Universalis
Abonnez-vous à Universalis pour 1 euro

PHOTOSYNTHÈSE

Énergétique et importance de la photosynthèse dans la biosphère

Le bilan de la photosynthèse nette laisse un excédent de substances organiques très important, puisque les pertes totales dues à la respiration de tous les organes végétaux ne dépassent pas 40 à 50 p. 100 du gain positif de synthèse nette.

D'une manière générale, la vitesse ou intensité de la photosynthèse croît avec l'intensité de l'éclairement, jusqu'à une valeur limite, au-delà de laquelle la saturation lumineuse est atteinte, comme il est indiqué à propos des différents types métaboliques de photosynthèse. Pour les plantes de type C3, qui représentent les plus grandes masses de végétation, cette saturation est nettement inférieure à l'intensité maximale de la lumière qui arrive au sol (500 W/m2 environ). En revanche pour ces plantes, la tension partielle de CO2 dans l'atmosphère (330 μl/l d'air) est un facteur limitant, ce qui explique le succès de la fertilisation des cultures sous abri, par apport de dioxyde de carbone dans l'air. Le doublement de la concentration partielle de CO2 multiplie par 2 en moyenne l'intensité de la photosynthèse des plantes de type C3, alors qu'elle est sans effet sur les plantes de type C4.

Enfin, comme dans tout mécanisme lié à l'activité d'enzymes, la vitesse de la photosynthèse est sensible à la température : elle augmente jusqu'à un optimum variable selon les espèces et en particulier selon le type métabolique (voir chap. 5), puis décroît ensuite rapidement par suite d'une désorganisation de l'appareil photosynthétique. Notons cependant que quelques organismes thermophiles, appartenant aux photobactéries ou aux cyanobactéries (naguère nommées cyanophycées ou « algues bleues ») supportent des températures voisines de 60-70 0C. La sensibilité de la photosynthèse à la fois à l'intensité de l'éclairement et à la température souligne bien l'existence des 2 types de réactions : photochimiques d'une part, sombres (ou « thermiques ») d'autre part.

Lorsque deux des trois facteurs externes (lumière, température, concentration partielle de CO2) sont optimaux, l'intensité de la photosynthèse dépend de la valeur du troisième, selon la loi très générale dite loi du minimum (cf. nutrition). Lorsque les trois facteurs sont à l'optimum, l'intensité atteint un plafond absolu qui dépend de l'équipement pigmentaire et enzymatique d'un végétal, donc de facteurs propres à l'organisme.

De fait, la vitesse optimale n'est jamais atteinte dans les conditions naturelles, et il en est de même du rendement énergétique défini par le rapport entre le CO2 assimilé, ou l'oxygène émis, et l'énergie lumineuse absorbée.

Dans les meilleures conditions expérimentales de laboratoire, l'exigence quantique de la photosynthèse peut être de 8 à 10 quanta par molécule de CO2 fixé, soit égale ou très voisine du minimum théorique de photons, tel que l'on peut le déduire d'après les données du chapitre 3 et de la figure 5.

Il faut souligner d'ailleurs que cette exigence photonique minimale, correspondant à un rendement énergétique maximum d'environ 30 p. 100, n'est obtenue qu'en présence d'éclairements très faibles.

En présence des éclairements naturels, le rendement énergétique maximal de la photosynthèse nette ne dépasse pas 10 à 15 p. 100, correspondant à une exigence quantique de 20 à 30 photons. Si l'on tient compte du rythme nycthéméral d'éclairement, le rendement énergétique rapporté à un cycle naturel de 24 heures ne dépasse pas 7 à 10 p. 100. En moyenne, pendant les périodes de végétation active, il ne dépasse pas 4 à 8 p. 100 (betterave, blé, par ex.) par rapport à l'énergie lumineuse arrivant au sol pour les plantes de culture des régions tempérées et 6 à 8[...]

La suite de cet article est accessible aux abonnés

  • Des contenus variés, complets et fiables
  • Accessible sur tous les écrans
  • Pas de publicité

Découvrez nos offres

Déjà abonné ? Se connecter

Écrit par

  • : directeur de recherche honoraire au C.N.R.S., correspondant de l'Académie des sciences de Paris
  • : professeur honoraire de biologie cellulaire, université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie
  • : professeur honoraire à l'université de Paris-Sud, correspondant de l'Académie des sciences

Carte mentale
Élargissez votre recherche dans Universalis

Classification

Pour citer cet article

Jean LAVOREL, Paul MAZLIAK et Alexis MOYSE. PHOTOSYNTHÈSE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Chloroplastes et photosynthèse - crédits : Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.

