Qu'est-ce que l'Ecologie Végétale ?
L’écologie des plantes ou « Ecologie végétale » étudie les relations des plantes entre elles et avec le milieu environnant. Parmi les facteurs environnementaux les plus importants figurent la lumière, la température, les caractéristiques du sol, les facteurs mécaniques (vent, neige, vagues) et les animaux. Les plantes peuvent être stationnaires en général, mais elles ont des connexions. En fait, elles sont si bien connectées qu’elles disposent à la fois d’intranets, d’extranets et d’internet. À l’intérieur de leurs propres vaisseaux, elles communiquent avec des protéines et des molécules d’ARN de la racine à la pousse. A l’extérieur, elles entretiennent de nombreuses relations sociales avec d’autres organismes. Elles se « font même des amis » avec leurs pairs, comme le font les humains sur Facebook. L’écologie végétale possède des milieux naturels vraiment pleine de ressource !
Sous nos pieds se trouve un véritable milieux présentant divers réseaux de communication grâce auquel les plantes entretiennent des relations de collaboration ou de concurrence, de surveillance, de signalisation et de détection, au sein de la « rhizosphère« . Le monde souterrain des plantes est un réseau social d’alliances puissantes et de népotisme. Le décodage de cette biodiversité végétale et leurs informations pourrait entraîner un changement radical dans nos méthodes de productions et de consommations pour toucher ainsi tous les environnements possibles positivement. Il existe en fait en écologie des mécanismes étonnants que les plantes utilisent pour communiquer (que les animaux font également en cohabitation avec la nature. C’est ce que l’on appelle aussi le Biomimétisme).
Nous savons depuis un certain temps que les plantes communiquent entre elles, mais ce n’est que maintenant que nous réalisons à quel point leurs interactions peuvent être subtiles et sophistiquées. Les plantes écoutent constamment et discrètement le « bavardage » chimique de l’autre, parfois avec empathie, parfois avec égoïsme. Certaines plantes, comme le rhododendron scandinave, aident leurs voisins en partageant leurs ressources. D’autres plantes reconnaissent les proches parents et les favorisent par rapport aux plantes étrangères comme des plantes parasites qui sont attirées par l’odeur chimique naturelle d’un hôte.
Les plantes ne sortent pas pour faire la fête ou regarder un film, mais elles ont « un réseau social », explique Suzanne Simard, écologiste à l’université de Colombie britannique à Vancouver, au Canada. « Elles se soutiennent ou se battent entre elles. Plus on explore les mécanismes de leur communication, plus on en apprend. C’est vraiment quelque chose d’incroyable ».
Bien sûr, attribuer aux plantes un égoïsme ou des conflits est un anthropomorphisme injustifié. Sans yeux, sans oreilles ni cerveau, les plantes ont de mystérieuses capacités à envoyer des signaux et à y répondre. Certains de ces signaux d’écologie végétale sont des composés volatils dispersés dans l’air. Mais ce qui est encore plus étonnant ce sont les chemins des filaments fongiques dans le sol qui peuvent transmettre des messages et des nutriments d’une plante à l’autre.
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Qu'est-ce que la Rizosphère ?
La rizosphère est une partie du sol située à proximité immédiate des racines des plantes, où se produit une interaction dynamique avec les micro organismes. Les caractéristiques chimiques et biologiques de la rhizosphère se manifestent dans une portion d’à peine 1 mm d’épaisseur à partir des racines.
Dans un sens plus large, la rhizosphère peut être considérée comme la partie du sol dans laquelle se trouvent les racines des plantes, car c’est une zone où se produit toute une série de relations physiques et chimiques qui affectent la structure du sol et des organismes qui y vivent, lui conférant des propriétés différentes. Deux caractéristiques de la rhizosphère peuvent être mises en évidence à travers l’écologie végétale :
- Présence de nombreux organismes en plus grande densité que dans un sol normal, tels que les bactéries, les champignons et la microfaune (par exemple : nématodes, acariens, insectes).
- Stabilité des particules du sol, tant par l’action mécanique des racines que par l’action d’agrégation des exsudats des différents organismes présents (plantes et microorganismes).
