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34.15: Des adaptations qui réduisent la perte d'eau
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Adaptations that Reduce Water Loss
 
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34.15: Adaptations that Reduce Water Loss

34.15: Des adaptations qui réduisent la perte d'eau

Though evaporation from plant leaves drives transpiration, it also results in loss of water. Because water is critical for photosynthetic reactions and other cellular processes, evolutionary pressures on plants in different environments have driven the acquisition of adaptations that reduce water loss.

In land plants, the uppermost cell layer of a plant leaf, called the epidermis, is coated with a waxy substance called the cuticle. This hydrophobic layer is composed of the polymer cutin and other plant-derived waxes that are synthesized by epidermal cells. These substances prevent unwanted water loss and the entry of unneeded solutes. The specific composition and thickness of the cuticle vary according to plant species and environment. Other leaf adaptations can also minimize evaporation, primarily by reducing surface area. For example, some grasses have a folded structure that reduces water loss. Alternatively, other grass species undergo a rolling of the blade to protect against evaporation. Some desert-dwelling plants have leaves coated in microscopic hairs that trap water vapor, therefore reducing evaporation.

Water primarily evaporates through tiny holes in plant leaves called stomata. The stomata of some plants are located exclusively on the lower leaf surface, protecting them from excessive heat-associated evaporation. Other plants trap water vapor near stomata that are located in pits on their leaves, reducing evaporative water loss, as the guard cells that flank the stomatal opening can sense relative humidity. Some desert plants open their stomata only at night when evaporation is less likely to occur. This strategy is called Crassulacean Acid Metabolism (CAM), and plants that use it capture and fix carbon dioxide at night, and run light-dependent photosynthetic reactions during the day. Some scientists have proposed bioengineering plants to decouple carbon fixation from photosynthesis by utilizing CAM as a mitigation effort for evaporation associated with warming global temperatures.

Bien que l’évaporation des feuilles de plantes entraîne la transpiration, elle entraîne également une perte d’eau. Étant donné que l’eau est essentielle pour les réactions photosynthétiques et autres processus cellulaires, les pressions évolutives sur les plantes dans différents environnements ont entraîné l’acquisition d’adaptations qui réduisent la perte d’eau.

Dans les plantes terrestres, la couche cellulaire la plus élevée d’une feuille de plante, appelée épiderme, est recouverte d’une substance cireuse appelée cuticule. Cette couche hydrophobe est composée de la cutine polymère et d’autres cires d’origine végétale qui sont synthétisées par des cellules épidermiques. Ces substances empêchent la perte d’eau non désirée et l’entrée de solutés non désirés. La composition et l’épaisseur spécifiques de la cuticule varient selon les espèces végétales et l’environnement. D’autres adaptations foliaires peuvent également minimiser l’évaporation, principalement en réduisant la surface. Par exemple, certaines graminées ont une structure pliée qui réduit la perte d’eau. Alternativement, d’autres espèces d’herbe subissent un roulement de la lame pour se protéger contre l’évaporation. Certaines plantes du désert ont des feuilles recouvertes de poils microscopiques qui emprisonnent la vapeur d’eau, réduisant ainsi l’évaporation.

L’eau s’évapore principalement par de minuscules trous dans les feuilles de plantes appelées stomates. Les stomates de certaines plantes sont situées exclusivement sur la surface inférieure des feuilles, les protégeant de l’évaporation excessive associée à la chaleur. D’autres plantes emprisonnent la vapeur d’eau près des stomates qui sont situées dans des fosses sur leurs feuilles, réduisant la perte d’eau par évaporation, car les cellules de garde qui flanquent l’ouverture stomatale peuvent sentir l’humidité relative. Certaines plantes du désert n’ouvrent leurs stomates que la nuit lorsque l’évaporation est moins susceptible de se produire. Cette stratégie est appelée métabolisme de l’acide crassulacean (CAM), et les plantes qui l’utilisent capturer et fixer le dioxyde de carbone la nuit, et exécuter des réactions photosynthétiques dépendantes de la lumière pendant la journée. Certains scientifiques ont proposé des usines de bioingénierie pour découpler la fixation du carbone de la photosynthèse en utilisant cam comme un effort d’atténuation pour l’évaporation associée au réchauffement des températures mondiales.


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