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L'eau à découvert

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Agathe Euzen
, 
Catherine Jeandel
, 
Rémy Mosseri

Troisième partie. Eau et milieu

13. Formes d'adaptation des plantes aux milieux aquatiques

Florent Arthaud

Texte intégral

1Aucun organisme ne peut tolérer toute l'étendue des conditions écologiques existantes sur la Terre et la sélection naturelle a induit diverses adaptations aux contraintes environnementales. Les formes d’adaptations sont définies comme les caractéristiques d'un organisme qui permettent une augmentation de la survie ou de la reproduction dans son environnement. Ces adaptations peuvent concerner des caractères anatomiques, des processus physiologiques et des mécanismes comportementaux. La présence de ces adaptations chez un organisme est contrainte par des compromis énergétiques, car les ressources limitées dans l'environnement ne peuvent être allouées que dans certaines formes d’adaptation. Les plantes, qui sont des organismes sessiles (fixées), sont fortement contraintes par les stress environnementaux et présentent de très nombreuses adaptations par rapport aux animaux qui, en majorité, ont la possibilité de se déplacer au sein de leur environnement pour s’accaparer les différentes ressources nécessaires.

Température de l’eau, dissolution, diffusion des gaz et nutriments

2Les milieux aquatiques se caractérisent par une stabilité thermique plus forte que les milieux terrestres, mais la température est un facteur majeur pour la distribution des organismes. La température optimale de croissance des plantes aquatiques se situe en moyenne entre 25°C et 30°C. Des températures trop élevées entraînent une destruction des enzymes du métabolisme cellulaire, mais ces cas sont relativement rares dans les milieux aquatiques continentaux. Des faibles températures inhibent l’activité enzymatique*, cependant, certaines espèces sont capables de croissance durant les périodes froides hivernales, avec des eaux inférieures à 5°C (figure). Chez ces espèces, l’acclimatation à des températures froides est associée à une augmentation des ressources allouées à l’activité de la Rubisco, une enzyme permettant la fixation du carbone lors de la photosynthèse (cf. II.17), pour compenser le ralentissement du métabolisme. Cette forme d'adaptation se retrouve également chez certaines espèces terrestres.

3Les milieux aquatiques se caractérisent également par une faible diffusion des gaz, principalement de l’oxygène et du dioxyde de carbone (CO2), entraînant un gradient de concentration de la surface jusqu’au fond. Les organes des plantes aquatiques possèdent des lacunes aérifères*, structure permettant, entre autre, de transporter l’oxygène des feuilles situées proche de la surface jusqu’aux racines, si bien qu’un milieu moins anoxique se crée à proximité de ce système racinaire. La majorité des plantes aquatiques ont la capacité de puiser l’ensemble de leurs ressources nutritives dans la colonne d’eau au travers de l’épiderme des feuilles et de la tige. De nombreuses espèces présentent également des feuilles immergées très divisées ou découpées, ce qui permet d’augmenter les échanges gazeux entre la plante et la colonne d’eau. Leurs racines, comme les rhizomes* souvent abondants, jouent principalement un rôle d’ancrage dans les substrats meubles. Cependant, dans les milieux oligotrophes*, les plantes enracinées seront avantagées si elles ont la capacité de prélever les nutriments (phosphate, nitrate…) à la fois dans le sédiment et dans la colonne d’eau. Certaines espèces (Isoètes) ont également la capacité d’utiliser le CO2 disponible dans le sédiment provenant de la respiration animale ou des racines. La photosynthèse CAM* (Métabolisme Acide Crassulacéen), initialement perçue comme une adaptation à la sécheresse, est également présente chez certaines espèces aquatiques (Littorella sp, Sagittaria sp). Cette particularité leur permet de fixer le CO2 la nuit, lorsque les autres producteurs primaires respirent et rejettent du CO2 dans l’eau.

Tapis d’Élodées en fin d’hiver se développant sous la glace du lac Besson situé à 2 100 m (Alpes d’Huez) à des températures inférieures à 5°C. © F. Arthaud

Lumière, salinité et courant

4Les milieux aquatiques se caractérisent également par la limitation de la pénétration de la lumière, ce qui empêche la végétation de se développer à de grandes profondeurs. Dans les milieux eutrophes, le fort développement d’algues phytoplanctoniques diminue d’autant plus la transparence de l’eau et, donc, la disponibilité en lumière pour les plantes aquatiques. Dans ces conditions, deux formes d’adaptation, résultant de compromis entre traits morphologiques et traits photosynthétiques, sont observées.