- C’est la destination des glucides, produits de la photosynthèse et que les plantes exsudent par leurs racines pour fournir de l’énergie aux microorganismes, qui en retour protègent les racines des organismes pathogènes et solubilisent également les minéraux les rendant plus assimilables. On estime qu’au moins un tiers des photosynthates sont exsudés à cette fin.
La rhizosphère fournit un micro environnement complexe et dynamique, où les bactéries et les champignons, en association avec les racines, forment des communautés uniques.
Des connexions puissantes entre les organismes de l'environnement
Sous le sol de la forêt, chaque parcelle de terre est une biodiversité végétale impressionnante qui contient des millions de minuscules organismes. Ces bactéries et champignons forment une relation symbiotique avec les racines des plantes, et aident leurs hôtes à absorber l’eau et les éléments vitaux tels que l’azote en échange d’un apport continu de nutriments. Aujourd’hui, un examen plus approfondi a révélé que les brins fongiques lient physiquement les racines de dizaines d’arbres, souvent d’espèces différentes, formant un réseau de mycorhizes très dense. Ces réseaux qui s’étendent sous nos pieds sont de véritables réseaux sociaux.
Par ces voies fongiques d’écologie végétale, les plantes partagent non seulement des nutriments mais aussi des informations. Lorsqu’une chenille commence à mâcher un plant de tomate par exemple, les feuilles produisent des composés nocifs qui repoussent l’agresseur et stimulent les plantes environnantes à construire leurs propres défenses. Les plantes reconnaissent leur propre espèce et travaillent ensemble pour le bien commun. Mais les plantes se trouvent également au sein de communautés d’organismes divers qui profitent mutuellement des contributions de chacun à la communauté.
Nous ne pouvons pas encore parler le langage des plantes, mais nous savons qu’elles communiquent par des codes constitués de « composés solubles », notamment des phénols, des flavonoïdes, des sucres, des acides organiques, des acides aminés et des protéines, sécrétés par les racines dans la rhizosphère. Bien que la manière dont ces affinités d’écologie végétale sont indiquées reste un mystère, une application pratique serait que les agriculteurs plantent des cultures avec les « amis » des plantes. Le positionnement stratégique de différentes cultures ou légumes ensemble leur permet de bénéficier les uns des autres en dissuadant les parasites, en attirant les pollinisateurs et en améliorant l’absorption des nutriments. En d’autres termes, au lieu de planter des monocultures saturées de pesticides, ils pourraient revenir aux méthodes des Amérindiens, qui utilisent ces procédés depuis des siècles.
Les interconnexions complexes établies par les champignons et les racines fonctionnent comme de véritables ports d’entrée et de sortie pour les signaux qui suivent leurs protocoles de communication. Ces capacités sont-elles le fruit d’une lente évolution sur des millions d’années ? Les sciences de la vie essayent de nous en apprendre un peu plus à ce sujet.
Selon le New Scientist, de belles feuilles détaillées qui semblent avoir été pressées entre les feuilles d’un livre ont été conservées de manière exquise dans les couches de Jehol en Chine. Avec un âge de près de 123 millions d’années, cela place cet angiosperme avancé « comme étant un des ancêtres de toutes les plantes à fleurs qui existent aujourd’hui ».
Le journaliste Colin Barras a déclaré que « les plantes à fleurs avaient un avantage évolutif sur les conifères et autres gymnospermes qui existaient à cette époque, et elles se sont rapidement répandues partout. Mais même en supposant leur propre chronologie, les évolutionnistes et les génies biologiques n’ont aucune explication des mécanismes complexes de l’écologie végétale qui existent chez certaines plantes d’aujourd’hui avec leurs réseaux de communication et leur manière de vivre avec les autres plantes et espèces alors qu’elles semblent être apparues soudainement ainsi, pleinement formées, sans prédécesseurs ».
Qu'est-ce qu'une Mycorhize ?
