Processus de la photosynthèse

[invitee9c12c57]

Bonjour à tous,

Je suis un étudiant et j'effectu présentement, à l'aide d'un collègue, un projet de recherche pour mon cours de biologie. Nous aimerions savoir combien de temps une plante à besoin pour transformer le dioxyde de carbone et l'eau en sucre et en oxygène (donc combien de temps la réaction de photosynthèse prend-elle environ chez une plante avec des conditions normales). De plus, nous aimerions savoir quelle est le pourcentage de CO2 optimal dans l'air pour une plante? Finalement, est-ce que certaines plantes doivent effectuer plus de photosynthèse que les autres pour subvenir à ses besoins (en prenant compte de la grosseur de la plante bien sûr)?

J'attend votre réponse avec impatience et dans l'espoir que vous pouvez m'en dire d'avantage sur le sujet!
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[Loupsio]

Cela dépend beaucoup de vos conditions, et c'est très variable
Déjà il faut savoir que la photosynthèse n'est pas un évènement, mais deux
Il y a la phase photochimique et la phase non photochimique
Après, les événements sont quasi instantanés, il suffit de vous renseigner sur la réaction de Hill par exemple, c'est un phénomène d'oxydoréduction présent dans la phase photochimique, si vous avez les éléments en quantité suffisante, ca se fait très rapidement , pareil pour la conversion de molécules pendant la phase non photochimique (Cycle de Calvin)

Ce qui peut prendre du temps si on suit les molécules depuis l'environnement exterieur de la plante, cela va etre leur captation, et leur transport jusqu'aux bonnes cellules, la disponibilité en ressources, l'intensité lumineuse, la température (en lien avec l'activité des enzymes qui est influencée par la température)
De plus les plantes son capables de faire le processus inverse, donc on va dire que dans la journée elles font de la photosynthèse et la nuit de la photorespiration, mais ce n'est pas du tout ou rien, donc l'efficacité va etre aussi influencé par le ratio photosynthèse/photorespiration


pour ta question suivante je te conseil de lire ceci, tu as accès au PDF gratuitement en cliquant sur "PDF", et si tu n'es pas habitué aux revues scientifiques, je te conseil de lire l'abstract, l'intro et la conclusion, (le reste : résultats ainsi que materiel et methodes ne t'apporteront pas grand chose)
http://www.plantphysiol.org/content/88/4/1310.short
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/...1997.d01-140.x
https://sci-hub.tw/10.2307/1308175 (note aux modérateurs : )

Et pour la dernière, les plantes ont effectivement différent besoins, cela revient a poser la question "est-ce que un enfant et un adulte ont les mêmes besoins alimentaires, ou est-ce que une personne agée et un sportif de haut niveau ont les mêmes besoins
Le sucre sert entre autre a fabriquer la paroi végétale (entre autre) , donc plus la plante est grosse ou en croissance, plus elle a besoin de synthétiser de la paroi et plus elle aura besoin de réserves,
de plus toute les plantes ne poussent pas à la même vitesse, le besoins sont donc liés

Cordialement,

[invitee9c12c57]

Merci Beaucoup Loupsio!

Pour suivre sur l'informarion que tu m'a donné, quelles ou types de plantes selon-toi (ou certaines recherches) effectu le plus de photosythèse par rapporte à un ratio avec grosseur? Pour concrétiser ma question, quelles types de plantes, si on en emplirait une serre par exemple, effectuerait le plus gros taux de photosynthèse dans un temps donné? Nous essayons d'optimiser le plus possible la capacité d'une serre à produire de l'oxygène et nous devons passer par le processus de la photosynthèse pour le faire!

J'attend de vos nouvelles.

[Loupsio]

A brule pour poing, c'est difficile à dire, d'instinct j'aurai dit celles qui ont une croissance très rapide, j'aurai donc dit bambou et papaveracés, mais après, les bambous malgré leur croissance ultra rapide, n'ont pas une quantité de feuille immense donc ca doit limiter, les papaveracés en revanche ont de nombreuses et larges feuilles,
Les organismes végétaux unicellulaires (microalgues) doivent être pas mal aussi (mais quand tu parles de plantes je pense que tu parlais de plantes terrestres uniquement?)
mais probablement que mon instinct me tromperai, je n'ai pas la réponse toute faite à cette question,
En revanche après une recherche rapide sur google ("Plants high photosynthesis" dans google), je tombe sur plus ou moins la même chose, on ne sait pas trop
https://www.quora.com/Which-particul...photosynthesis

