Les analyses des isotopes stables de l'oxygène ont diverses applications pertinentes pour suivre le mouvement de l'eau dans les écosystèmes. Le rapport de ¹⁶O à ¹⁸O (représenté par δ¹⁸O) dans l'eau des feuilles fournit des informations sur le déficit de pression de vapeur d'eau (VPD) dans l'air autour de la plante, la source d'eau de la plante et les processus physiologiques qui régissent la perte d'eau des feuilles, tels que les mouvements stomatiques et la transpiration. Par exemple, à mesure que VPD augmente (c'est-à-dire que les conditions environnementales deviennent plus sèches), plus d'évaporation et donc d'enrichissement par évaporation dans ¹⁸O se produit dans l'eau des feuilles, puisque le plus léger H₂¹⁶O s'évapore plus facilement que le H plus lourd₂¹⁸O. Cela provoque le H restant₂O sur les sites d'évaporation pour s'enrichir en ¹⁸O. Les chercheurs ont utilisé ce modèle, initialement appliqué aux océans par Craig et Gordon (1965), pour faire la lumière sur les conditions d'évaporation et la physiologie des feuilles.

Toutefois, malgré la Modèle de Craig-Gordon a entraîné des surestimations de l'eau foliaire H₂¹⁸O enrichissement car il ne tenait pas compte de l'eau moins enrichie qui s'écoule des nervures des feuilles vers les sites d'évaporation. Cette surestimation a un impact important sur la façon dont nous interprétons δ¹⁸O comme indicateur des conditions d'évaporation dans lesquelles la plante a poussé, ainsi que de la physiologie des feuilles. En réponse à cette surestimation, Farquhar et Lloyd (1993) ont proposé l'effet Péclet défini comme : l'eau s'écoulant vers les sites d'évaporation par transpiration s'enrichit par la rétrodiffusion de l'eau enrichie aux sites d'évaporation. En d'autres termes, l'effet Péclet décrit le mélange d'eau provenant à la fois du xylème et des sites d'évaporation. L'effet Péclet est largement dû aux changements du taux de transpiration (E) et de la longueur du trajet effectif (L), où L décrit le trajet tortueux que l'eau parcourt des nervures des feuilles aux sites d'évaporation.

Pour mieux éclairer les interprétations de l'eau foliaire δ¹⁸O, le modèle de Craig Gordon-Péclet est utilisé pour prédire L. L est impossible à mesurer car il tient compte non seulement de la distance parcourue par l'eau, mais aussi de la tortuosité de la voie de déplacement de l'eau. Cependant, le modèle nécessite des hypothèses sur les conditions d'évaporation qui peuvent ou non être vraies.

Précédent travail (Chanson et coll. 2013) relations documentées entre L et des paramètres physiologiques tels que E et la conductance hydraulique (k). Cependant, peu d'études ont estimé L dans des conditions environnementales contrôlées. C'est exactement ce que Loucos et ses collègues ont fait et ont estimé L et k simultanément sur la même feuille pour évaluer les résultats d'études précédentes.

Loucos et coll. (2015) ont constaté que les estimations de L sont fortement influencées par les hypothèses formulées lors du calcul ¹⁸O enrichissement aux sites d'évaporation. Contrairement aux études précédentes, ils n'ont trouvé aucun support pour l'hypothèse selon laquelle L est négativement lié à la fois à E et à k au sein d'une même espèce. Cette corrélation négative était attendue parce que le mouvement de l'eau devait suivre une voie L principalement petite lorsque E est élevé (c'est-à-dire E > 1 à 2 mmol m^-2s^-1), et lorsque E est faible (ie E < 1 à 2 mmol m^-2s^-1), il y a un flux proportionnellement plus important à travers une grande voie L (Song et al. 2013). En conséquence, les auteurs démontrent qu'une grande prudence doit être prise lors de l'étude et du développement de toute relation entre L et les paramètres environnementaux et physiologiques. Clairement, le chemin pour comprendre L, l'effet Péclet et δ¹⁸O de l'eau des feuilles n'est pas simple.

Références

Craig H. & Gordon LI (1965). Variations du deutérium et de l'oxygène-18 dans l'océan et l'atmosphère marine. Dans : Tongiorgi E (éd.)

.Laboratoire de Géologie et Sciences Nucléaires, Pise, pp 9-130.

Farquhar GD et Lloyd J. (1993). Effets isotopiques du carbone et de l'oxygène dans l'échange de dioxyde de carbone entre les plantes terrestres et l'atmosphère. Dans : Ehleringer JR, Hall AE, Farquhar GD (eds)

Presse académique, San Diego. 47-70. EST CE QUE JE: http://dx.doi.org/10.1016/b978-0-08-091801-3.50011-8

Loucos KE, Simonin KA, Song X. & Barbour MM (2015). Relations observées entre la feuille H₂¹⁸O La longueur effective de Peclet et la conductance hydraulique des feuilles reflètent les hypothèses des calculs du modèle Craig-Gordon,

DOI: http://dx.doi.org/10.1093/treephys/tpu110

Song X., Barbour MM, Farquhar GD, Vann DR & Helliker BR (2013). Le taux de transpiration est lié aux variations intra- et inter-espèces de la longueur du trajet effectif dans un modèle d'eau foliaire d'enrichissement en isotopes d'oxygène,

(7) 1338-1351. EST CE QUE JE: http://dx.doi.org/10.1111/pce.12063