D6 Échange gazeux et atmosphère des feuilles

Topique

À l'interface feuille-atmosphère, plusieurs flux gazeux s'établissent entre la feuille et l'air ambiant. Chacun de ces flux révèle un aspect distinct de la fonction foliaire : le flux de dioxyde de carbone renseigne sur la photosynthèse et la respiration de la feuille ; le flux de vapeur d'eau, sur sa transpiration ; le flux d'ozone, sur la quantité de polluants atmosphériques qui pénètre dans la feuille ; et le flux de composés organiques volatils, sur les émissions de la feuille dans l'atmosphère. Un ensemble d'instruments de mesure permet la quantification séparée de chacun de ces flux à travers l'interface feuille-atmosphère.

Les flux de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau sont mesurés simultanément à l'aide d'un analyseur de gaz infrarouge équipé d'une chambre foliaire. Cette chambre enferme une portion de feuille dans un volume étanche et enregistre, au sein de ce volume, les quantités de dioxyde de carbone entrant ou sortant de la feuille, ainsi que les quantités de vapeur d'eau sortant de la feuille et pénétrant dans l'air ambiant. Grâce à ces deux mesures simultanées, l'analyseur de gaz infrarouge équipé d'une chambre foliaire permet un diagnostic haute résolution de l'état photosynthétique de la feuille. Autrement dit, il distingue chaque composante du processus photosynthétique et non seulement le résultat global. Le flux d'ozone, quant à lui, est mesuré à l'aide de détecteurs d'ozone spécialisés. Ce flux permet de quantifier les dommages causés par les polluants produits par ce gaz lorsqu'il pénètre dans la feuille par les stomates. Plus le flux d'ozone traversant l'interface feuille-atmosphère est important, plus les dommages potentiels causés par les polluants au sein du tissu foliaire sont élevés.

Le flux de composés organiques volatils (COV) est mesuré à l'aide de détecteurs de COV qui identifient et quantifient chaque COV individuellement. Cette analyse est réalisée soit par spectrométrie de masse à réaction de transfert de protons (PTMR), qui détecte les COV en temps quasi réel, soit par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS), qui sépare et identifie chaque COV présent dans le flux avec une plus grande précision. Ces mesures de flux de COV caractérisent les émissions de COV en tant que réponse foliaire au stress, car les feuilles émettent différents COV en quantités variables selon le type de stress subi.

Outre les flux à l'interface feuille-atmosphère, des chambres à flux ouvert mesurent les mêmes types de flux gazeux, mais à l'échelle du sol plutôt que de la feuille. Ces chambres contiennent une portion de sol et enregistrent les émissions de dioxyde de carbone, de vapeur d'eau ou d'autres gaz du sol vers l'atmosphère environnante.

L'analyseur de gaz infrarouge avec caméra foliaire, les détecteurs d'ozone, les détecteurs de composés organiques volatils et les chambres à flux ouvert permettent, ensemble, la quantification, avec une haute résolution mécanistique, des flux de dioxyde de carbone, de vapeur d'eau, d'ozone et de composés organiques volatils qui traversent l'interface feuille-atmosphère et le sol. Ces outils permettent ainsi de diagnostiquer l'état photosynthétique de la feuille, de quantifier les dommages causés par les contaminants qui pénètrent par cette même interface feuille-atmosphère et de caractériser les émissions de composés organiques volatils produites par la feuille en réponse au stress.

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