Une mycorhize définit la symbiose entre un champignon (mycos) et les racines (rhizos) d’une plante. Comme dans d’autres relations symbiotiques, les deux participants en profitent. Dans ce cas, la plante reçoit du champignon principalement des nutriments minéraux et de l’eau, et le champignon obtient de la plante des glucides et des vitamines qu’il est incapable de synthétiser par lui-même, alors qu’il peut le faire grâce à la photosynthèse et à d’autres réactions internes. De nombreuses plantes en écologie végétale ont des mycorhizes pour augmenter l’absorption de l’eau et des sels minéraux du sol. La mycorhize est l’association entre les racines d’une plante et le mycélium d’un champignon, de sorte que tout le mycélium participe à l’absorption des nutriments pour la plante.
Le mycélium est la tige du champignon, communément formée de filaments très ramifiés et qui constitue l’appareil nutritif de ces plantes. Le STUFF est le corps des thalophytes (algues et champignons), équivalent à l’ensemble des racines, tiges et feuilles d’autres plantes. Dans la nature, la symbiose qui forme la mycorhize se produit spontanément. On estime qu’entre 90 et 95% des plantes supérieures sont régulièrement atteintes de mycorhizes. Il est possible qu’un même champignon forme des mycorhizes avec plus d’une plante à la fois, établissant ainsi une connexion entre différentes plantes. Cela facilite l’existence de plantes parasites (dont certaines ne réalisent même pas la photosynthèse, comme celles du type Monotropa), qui extraient tout ce dont elles ont besoin du champignon mycobionte et des autres plantes avec lesquelles il établit également une symbiose. De plus, plusieurs champignons (parfois d’espèces différentes) peuvent mycorhizer la même plante en même temps.
Les avantages de la mycorhization en écologie végétale pour les plantes sont nombreux. Grâce à elle, la plante est capable d’explorer un volume de sol plus important que celui qu’elle atteint avec ses racines, lorsqu’on ajoute à ce travail les hyphes (filaments qui constituent le mycélium) du champignon. Elle capte également plus facilement certains éléments (phosphore, azote, calcium et potassium) et l’eau du sol. La protection assurée par le champignon rend également la plante plus résistante aux changements de température et à l’acidification du sol en raison de la présence de soufre, de magnésium et d’aluminium.
Comme si tout cela ne suffisait pas, certaines réactions physiologiques du champignon incitent la racine à rester active plus longtemps que si elle n’était pas mycorhizée. Il en résulte en biologie une plus longue durée de vie de la plante. En effet, certains arbres, comme les pins, se sont avérés incapables de vivre plus de deux ans lorsqu’ils ne sont pas mycorhizés. Chez d’autres espèces, ce lien est si étroit que la plante ne peut pas survivre sans lui, comme c’est le cas des orchidées. Les plantes dont les graines sont dépourvues d’endosperme (réserves alimentaires) dépendent entièrement du champignon pour leur alimentation et leur germination ultérieure.
L’infection des racines par le champignon se produit à partir de propagules dans le sol. Il peut s’agir de spores et de morceaux d’hyphes du champignon, ainsi que de racines déjà mycorhizées. Afin d’assurer le succès de l’entreprise, la plantation de la plupart des plantes comestibles ou décoratives et les reboisements actuellement effectués accompagnent les nouvelles plantes et pousses de fragments du champignon le plus approprié pour établir des associations mycorhiziennes avec chaque espèce à cultiver.
La majorité des plantes terrestres présentent des mycorhizes et il est très probable que les autres descendent de plantes mycorhizées qui ont perdu secondairement cette caractéristique. Dans le cas des champignons, la plupart des 5000 espèces identifiées dans les mycorhizes appartiennent à la division Basidiomycota, tandis que dans des cas plus exceptionnels, on observe des membres de l’Ascomycota. La troisième division qui a été observée formant des mycorhizes est celle des Glomérycota, un groupe qui, en fait, n’est connu qu’en association mycorhizienne et dont les membres meurent lorsqu’ils sont privés de racines.
Selon leur morphologie, les mycorhizes sont divisées en différents groupes parmi lesquels deux principaux se distinguent : les ectomycorhizes et les endomycorhizes.
Les ectomycorhizes
Les ectomycorhizes sont caractérisées par le fait que les hyphes du champignon ne pénètrent pas à l’intérieur des cellules des racines, mais sont situées sur et entre les séparations de celles-ci.
