E6 Interface Feuille-Atmosphère

Topique

L'interface feuille-atmosphère est le lieu d'échange de dioxyde de carbone, de vapeur d'eau et de chaleur entre la feuille et l'air ambiant. Chacun de ces trois échanges est régulé, bien que différemment, par deux éléments de cette interface : les stomates et la couche limite d'air stagnant située au-dessus de la feuille.

Les stomates régulent simultanément l'entrée de dioxyde de carbone, nécessaire à la photosynthèse, et la sortie de vapeur d'eau, constituant la transpiration. Lorsque les stomates s'ouvrent davantage, l'entrée de dioxyde de carbone augmente, stimulant ainsi la photosynthèse, mais la sortie de vapeur d'eau s'accroît également, augmentant la transpiration. À l'inverse, lorsque les stomates se ferment, l'entrée de dioxyde de carbone et la sortie de vapeur d'eau diminuent. Cette double régulation simultanée, qui empêche la feuille d'augmenter sa photosynthèse sans augmenter également sa transpiration, est le compromis fondamental de l'écophysiologie végétale. Outre les stomates, l'interface feuille-atmosphère comprend une couche limite d'air stagnant qui se forme juste au-dessus de la surface de la feuille. Cette couche limite accroît la résistance aux échanges de dioxyde de carbone, de vapeur d'eau et de chaleur entre la feuille et l'air, en plus de la résistance déjà imposée par les stomates. Plus la couche limite est épaisse, plus la résistance aux échanges est importante et plus il est difficile pour la feuille d'échanger du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau et de la chaleur avec l'air ambiant, même si les stomates sont complètement ouverts.

L'épaisseur de la couche limite dépend de la taille de la feuille et de la vitesse du vent. Plus la feuille est grande, plus la couche limite tend à être épaisse, car l'air parcourt une plus grande distance avant d'être renouvelé. Inversement, plus le vent est fort, plus la couche limite est mince, car le vent renouvelle plus rapidement l'air en contact direct avec la feuille. En résumé, l'interface feuille-atmosphère régule les échanges de dioxyde de carbone, de vapeur d'eau et de chaleur entre la feuille et l'air grâce à deux résistances qui agissent de concert : la résistance imposée par les stomates, soumise au compromis central entre photosynthèse et transpiration, et la résistance supplémentaire aux échanges imposée par la couche limite d'air stagnant, déterminée par la taille de la feuille et la vitesse du vent ; entre ces deux résistances, l'interface feuille-atmosphère détermine en définitive la quantité de dioxyde de carbone, de vapeur d'eau et de chaleur qui traverse effectivement cette interface à un instant donné.

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