E3 Système Thermique

Topique

Le bilan énergétique d'une feuille correspond à la somme de tous les flux de chaleur et de rayonnement entrant et sortant de la feuille à un instant donné. Ce bilan détermine la température de la feuille : lorsque les flux entrants sont supérieurs aux flux sortants, la température de la feuille augmente ; inversement, lorsque les flux sortants sont supérieurs aux flux entrants, la température de la feuille diminue.

Le bilan énergétique de la feuille débute par l'absorption du rayonnement solaire et thermique : la feuille absorbe à la fois le rayonnement solaire direct qu'elle reçoit du soleil et le rayonnement thermique émis par l'air, le sol et les objets environnants. Tout ce rayonnement absorbé contribue au bilan énergétique de la feuille sous forme d'énergie disponible pour la chauffer.

Afin d'éviter une accumulation de cette énergie absorbée et une augmentation continue de la température de la feuille, celle-ci en dissipe une partie par convection : l'air ambiant emporte la chaleur par contact direct avec la feuille, et plus la différence de température entre la feuille et l'air est grande, plus la feuille libère de chaleur par convection. La feuille dissipe également de l'énergie par transpiration : en évaporant l'eau par ses stomates, elle libère l'énergie consommée lors de cette évaporation sous forme de chaleur latente. Plus la feuille s'évapore d'eau pendant la transpiration, plus elle dissipe d'énergie, réduisant ainsi l'énergie disponible pour augmenter sa température.

Outre la convection et la transpiration, la feuille dissipe de l'énergie en la réémettant sous forme de rayonnement infrarouge dans l'air et les objets environnants. Plus la température de la feuille est élevée, plus elle libère d'énergie par cette réémission infrarouge, agissant comme un frein supplémentaire dont l'intensité augmente avec la température.

La température foliaire résultant de cet équilibre entre le rayonnement solaire et thermique absorbé et l'énergie dissipée par convection, transpiration et réémission infrarouge détermine, à son tour, la vitesse de toutes les réactions enzymatiques photosynthétiques dans la feuille, l'ouverture stomatique par laquelle la feuille régule sa propre transpiration, et la vulnérabilité du tissu foliaire aux dommages thermiques : de cette manière, le bilan énergétique de la feuille relie la physique de la chaleur à la biochimie photosynthétique et à la physiologie du stress thermique et du gel, car c'est cette même température foliaire résultant du bilan énergétique qui, selon qu'elle s'écarte de la plage enzymatique optimale par excès ou par carence, finit par s'exprimer sous forme de stress thermique ou de gel.

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