Les cactus absorbent et stockent le dioxyde de carbone la nuit, puis attendent le jour pour réaliser les réactions dépendant de la lumière. Image par DGustafson.

Avez-vous déjà pensé à la quantité d’eau dont vous avez besoin en une journée ? Ou à la quantité d’eau dont les plantes d’un jardin ont besoin ? La plupart des gens doivent boire au moins un demi-gallon d’eau dans une journée pour rester en bonne santé. Cela représente environ quatre gallons d’eau par semaine. Certaines plantes ont besoin d’encore plus d’eau. Les humains et de nombreuses plantes, y compris les fruits et légumes que nous mangeons, ont besoin de beaucoup d’eau chaque jour. Passer des mois sans eau semble impossible.

Cependant, certaines plantes se sont adaptées pour faire exactement cela. Par exemple, certains cactus peuvent survivre pendant des mois sans pluie. Ils prospèrent dans de nombreux déserts du monde entier dans des conditions chaudes et sèches.

Qu’est-ce qu’un cactus ?

Les saguaro sont bien adaptés pour survivre pendant les longues saisons d’été sèches et chaudes. Image par Miwasatoshi.

Les cactus (pluriel de cactus) sont un type de plante succulente. Les succulentes ont un intérieur en forme d’éponge qui stocke beaucoup d’eau. Il y a aussi un épiderme très épais et cireux qui recouvre l’extérieur de la plante. Le terme « épiderme » vient de deux mots : « épi » signifie couverture et « derme » signifie peau.

Les plantes succulentes n’ont généralement pas de feuilles normales comme les arbres. Au lieu de cela, les épines sur un cactus sont leurs feuilles. Contrairement aux feuilles des arbres qui font la photosynthèse, les épines sont devenues dures et pointues pour se protéger des animaux. Les cactus font la photosynthèse dans l’épiderme, c’est pourquoi toute la plante a l’air verte.

Vivre sans eau

Lorsqu’il pleut dans le désert, les cactus absorbent rapidement de grandes quantités d’eau par leurs racines. L’intérieur d’un cactus est comme une éponge, il peut donc retenir une tonne d’eau. En fait, certains cactus saguaro peuvent contenir jusqu’à 907 kilogrammes d’eau. Les cactus survivent grâce à cette eau pendant les périodes sèches sans pluie.

Les cactus vivent pendant des mois sans eau car ils ont besoin de très petites quantités d’eau pour faire la photosynthèse. Les plantes perdent beaucoup d’eau lorsqu’elles ouvrent leurs stomates pour obtenir du dioxyde de carbone pour la photosynthèse, surtout dans les déserts chauds et secs. Les cactus perdent moins d’eau en ouvrant leurs stomates uniquement la nuit. La nuit est plus fraîche et moins sèche, ce qui signifie que moins d’eau s’évapore de la plante.

La plupart du dioxyde de carbone entre dans les plantes par les stomates qui sont de minuscules ouvertures gardées par des cellules. La plupart des stomates se trouvent dans les feuilles des plantes. Cliquez pour plus de détails.

Respirer la nuit

Même si les cactus obtiennent le dioxyde de carbone dont ils ont besoin la nuit, la photosynthèse a toujours besoin de la lumière du soleil. Les cactus stockent le dioxyde de carbone qu’ils absorbent pendant la nuit dans leurs cellules sous la forme d’un produit chimique appelé acide malique.

Dans les plantes CAM, le dioxyde de carbone n’est recueilli que la nuit, lorsque les stomates s’ouvrent. Cliquez pour plus de détails.

Durant la journée, l’acide malique est reconverti en dioxyde de carbone. Avec le soleil, les réactions lumineuses peuvent créer de l’énergie pour le cycle de Calvin et le dioxyde de carbone peut être converti en sucres. Ce type de photosynthèse est connu sous le nom de métabolisme acide crassulacéen en raison du stockage du dioxyde de carbone la nuit sous forme d’acide.

En continuant à étudier la photosynthèse chez les plantes, les biologistes apprennent que davantage de plantes que les cactus utilisent le CAM. Par exemple, certaines plantes peuvent activer et désactiver la CAM. Quelques plantes aquatiques utilisent même la photosynthèse CAM. Les plantes CAM sont présentes dans le monde entier et démontrent une adaptation importante des plantes à leur environnement lorsque l’eau ou le dioxyde de carbone sont en quantité insuffisante.

Images via Wikimedia Commons. Image de la plante de glace par Frank Vincentz.
Section transversale des feuilles et cycle lumière/obscurité par Sabine Deviche.