Chloroplastes et photosynthèse

Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.

Réactions photochimiques et sombres - crédits : Encyclopædia Universalis France

Réactions photochimiques et sombres

Encyclopædia Universalis France

Algue verte : spectres d'absorption et d'action - crédits : Encyclopædia Universalis France

Algue verte : spectres d'absorption et d'action

Encyclopædia Universalis France

Afficher les 14 médias de l'article PHOTOSYNTHÈSE

Autres références

  • PHOTOSYNTHÈSE : CAPTURE DE L'ÉNERGIE LUMINEUSE

    • Écrit par Claude LANCE
    • 229 mots

    Les travaux de Robert Emerson (1903-1959) ont permis d'élucider les mécanismes mis en jeu dans la photosynthèse notamment lors de la capture de l'énergie lumineuse. En 1932, Emerson confirme, avec W. Arnold, l'existence de deux phases distinctes dans ce processus : une phase photochimique,...

  • PHOTOSYNTHÈSE ET ÉNERGIE LUMINEUSE - (repères chronologiques)

    • Écrit par Claude LANCE
    • 530 mots

    1845 J. R. Mayer, ayant formulé la loi de conservation de l'énergie, suggère que les plantes transforment 1'énergie solaire en énergie chimique.

    1905 F. F. Blackman, en étudiant l'étude des facteurs limitants de la photosynthèse, notamment la température, est le premier...

  • PHOTOSYNTHÈSE ET FIXATION DU CO2 - (repères chronologiques)

    • Écrit par Claude LANCE
    • 344 mots

    1837 H. von Mohl signale la présence de grains d'amidon dans les chloroplastes.

    1843 J. von Liebig propose que 1'incorporation du dioxyde de carbone (CO2) se traduit par une formation d'acides organiques, précédant celle des sucres.

    1862 J. von Sachs montre que les feuilles...

  • PHOTOSYNTHÈSE : UTILISATION DU CO2

    • Écrit par Claude LANCE
    • 259 mots

    En faisant absorber à des végétaux du gaz carbonique marqué au carbone 14 (14CO2), le biochimiste américain Melvin Calvin (1911-1997) met en évidence, en 1954, le composé – ou accepteur – qui capte le CO2 de l'air dans le processus de la photosynthèse : il s'agit du ribulose-bisphosphate...

  • AGROMÉTÉOROLOGIE

    • Écrit par Emmanuel CHOISNEL, Emmanuel CLOPPET
    • 6 627 mots
    • 7 médias
    Champ de maïs - crédits : Michael Busselle/ The Image Bank/ Getty Images
    ...tempérées), par rapport aux plantes en C4 (plantes ayant pour la plupart une origine tropicale, comme le maïs, la canne à sucre, le sorgho ou le millet). En effet, les plantes en C3 (plantes qui, par photosynthèse, fixent le dioxyde de carbone [CO2]en formant un composé à trois atomes de carbone) auront la...

  • ALGUES

    • Écrit par Bruno DE REVIERS
    • 4 869 mots
    • 9 médias
    ...nommées plantes terrestres et qui regroupent, au sens large, les mousses, les fougères et les plantes à graines –, les algues possèdent de la chlorophylle. Ce pigment vert permet aux algues et aux embryophytes de fabriquer (synthétiser) de la matière vivante à partir du dioxyde de carbone (CO2) et de l'énergie...

  • AUTOTROPHIE & HÉTÉROTROPHIE

    • Écrit par Alexis MOYSE
    • 2 503 mots
    • 2 médias
    Les euglènes, algues unicellulaires des mares, possèdent de la chlorophylle et, par photosynthèse, assimilent le gaz carbonique. Cependant elles ne peuvent vivre sur des milieux purement minéraux. Quelques substances organiques leur sont indispensables : la vitamine B12, les constituants de...

  • BACTÉRIES

    • Écrit par Jean-Michel ALONSO, Jacques BEJOT, Patrick FORTERRE
    • 11 052 mots
    • 3 médias
    Microscopie optique : bactéries - crédits : Encyclopædia Universalis France
    ...Les bactéries et cyanobactéries capables d'utiliser l'énergie lumineuse sont les bactéries phototrophes. Parmi ces bactéries, certaines réalisent leurs photosynthèses en employant des composés minéraux comme donateurs d'électrons ; elles sont dites photolithotrophes ; d'autres ne peuvent utiliser...
  • Afficher les 45 références

Voir aussi

Abonnez-vous à Universalis pour 1 euro

Rejoignez-nous

Inscrivez-vous à notre newsletter