Elles peuvent être observées à l’œil nu et ont ce qu’on appelle le « réseau de Hartig ». Ce type de mycorhization est prédominant parmi les arbres des zones tempérées, étant particulièrement caractéristique du hêtre, du chêne, de l’eucalyptus et du pin. Les champignons sont à la fois Basidiomycota et Ascomycota.
Les endomycorhizes
Dans les endomycorhizes, en revanche, il n’y a pas de manteau externe visible à l’œil nu ; les hyphes sont d’abord introduits entre les cellules des racines, mais pénètrent ensuite à l’intérieur de celles-ci, formant des vésicules alimentaires et des arbustes.
C’est pourquoi on les appelle aussi « mycorhizes VAM » (ou mycorhizes à buissons vésiculaires). Les champignons appartiennent à la division Glomeromycota et sont présents dans tous les types de plantes, bien qu’avec une prédominance d’herbes et de graminées. Ils sont abondants dans les sols pauvres comme ceux des prairies et des steppes, des hautes montagnes et des forêts tropicales , dans la forêt atlantique, ils apparaissent aux côtés des ectomycorhizes.
Interactions entre les plantes et l'Homme
La théorie évolutionniste de Darwin soutient que toutes les formes de vie sont impliquées dans une compétition, dans une lutte acharnée pour la survie. De nombreux biologistes et autres scientifiques considèrent la coopération, l’union et l’harmonie entre les différentes formes de vie comme la clé de la survie.
Le magazine Time, dans une récente critique du livre du Dr Lewis Thomas, biologiste et président du Sloan-Kettering Cancer Center de New York, déclare : « Thomas fait valoir que dans la nature, la tendance irrésistible est à la symbiose, à l’union, à l’harmonie. La façon post-darwinienne de voir la vie comme une lutte constante et meurtrière … ne correspond pas aux faits que Thomas a vu ».
Un examen attentif de nos sources alimentaires actuelles nous convainc que la coopération, et non la concurrence, est la voie de la survie. Presque tout ce dont nous avons besoin sur le plan nutritionnel provient de seulement 30 grandes cultures et, en ce qui concerne la viande, de 7 sources animales. Dans presque tous les cas, les centaines de millions de tonnes de nourriture que nous consommons sont fournies par des plantes et des animaux que l’homme a adaptés et domestiqués pour qu’ils soient dans une relation unique et harmonieuse avec lui. Sans ces fidèles collaborateurs, la population actuelle de plus de sept milliards de personnes ne pourrait pas survivre. Inversement, la plupart des plantes cultivées et des animaux domestiqués périraient également sans les soins et l’attention constants que l’homme leur accorde.
Depuis le tout début de l’histoire de l’humanité, l’Homme a été capable de voir les qualités et les possibilités de certaines plantes et de certains animaux comme sources de nourriture.
En fait, la Bible déclare que le Créateur a donné l’exemple à l’homme à cet égard en devenant lui-même le premier agronome. Il a planté un beau jardin avec toute la variété nécessaire pour fournir au premier couple humain sa nourriture (Genèse 2:8, 9). De plus, la première partie de la Bible mentionne les animaux domestiques qui seraient utilisés par l’homme. « C’était la volonté du Créateur que l’homme exerce une domination sur les formes de vie inférieures et les utilise à bon escient pour subvenir à ses besoins ». L’homme, exerçant son intelligence, pourrait utiliser toutes les autres formes de vie sur terre et coopérer avec elles pour assurer sa propre survie, ainsi que celle de l’infinie variété de la vie végétale et animale.
La relation entre l’homme et les formes de vie inférieures peut être comparée à la relation entre le potier et son argile. Le potier habile utilise ses matières premières pour fabriquer des récipients en céramique d’une variété infinie et d’innombrables usages. À partir de la multitude d’organismes vivants, l’homme, par la sélection et le métissage, forme des plantes et des animaux qui répondent à ses besoins. Bien sûr, ces organismes ont en eux le potentiel de répondre aux efforts de l’homme pour les adapter à son goût et à son usage.
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