Après, dans la littérature scientifique j'ai trouvé quelques vieux articles scientifiques, qui ne font qu'enfoncer des portes ouvertes :
https://www.annualreviews.org/doi/ab...Code=arplant.1
Les plantes de pleine lumière font plus de photosynthèse que les plantes qui préfèrent les milieux ombragés

À mon avis pour ton expérience, le mieux est d'utiliser de plantes avec une large surface foliaire, et beaucoup de chlorophylle (donc des feuilles bien vertes), et à croissance rapide.
Donc on dégage le bambou (peu de surface foliaire), on dégage tout ce qui est plante carnivore (Nepenthes, drosera, dionnées... tout ca ne possèdent pas des feuilles immense, les sarracenia à la limite mais c'est pas mega ouf non plus), on dégage les plantes de cultures (pour lesquels la sélection variétale fait qu'on a favorisé des gros développements de fruits et légumes au détriment du développement foliaire) à quelques exceptions près, on dégage tout ce qui est ornemental (plus de fleurs et de belles couleurs, que de feuillage et de verdure), j'éviterai également tout ce qui est plante C4 et CAM

Je ne connais pas toutes les espèces végétales qu'il existe, donc peut être il y aura mieux, mais je dirai qu'il reste les papaver (croissance rapide et larges feuilles), parmi les exception pour les plantes agronomiques, je dirai que selon les espèces, certains pieds de tomates sont très très feuillus lorsqu'ils sont dans de bonnes conditions (mais ce n'est pas le cas de toutes les tomates, il faut bien choisir quel type de tomates),

[A voir en vidéo sur Futura]

[Amanuensis]

[Edit : réécriture cause croisement]

Le terme "plante" recouvre pas mal de choses! Est-ce que cela inclut les cyanobactéries par exemple?

[J'imagine que "microalgae" dans l'une des références données dans le message précédent réfère aux cyanobactéries.]

j'éviterai également tout ce qui est plante C4 et CAM

Pourquoi?

[Amanuensis]

Je n'arrive pas à trouver rapidement des chiffres sur les "blooms" d'algues (1), mais cela pourrait bien être une productivité parmi les plus élevées. Notons que cela indique au passage une dépendance en la disponibilité des "nutriments", azote, phosphore, potassium, ...

(1) Le plus gros de ce qu'on trouve concerne les "harmfull algal blooms", plutôt que les aspects biologiques sous-jacents.

[Loupsio]

J'imagine que "microalgae" dans l'une des références données dans le message précédent réfère aux cyanobactéries.

Non, les cyanobactéries sont les "algues bleus", dans la reference données, ils parlent de Chlamydomonas reinhardtii si je me souviens bien, il s'agit une algue verte, personellement je pensais aux algues vertes et algues brunes (principalement Chlamydomonas et Chlorella chez les vertes, ainsi que diatomé (Phaeodactylum tricornutum) chez les brunes ) (au passages les brunes ne sont pas "vertes" (d'ou leur nom) car elles possèdent d'autres pigments, mais elles possèdent bien un chloroplaste par cellule comme pour les algues vertes, en revanche leur culture est moins pratique car elles ont besoin de silice pour faire leur coque de silice, alors que Chlamy ne s'embête pas avec ça et se cultive très facilement)

Je n'arrive pas à trouver rapidement des chiffres sur les "blooms" d'algues (1), mais cela pourrait bien être une productivité parmi les plus élevées

C'est effectivement les plus elevé, c'est pour ca que les microalgues sont beaucoup à l'étude, et notamment qu'on voit des entreprises qui commencent à faire des colonnes de microalgues dans certaines villes pour utiliser leur photosynthèse qui a de bons rendements niveau surface nécéssaire surtout, afin de capter le CO2 des villes.
http://www.leparisien.fr/environneme...17-7438671.php

Pour les C4 et CAM j'éviterai car elles sont apparues après les C3, comme une adaptations aux milieux tropicaux et arides, elles sont donc plus adaptés que les C3 en milieux tropicaux et arides, mais à priori c'est pas forcément les meilleur niveau photosynthèse, elles se sont adaptés non pas au rendements de photosynthèse de manière générale, mais plutot à être le moins mauvais possible pour les climats particuliers, par exemple les C4 découplent la phase photochimique et non photochimique dans l'espace, ce n'est pas dans les mêmes zones, le mécanisme ne peut donc pas s’enchaîner (après ça a l'avantage de minimiser la photorespiration pour les C4 le mieux serait d'avoir des manip experimentales pour être sur), pour les CAM c'est découplé dans le temps une phase le jour, l'autre la nuit
Je dirai que les CAM seraient même les plus a proscrire dans le cas du primo postant, puisqu'elles ne peuvent capter le CO2 que la nuit, puisqu'en été on est sur du 16h jour/8h nuit, elle à deux fois moins de temps pour capter le CO2 qui va servir a la phase non photochimique de la photosynthèse (qui permet justement la synthèse d'O2)