5Certaines espèces sont tolérantes à la diminution de lumière, caractérisées par une importante surface des feuilles et une forte performance photosynthétique à faible intensité lumineuse, permettant aux plantes d'optimiser l’utilisation du peu de lumière disponible. Les autres espèces développent une stratégie d’évitement à la diminution de lumière, caractérisée par un investissement dans la croissance verticale permettant aux plantes d’atteindre la zone où la lumière est maximale. Dans les cas extrêmes d’eutrophisation*, les plantes à feuilles flottantes, enracinées ou non, peuvent se placer à la surface de l’eau pour accéder à la lumière. Parmi ces dernières non enracinées, certaines disposent de structures aérifères (Lemma gibba, Jacinthe d’eau), qui leur permettent de flotter au-dessus de la surface de l’eau et des autres espèces et de s’accaparer la majorité de la lumière sur des grandes étendues d’eau même très profondes.

6Certains milieux aquatiques continentaux, tels que les lacs salés, ont des concentrations en sel plusieurs fois supérieures à celle de l'eau de mer. Le stress salin provoque une augmentation de la pression osmotique (cf. III.13) et peut induire une toxicité ionique*. Les adaptations des plantes terrestres avec des mécanismes d’exclusions situés aux niveaux des racines et qui minimisent l'entrée de sel dans la plante sont inefficaces dans les milieux aquatiques, car les feuilles et les tiges ayant un faible épiderme ne peuvent empêcher la pénétration du sel dans la plante. Les espèces de plantes aquatiques tolérantes à la salinité mettent en place différents types de réponses. Des adaptations morphologiques permettent l’excrétion du sel par les glandes à sel, structures spécifiques situées sur les feuilles. Des adaptations physiologiques permettent l’accumulation du sel préférentiellement dans des parties spécifiques, telles que les grosses vacuoles* des cellules des vieilles feuilles et également la synthèse de protéines de stress, qui maintiennent un équilibre osmotique intracellulaire.

7Les organismes vivant dans les rivières et les cours d’eau présentent la contrainte supplémentaire de devoir résister à un courant permanent. Ces plantes aquatiques présentent principalement trois formes d’adaptation : la stratégie de fuite avec des individus de petites tailles pour limiter l’effet du courant sur la plante ; la stratégie d’évitement avec des morphologies hydrodynamiques présentant une faible opposition au courant (Renoncule flottante…) ; et la stratégie de résistance avec des individus qui résistent à la brisure et à l’arrachement, mais qui induit un fort coût énergique pour la plante (Potamot nageant…).

8En plus des stress chroniques, les milieux aquatiques sont également soumis à des perturbations, telles que les crues ou les assèchements, associées à des formes d’adaptation spécifique. La diversité des contraintes liées aux stress et aux perturbations dans les milieux aquatiques induit une grande variété de formes d’adaptation et est à l’origine de la forte biodiversité observée dans l’ensemble des milieux aquatiques.

Bibliographie

Références bibliographiques

• C. AMOROS et G. E. PETTS – Hydrosystèmes fluviaux, Masson, 1993.

• W. ENGELHARDT – La vie dans les étangs, les ruisseaux et les mares, Vigot, 1998.

• R. MEYBECK et R. POURRIOT – Limnologie générale, Masson, 1995.

• B. OERTLI et P. -A. FROSSARD – Mares et étangs : écologie, conservation, gestion et valorisation, Presses polytechniques et universitaires romandes, 2013.

Table des illustrations

Légende Tapis d’Élodées en fin d’hiver se développant sous la glace du lac Besson situé à 2 100 m (Alpes d’Huez) à des températures inférieures à 5°C. © F. Arthaud
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/9872/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 85k

Auteur

Écologue, Maître de Conférences à l’Université Savoie Mont Blanc, CARRTEL, Chambéry, p. 118.
florent.arthaud@univ-savoie.fr

© CNRS Éditions, 2015

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

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