On estime que chaque année, plus de 40 XNUMX milliards de tonnes d'eau se déplacent à travers les feuilles des plantes. Les plantes absorbent l'eau, qui se déplace à travers la plante, puis une partie s'évapore à la surface des feuilles. L'hydraulique de la plante entière est un système sous-étudié malgré son importance dans le fonctionnement de la plante et la résistance à la sécheresse.
Dr Shi-Dan Zhu et Yong-Qiang Wang de l'Université du Guangxi et des collègues du Jardin botanique de Chine méridionale ont étudié les relations entre la biomécanique des feuilles (par exemple, l'épaisseur, la force de perforation), la structure (par exemple, la densité des veines) et la conductance hydraulique des feuilles de 30 espèces ligneuses subtropicales.
Les chercheurs ont trouvé une résistance biomécanique corrélée à la sécurité hydraulique et à la conductance hydraulique des feuilles à l'extérieur du xylème, mais pas aux traits anatomiques des feuilles. Ces découvertes sont surprenantes car elles vont à l'encontre de la règle que l'on pensait auparavant, « plus les feuilles sont grosses et dures, plus les feuilles sont résistantes au risque hydraulique foliaire (par exemple flétrissement dû à la sécheresse) ».
Premièrement, l'anatomie végétale a son propre vocabulaire. Vous trouverez ci-dessous un bref aperçu de certains termes liés à l'hydraulique.
Conductance hydraulique du vantail (Kfeuille) est une mesure de l'efficacité avec laquelle l'eau est transportée à travers la feuille, déterminée comme le rapport du débit d'eau (Ffeuille) à travers la feuille. La conductance hydraulique des feuilles varie plus de 65 fois entre les espèces, reflétant la diversité de l'anatomie du pétiole et des feuilles de différentes plantes. Les botanistes peuvent utiliser la marge de sécurité hydraulique (HSM) pour évaluer le degré de risque hydraulique (par exemple flétrissement dû à la sécheresse) pour une espèce. HSM est défini comme la différence entre le potentiel hydrique minimum et le potentiel hydrique entraînant une perte de conductivité hydraulique de 50 %. Les scientifiques quantifient la résistance biomécanique des feuilles (LBR) en termes de force foliaire au poinçonnage (Fp) et force de déchirure (Ft) par unité de longueur de fracture ou par unité de largeur, qui reflètent la résistance structurelle et matérielle des feuilles contre les herbivores et les dommages physiques. Dans les feuilles et les racines, l'eau se déplace à travers les deux le xylème et des cellules vivantes à l'extérieur du xylème.
Zhu, Wang et ses collègues collecté des échantillons de plantes de 30 espèces ligneuses autour du Station de recherche sur l'écosystème forestier de Dinghushan en Chine pour étudier les relations entre la résistance biomécanique des feuilles, la conductance hydraulique des feuilles et l'anatomie des feuilles.
Il y a une différence significative dans les précipitations entre les saisons humides et sèches dans cette région. L'équipe a mesuré le potentiel hydrique minimal des feuilles pendant la saison sèche tout en mesurant tous les autres traits (par exemple, force de déchirure, force de poinçonnage, masse foliaire par unité de surface, densité des nervures, potentiel hydrique des feuilles, Kfeuille) en saison humide.
Zhu, Wang et ses collègues ont trouvé un compromis entre l'efficacité hydraulique des feuilles et la sécurité parmi les espèces de plantes ligneuses échantillonnées. Les espèces avec une résistance biomécanique foliaire plus élevée (LBR; plus résistantes au poinçonnage et à la déchirure) avaient une plus grande sécurité hydraulique foliaire, mais la conductance hydraulique foliaire (Kfeuille; l'efficacité du débit d'eau) n'était pas en corrélation avec le LBR.
"Les résultats de cette étude donnent un aperçu des relations biomécanique-sécurité-efficacité-élasticité dans les feuilles", écrivent Zhu, Wang et ses collègues.
Alors qu'il n'y avait pas de corrélation globale entre la résistance biomécanique et la conductance hydraulique des feuilles dans le xylème (par exemple, à travers les veines), il y avait une corrélation à l'extérieur du xylème (par exemple, les espaces aériens intercellulaires). Ce n'est que récemment que les chercheurs ont compris importance de la conductance hydraulique à l'extérieur du xylème, surtout en ce qui concerne la réponse à la sécheresse. Pendant la sécheresse, la conductance hydraulique des feuilles diminue principalement en raison de la perte de turgescence du mésophylle et de l'effondrement des conduits des petites veines. Dès que l'état hydrique descend en dessous d'un seuil critique, les feuilles sont endommagées et vieillissent en raison d'un dysfonctionnement hydraulique.
"Une attention supplémentaire devrait donc être portée sur les voies extérieures du xylème des feuilles en ce qui concerne la détermination de la corrélation entre l'hydraulique et la biomécanique des feuilles chez davantage d'espèces et de biomes", recommandent les chercheurs.
Cette étude met en évidence le besoin de science fondamentale et combien nous ne comprenons toujours pas l'hydraulique des plantes.
