Nutrition des végétaux : cours de Première biologie-écologie

Une plante ne mange pas, ne mâche pas, n'avale rien. Pourtant elle grandit, fabrique des feuilles, des fleurs et des fruits, et peut vivre des dizaines d'années. Pour construire toute cette matière, elle a besoin de matériaux et d'énergie. Le chapitre « Fonctionnement des organismes » du programme de Première aborde justement les modes de nutrition et de reproduction à l'échelle de l'organisme entier. ¹ Dans ce cours, tu étudies le premier volet pour les végétaux : comment ils se procurent ce qu'il leur faut, et d'où cela vient.

Cette question dépasse la simple curiosité. Elle sert directement en agronomie, en agriculture et en élevage : savoir ce dont une culture a besoin permet de décider d'un apport d'engrais, d'une irrigation ou du choix d'une variété. ¹

Deux mots comptent dans cette définition. Absorber, c'est faire entrer dans l'organisme des substances prises au milieu : de l'eau, des sels minéraux, des gaz. Assimiler, c'est transformer ces substances pour les intégrer à la matière de la plante. Une plante qui absorbe sans assimiler ne grandirait pas ; une plante qui voudrait assimiler sans rien absorber n'aurait aucune matière première.

La nutrition se joue d'abord dans les cellules : tout ce que la plante absorbe doit finir par y arriver pour être utilisé. Le programme insiste sur le lien entre l'énergie dont les cellules animales et végétales ont besoin et l'usage qu'elles font de la matière. ¹ Il faut donc savoir ce qui distingue une cellule végétale.

Retiens le lien avec la nutrition. La paroi entoure et protège chaque cellule ; chez les plantes vasculaires, l'absorption se fait surtout par des organes spécialisés. Les chloroplastes, eux, sont le lieu où la lumière sert à fabriquer de la matière organique à partir de matière minérale. Les plastes peuvent aussi stocker des grains d'amidon ou des pigments. ²

Le carbone est l'élément central : toute molécule organique (sucres, amidon, cellulose) en contient. Le principal élément nutritif qui intervient dans la nutrition végétale est justement le carbone. ³ C'est pour cela qu'on parle de nutrition carbonée : la façon dont la plante obtient son carbone.

Cette autonomie a une conséquence à l'échelle des écosystèmes. Les végétaux se trouvent à la base de nombreuses chaînes alimentaires. La plupart des animaux dépendent d'eux, soit directement (les herbivores), soit indirectement (les carnivores, qui mangent des herbivores). ² Comprendre la nutrition végétale, c'est donc comprendre l'origine de la matière dont se nourrissent presque tous les êtres vivants.

Une plante prélève dans deux milieux à la fois : le sol et l'air. Selon son type, la façon d'absorber change.

La nutrition repose sur l'absorption de gaz et de solutions minérales. Les végétaux inférieurs et les plantes aquatiques les prélèvent directement dans l'eau. Les végétaux vasculaires, eux, utilisent la solution nutritive du sol par les racines, et l'air par les feuilles. ³

Pour que les rôles soient clairs, retiens ce partage :

• les racines puisent dans le sol la solution nutritive (eau et sels minéraux) ;
• les feuilles échangent des gaz avec l'air, ce qui permet d'obtenir le dioxyde de carbone ;
• la tige relie ces deux zones.

Le rôle de la tige est une conséquence logique du schéma : si le sol et l'air sont éloignés, il faut un axe pour que les parties de la plante restent connectées. Les plantes qui possèdent racines, tiges et rameaux feuillés, dont les cellules différenciées forment notamment des vaisseaux conducteurs, sont les cormophytes. Les thallophytes, au contraire, sont peu différenciées, sans racines ni tiges : elles forment un thalle. ²

Les éléments dont la plante a besoin ne sont pas tous nécessaires en même quantité. Pour s'y retrouver, on mesure la part de chacun dans la matière sèche, c'est-à-dire ce qui reste de la plante une fois l'eau retirée.

Les trois premiers (carbone, hydrogène, oxygène) sont puisés dans l'air et dans l'eau. ³ Autrement dit, l'essentiel de la masse d'une plante vient de l'air et de l'eau, et non du sol. Voilà une idée reçue à corriger : une plante n'« avale » pas la terre pour grossir.

L'azote mérite sa propre section, car il pose un paradoxe. Il représente 78 % de l'air atmosphérique, donc la plante baigne dedans en permanence. ³ Pourtant, elle ne peut pas l'utiliser directement.

Le paradoxe se résout ainsi : l'azote de l'air (le diazote) n'a pas la forme chimique qui convient à la plante ; celle-ci a besoin d'azote dissous dans la solution du sol. Cette contrainte explique l'importance de la nutrition azotée en nutrition végétale. Elle explique aussi pourquoi les producteurs ajoutent de l'azote sous forme d'engrais. ³

L'eau dissout les sels minéraux et sert aussi de matière première. Sa disponibilité influence fortement les lieux où les plantes poussent. Selon le climat, ce sont surtout l'aptitude d'une espèce à absorber l'eau et sa tolérance à la sécheresse qui décident de sa répartition naturelle. ²

Ces deux exemples illustrent deux solutions opposées à un même problème : absorber plus (aller chercher loin) ou perdre moins (réduire la surface de feuilles). Remarque le lien avec la section précédente : les feuilles sont des organes d'échange avec l'air. Réduire leur surface économise l'eau mais limite aussi les échanges gazeux, ce qui montre qu'une adaptation est toujours un compromis.