Pour assurer leur survie et leur croissance, les plantes ont besoin d’énergie, sous forme de sucres : les glucides. Pour produire cette énergie, les plantes utilisent la photosynthèse. Des capteurs appelés chloroplastes, présents sur les feuilles des plantes, leur permettent de capter la lumière. Cette énergie lumineuse est associée à de l’eau (H2O), captée par le système racinaire de la plante, et à du dioxyde de carbone (CO2), absorbé dans l’atmosphère, afin de produire des glucides (C6H12O6) et de l’oxygène (O2). Cette réaction se fait suivant l’équation bilan suivante :
Si l’on observe plus en détail cette réaction, celle-ci a en fait lieu en deux étapes successives :
- une phase photochimique (ou phase claire) :
- une phase non photochimique (ou phase sombre) formant une suite de réactions appelée cycle de Calvin :
Ce mécanisme général est le même pour toutes les espèces de plantes. Pourtant, il existe certaines variations. On parle de photosynthèse C3 ou C4, suivant les essences.
Photosynthèse C3, C4, quelles sont les différences ?
La photosynthèse de type C3 est la plus répandue. Elle concerne 95% des espèces de plantes. Ici, la molécule formée par le cycle de Calvin dans laquelle est fixée le CO2 est une molécule à trois carbones (d’où le nom de C3). Cette réaction a lieu sous l’effet de l’enzyme Rubisco. Il arrive que cette enzyme fasse des erreurs, et cherche plutôt à fixer du dioxygène O2, formant un composé toxique. La plante peut éliminer cette molécule en déclenchant un processus de photorespiration, réalisé grâce aux stomates, petits orifices permettant les échanges gazeux entre la plante et l’air ambiant. Néanmoins, cela diminue l’énergie disponible pour la photosynthèse et relâche sous forme de vapeur une partie de l’eau captée par les racines.
Dans les milieux contraignants, en cas de climat tropical, certaines plantes ont adopté un mécanisme différent pour lutter contre ces erreurs. Elles disposent d’une étape intermédiaire avant les réactions du cycle de Calvin. L’enzyme PEP, non Rubisco et moins susceptible de se lier avec le dioxygène, fixe le dioxyde de carbone dans des molécules à quatre carbones. L’enzyme Rubisco intervient dans un second temps et transforme ces molécules en sucres. Cette alternative ingénieuse permet aux plantes ayant adopté ce mécanisme d’augmenter leur activité photosynthétique et de diminuer leur photorespiration, leur assurant une meilleure adaptabilité au stress hydrique et a des atmosphères moins concentrées en CO2. On parle de photosynthèse en C4.
Le type de photosynthèse n’influence pas vraiment la quantité de CO2 séquestré. Il s’agit plutôt d’une évolution permettant une meilleure adaptabilité à certains climats. Quand la luminosité est importante et que les températures sont très élevées, les plantes C4 seront plus performantes ; mais en dessous de 25°C, les plantes C3, plus adaptées aux climats tempérés, ont un rendement plus élevé que les plantes C4.
Pourquoi certaines plantes séquestrent-elles plus de CO2 que d’autres ?
Si certaines plantes captent plus de CO2 que d’autre, c’est grâce à leur vitesse de croissance ! Pour faire simple, plus une plante croît rapidement, plus elle a besoin d’énergie pour croître. Comme expliqué précédemment, cette énergie est produite par la photosynthèse. Pour produire plus d’énergie, il faut donc consommer plus de dioxyde de carbone. Un phénomène photosynthétique plus important est généralement possible grâce à des feuilles de diamètre important, qui offrent plus de surface pour capter la lumière. C’est par exemple le cas du Paulownia, dont les feuilles peuvent atteindre jusqu’à un mètre de diamètre.
Ainsi, grâce à la photosynthèse, les plantes séquestrent du CO2 en grandissant, ce qui en fait un allié dans la lutte contre le changement climatique. Certaines plantes absorbent plus de CO2 que d’autres : le lierre, le bambou, le paulownia… Alors, pourquoi ne pas faire d’elles des solutions à ce problème ?
