire l'apparition d'un caractère similaire dans des lignées très différentes, sous la même influence du milieu. ADAPTATION ET BIOCÉNOSES • Les plantes ne vivent pas de manière isolée : elles sont en relation avec tous les autres êtres vivants de leur environnement. De nombreuses adaptations ont pour rôle de gérer ces relations. • De nombreux végétaux sont consommés par des herbivores. Si l'évolution n'avait pas permis l'émergence de certai nes caractéristiques, ils auraient sans doute disparu. • Ainsi, les graminées broutées par les grands herbivores de la snvone africaine comme les gnous ou les zèbres présentent une zone de croissance située à la base de leur tige. Si leur zone de croissance se situait au sommet de la tige, comme c'est le cas chez les autres espèces végétales, elles ne pourraient plus se développer après avoir été broutées et seraient donc condamnées à disparaître. • Pour se défendre contre les herbivores, certaines espèces ont développé des épines (chordons, cactus ... ), d'autres des poils urticants (orties), d'autres encore des sucs corrosifs, voire même toxiques, qui sont destinés à décourager les brouteurs. • À l'inverse, les végétaux ont développé des caractéristiques pour attirer les animaux et retirer des bénéfices secondaires de leur présence. • Les fleurs sont un bon exemple de cette forme d'adap tation. Elles sont de couleur et de forme attrayantes pour les insectes et produisent un nectar dont ceux-ci sont friands. La plante nourrit l'insecte et en échange, celui-ci transporte le pollen de fleur en fleur, assurant ainsi leur fécondation. • Les végétaux produisent aussi des fruits très attirants pour les oiseaux et divers mammifères. Les fruits contiennent les graines. En les consomman� les animaux participent très efficacement à la dispersion des graines et donc au développement de l'espèce végétale. • Dans les forêts humides, les acacias vivent en symbiose avec certaines espèces de fourmis : l'arbre leur apporte le logement et la nourriture, tandis que les fourmis lui garantissent une protection rapprochée en chassant les intrus. »

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