Les plantes sont productrices. Au lieu de consommer de la nourriture pour obtenir de l'énergie, ils en fabriquent eux-mêmes. Au cours du processus de photosynthèse, les plantes absorbent l'énergie de la lumière du soleil et la convertissent en énergie chimique stockée dans les glucides. La photosynthèse implique les mêmes molécules et réactions chimiques chez les plantes terrestres et les plantes aquatiques. Les plantes flottantes effectuent la photosynthèse un peu comme les plantes qui poussent sur terre. Cependant, le processus présente plus de défi pour les plantes aquatiques si elles sont complètement immergées sous la surface de l'eau.
Principes de base de la photosynthèse
Les feuilles sont le site principal de la photosynthèse. Les feuilles contiennent des chloroplastes, qui sont les organites des cellules végétales où se produit la photosynthèse. Les chloroplastes contiennent des molécules de chlorophylle qui absorbent la lumière visible, principalement dans les longueurs d'onde rouges et bleues. Seules quelques molécules de chlorophylle absorbent les longueurs d'onde vertes. En conséquence, les plantes apparaissent vertes car elles réfléchissent plus de lumière verte qu'elles n'en absorbent.
Les plantes utilisent le sucre produit lors de la photosynthèse pour alimenter la croissance, le développement, la reproduction et la réparation. Les sucres simples produits lors de la photosynthèse se lient à des amidons plus complexes tels que la cellulose qui structurent les plantes. En plus de fournir une source de nourriture aux animaux et aux autres consommateurs, la photosynthèse élimine également le dioxyde de carbone de l'environnement et reconstitue l'oxygène.
Étapes de la photosynthèse
Les deux étapes de la photosynthèse sont les réactions dépendantes de la lumière et indépendantes de la lumière. Les réactions dépendantes de la lumière impliquent l'absorption de la lumière du soleil et la décomposition des molécules d'eau en oxygène gazeux, ions hydrogène et électrons. Le but de cette étape est de capturer l'énergie lumineuse et de la transférer aux électrons pour fabriquer des molécules énergisées telles que l'ATP. L'oxygène est un déchet de cette étape de la photosynthèse.
La deuxième étape de la photosynthèse, également connue sous le nom de cycle de Calvin, utilise les molécules énergisées créées lors de la première étape pour séparer les molécules de dioxyde de carbone provenant de l'environnement de la plante. La décomposition du dioxyde de carbone et des molécules d'eau dans la cellule entraîne la formation de molécules de sucre. Plus précisément, six molécules de dioxyde de carbone et six molécules d'eau produisent une molécule de glucose, avec six molécules d'oxygène libérées comme sous-produit.
Plantes flottantes
Les plantes aquatiques peuvent absorber le dioxyde de carbone de l'air ou de l'eau, selon que leurs feuilles flottent ou sont sous l'eau. Les feuilles des plantes flottantes, comme les lotus et les nénuphars, sont directement exposées au soleil. Ces types de plantes aquatiques ne nécessitent pas d'adaptations particulières pour effectuer la photosynthèse. Ils peuvent absorber le dioxyde de carbone de l'air et libérer de l'oxygène dans l'air. Les surfaces exposées des feuilles ont une cuticule cireuse pour atténuer la perte d'eau dans l'atmosphère, comme les plantes terrestres.
Obtention du dioxyde de carbone
Les plantes submergées, telles que la hornwort et les herbes marines, utilisent des stratégies spécifiques pour relever les défis de la photosynthèse sous l'eau. Les gaz tels que le dioxyde de carbone diffusent beaucoup plus lentement dans l'eau que dans l'air. Les plantes complètement immergées ont plus de difficulté à obtenir le dioxyde de carbone dont elles ont besoin. Pour aider à améliorer ce problème, les feuilles sous-marines n'ont pas de revêtement cireux car le dioxyde de carbone est plus facile à absorber sans cette couche. Les feuilles plus petites peuvent absorber plus facilement le dioxyde de carbone de l'eau, de sorte que les feuilles immergées maximisent leur rapport surface/volume. Certaines espèces complètent leur consommation de dioxyde de carbone en étendant quelques feuilles à la surface pour absorber le dioxyde de carbone de l'air.
Absorber la lumière du soleil
Un ensoleillement adéquat est également difficile à obtenir pour les espèces végétales submergées. La quantité d'énergie lumineuse absorbée par une plante sous-marine est inférieure à l'énergie disponible pour les plantes terrestres. Les particules dans l'eau telles que le limon, les minéraux, les déchets animaux et autres débris organiques réduisent la quantité de lumière qui pénètre dans l'eau. Les chloroplastes de ces plantes sont souvent situés à la surface de la feuille pour maximiser l'exposition à la lumière. À mesure que la profondeur sous la surface augmente, la quantité de lumière solaire disponible pour les plantes aquatiques diminue. Certaines espèces végétales ont des adaptations anatomiques, cellulaires ou biochimiques qui leur permettent de réaliser avec succès la photosynthèse en eau profonde ou trouble malgré la diminution de la disponibilité de la lumière solaire.
Autres producteurs aquatiques
De nombreux organismes autres que les plantes jouent le rôle de producteurs dans les écosystèmes aquatiques. Certaines formes de bactéries ainsi que les algues et autres protistes effectuent la photosynthèse. Des colonies d'algues unicellulaires travaillent ensemble pour former le varech macroalgue, communément appelé algue.