[Loupsio]

PS, Je n'en sais pas des masses sur les cyanobactéries, mais après elles doivent avoir plus ou moins les mêmes caractéristiques que les vertes et les brunes, je n'ai pas vraiment d'explications sur pourquoi elles sont moins utilisées en recherche, que ce soit en synthèse de biocarburant, ou par les entreprises qui prévoient de dépolluer à l'aide de microalgues
Peut-etre au niveau facilité de culture? ou alors leurs rendements de bases seraient moins bons? De ce que je sais une bonne patie des recherches qui se focalisent sur les microalgues en bioingénieurie se focalisent principalement sur Chlamydomonas reinhardtii et Phaedactylum tricornutum

[Loupsio]

PS : Plutot que du coté des bloom ou tu trouveras effectivement plutôt des infos sur les "méfaits", regardes plutôt du coté de la vitesse de croissance en bioréacteur
https://www.theses.fr/2010NANT2072

[Merlin95]

Finalement, est-ce que certaines plantes doivent effectuer plus de photosynthèse que les autres pour subvenir à ses besoins (en prenant compte de la grosseur de la plante bien sûr)?

pour les plantes oui : les besoins diffèrent d'une à l'autre d'après mon expérience d'aquariophile. Pour les plantes terrestre je ne sais pas.

[invitee9c12c57]

Un gros merci à vous! J'en apprend beaucoup grâce à vos discussions et ceci avance mon projet. En bref. si je saisi bien, la façon la plus efficace d'avoir de la photosynthèse dans un petit endroit c'est à l'aide des bactéries (cyannobactéries, algues bleus et vertes)? C'est vrai que contrairement aux plantes, elles sont très petites et qu'en plus, avec des conditions propices à leur survie, elle peut se multiplier rapidement et amplement!

[Amanuensis]

PS, Je n'en sais pas des masses sur les cyanobactéries, mais après elles doivent avoir plus ou moins les mêmes caractéristiques que les vertes et les brunes,

Euh... Pas du tout, les cyanobactéries (mal nommées algues bleues) sont des procaryotes, les autres (algues brunes, vertes, rouges, etc.) des eucaryotes.

Par contre les chloroplastes des eucaryotes sont très proches des cyanobactéries.

Côté évolution, ce sont avec les cyanobactéries qu'a été mis au point le système PS I + PS II, les eucaryotes n'ont fait que "récupérer" la fonctionnalité, par endosymbiose.

[Loupsio]

Au temps pour moi, je m'y perd toujours avec la nomenclature, j'oubliai qu'elles sont procaryotes, après comme elles sont nommées a la fois cyanobactérie et algues bleus je mélange tout le temps est-ce que c'est le terme "cyanobactérie" qui est inadapté, ou le terme "algue bleue"

Un gros merci à vous! J'en apprend beaucoup grâce à vos discussions et ceci avance mon projet. En bref. si je saisi bien, la façon la plus efficace d'avoir de la photosynthèse dans un petit endroit c'est à l'aide des bactéries (cyannobactéries, algues bleus et vertes)? C'est vrai que contrairement aux plantes, elles sont très petites et qu'en plus, avec des conditions propices à leur survie, elle peut se multiplier rapidement et amplement!

Non je dirai à l'aide de microalgues (principalement les vertes), après ca ne veut pas dire que ce sera la plus simple. Pour des plantes, un peu de terre et de l'eau ca suffit à ce que tu aies de l'O2 relaché dans l'air,
Pour des microalgues, il faut faire du fed-batch afin de renouveler le milieu, il faut reussir à recapter l'O2 produit (qui ducoup se trouve dissout dans le milieu et si t'es en milieu fermé, il n'y aura pas d'échange avec l'air de l'endroit ou tu l'entrepose, peut être avec des systèmes de filtres?), il vaut mieux être en milieu stérile pour éviter que les microalgues entrent en compétition pour le milieu (bien que ca ne soit pas obligatoire je pense mais peut-être préférable), tu dois aussi penser la forme de ton bassin, s'il est cylindrique, les algues au centre seront moins efficaces car capteront moins de lumière, être sous agitation afin quees algues ne se dépose pas au fond et brasser le milieu ...
Est-ce que les apports supplémentaire en O2 par rapport à l'utilisation de plantes terrestres sont vraiment à même de compenser le manque de praticité ?