BOOST SVT - PHOTOSYNTHÈSE ET PRODUCTION DE BIOMASSE PAR LES VÉGÉTAUX

On s’intéresse au métabolisme des végétaux, c’est-à-dire aux réactions chimiques qui se produisent plus particulièrement dans leurs cellules.

Les végétaux sont capables de capter l'énergie solaire et de l’exploiter, ce que nous animaux ne sommes pas capables de faire. Les végétaux peuvent être par exemple dans une forêt (écosystème naturel) ou dans un champ (agrosystème).

I. Photosynthèse chez les végétaux

A. La cellule végétale et ses caractéristiques

Les végétaux sont capables d’utiliser l'énergie solaire à l’échelle cellulaire. La cellule végétale possède une forme allongée et peut être observée au microscope optique. Elle fait environ 100 micromètres de longueur. Elle possède une paroi externe que l’on appelle paroi pectocellulosique, épaisse et rigide. On retrouve aussi la membrane plasmique, le noyau et la vacuole qui sert à accumuler de l’eau.

Elle possède aussi des chloroplastes. Leur contenu en chlorophylle, pigment capable de capter l’énergie lumineuse, donne une couleur verte. Grâce à cette énergie lumineuse, les végétaux sont capables de produire de la matière organique (glucose) à partir de matière minérale (CO₂ ; H₂O).

B. Réactifs et produits de la photosynthèse

Le dioxyde de carbone CO₂ est capté au niveau des feuilles (dans l’air ambiant). L’eau est captée principalement au niveau des racines par absorption du végétal. Ils sont ensuite réunis à l’intérieur des cellules chlorophylliennes, notamment dans les feuilles. Ainsi, grâce à l’énergie lumineuse et ces matières minérales, le végétal peut produire du glucose C₆H₁₂O₆. Le carbone se trouvait sous forme minérale dans le CO₂, maintenant on parle de matière organique.

Au cours de la réaction chimique de photosynthèse se déroulant dans les chloroplastes, on produit aussi du dioxygène O₂ (six molécules), qui est un déchet de la photosynthèse rejeté par la suite dans l’atmosphère. La photosynthèse implique deux types de matière : utilisation de matière minérale et production de matière organique.

II. Croissance végétale et biomasse

A. Notion d’autotrophie au carbone

La croissance végétale s’effectue de manière autonome par rapport au carbone. En effet, le carbone est absorbé uniquement sous forme de matière minérale (CO₂). La plante a également besoin d’eau et d’énergie lumineuse. Cela permet de produire des sucres (du glucose dans un premier temps). Ces sucres simples comme le glucose peuvent être transformés en sucres plus élaborés comme l’amidon (qui pourra être mis en réserve) ou transformés en d’autres molécules biochimiques (protéines, lipides, pigments chlorophylliens).

Pour cela, la plante a besoin d’autres minéraux en plus du CO₂ et de l’eau. Ces minéraux sont présents dans le sol et sont absorbés par les racines (azote, phosphore, potassium, calcium, etc.).

Grâce à ces éléments minéraux, la plante produit sa propre matière organique. Cette autonomie fait que les plantes sont appelées autotrophes. On parle d’autotrophie pour le carbone. Les animaux ne sont pas autotrophes, car ils sont obligés de consommer au préalable de la matière organique qui contient déjà de l’énergie et du carbone organique pour produire leur propre matière organique.

B. Biomasse et inclusion dans les réseaux trophiques

Au final, nous produisons de la matière vivante, de la matière végétale, de la matière organique. On appelle cela de la biomasse. Ces végétaux sont ensuite consommés par des consommateurs primaires puis secondaires au sein de réseaux trophiques ou chaîne alimentaire. Par exemple, ces consommateurs sont des animaux de la forêt ou l’agriculteur qui récupère les produits dans son champ et les vend ensuite pour l’alimentation.

Conclusion

Il y a entrée d’énergie grâce aux végétaux (l’énergie solaire est transformée en énergie chimique et ensuite accumulée dans les produits de la photosynthèse) et de matière minérale (CO₂ ; H₂O et autres minéraux).

Les végétaux font entrer de l’énergie et de la matière minérale dans le monde vivant, c’est-à-dire dans la biosphère. Cette entrée permet de produire la matière organique qui est à la base de tous les réseaux trophiques.