Entre les branches de la forêt fruitière en forme d’étoile, des terres seront cultivées. À La Evidencia, nous savons que là où poussent en abondance des plantes saines et sauvages, il y a plusieurs espèces de plantes s’associent afin de créer une communauté reliée par leurs racines et les symbioses mycorhiziennes. [Si vous désirez plus d’informations quant aux mycorhizes, veuillez cliquer ici]
Chaque espèce apporte ses propriétés bénéfiques à l'écosystème, permettant ainsi une survie, une cohabitation et une productivité maximisées. C'est pourquoi, à La Evidencia, nous souhaitons utiliser une technique de culture utilisée par les Amérindiens consistant à cultiver trois plantes simultanément sur une parcelle de terre. La « Milpa » traditionnelle est une association entre le maïs, les haricots et la courge;
Les graines de maïs sont semées à une distance de 50 centimètres entre elles. Lorsque les plans de maïs atteignent environ 15 centimètres de hauteur, les haricots sont semés à leurs pieds, aussi des graines de courge sont semées entre chaque tige de maïs. Les avantages perçus par chaque membre de cette association sont:
1. Le maïs prend le rôle de tuteur pour les haricots grimpants. Dans le même temps, le plant de maïs produit beaucoup de matière organique. Le plant de maïs fixe beaucoup de CO2 lors de la photosynthèse, ce qui ajoute une grande quantité de carbone dans l'écosystème lorsqu'il sera consommé par les prédateurs et décomposé par les micro-organismes. En effet, la photosynthèse est un ensemble de réactions biochimiques qui aboutira à la transformation de 6 molécules de CO2, associées à de l'eau (H2O), en une molécule de sucre (C6H12O6). Grâce à la photosynthèse, les cellules vertes des plantes transforment le CO2 et H2O en molécules de glucides (C6H12O6) grâce à l’énergie de la lumière du soleil dans des organites appelées chloroplastes. Les paragraphes suivant en rouge seront une petite explications sur la photosynthèse et la respiration des cellules végétales. La suite du texte sur la Milpa continue en noir après ces paragraphes rouges.
Photosynthèse
C'est à l'intérieur des chloroplastes que se passe la photosynthèse. Premièrement, à l’intérieur de la membrane des thylakoïdes, la lumière frappe un premier système photoélectrique (PSII sur la photo) qui est un complexe contenant plusieurs transféreurs d’électrons. Excités par les photons de la lumière solaire, les électrons des transféreurs atteindront éventuellement les molécules de chlorophylle (P680).
Une fois sur P680, les électrons fourniront l’énergie nécessaire pour transformer l’eau (H2O) en ½ O2 et H+. Ensuite, les électrons du P680 sont transférés vers un second photosystème (PSI) via une chaîne de transport d'électrons de manière à ce que davantage de H+ soient transférés de l’extérieur du thylakoïde (stroma) vers l'intérieur. La différence de concentration en H+ entre l’espace intérieur et extérieur des thylakoïdes permet la génération d’ATP par l’ATP synthase lorsque H+ diffuse naturellement de sa concentration la plus élevée vers la plus faible. L'ATP (Adénosine Tri-Phosphate) est la molécule de stockage d'énergie chez tous les êtres vivants. L'ATP libère de l'énergie lorsque la liaison atomique entre les deux derniers atomes de phosphate est rompue.
Sur le deuxième photosystème, les électrons sont transférés vers une autre forme de chlorophylle (P700) fournissant l’énergie requise pour générer le NADPH, la deuxième source d’énergie biologique (après l’ATP). La deuxième étape de la photosynthèse: une fois que l'ATP et le NADPH auront été générés grâce l’énergie transmise aux chloroplastes par la lumière, ces énergies biologiques seront utilisées dans les chloroplastes pour la fixation du CO2 par la RubisCo. La RubisCo est une enzyme qui va lier le CO2 présent dans un espace situé à la surface des feuilles connecteé à l'air extérieur lorsque les stomates sont ouverts (voir photo). Au cours de multiples réactions chimiques, appelées cycle Calvin-Benson, le CO2 est incorporé dans le glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P) qui sera ensuite combiné pour former des molécules de glucose (C6H12O6).
Respiration
Les plantes ne font pas que de la photosynthèse, elles respirent aussi, tout comme les cellules animales. La respiration se produit jour et nuit dans toutes les cellules vivantes. -) Tout d’abord, le glucose (issu de la photosynthèse) est scindé dans le cytoplasme en acide pyruvique selon un processus appelé glycolyse, ne nécessitant pas d’oxygène et produisant une petite quantité d’ATP, de NADH et de pyruvate.
-) Deuxièmement: Le pyruvate est le premier produit d’une série de réactions chimiques, le cycle de Krebs, qui se déroulent à l’intérieur des mitochondries (autres organelles présentes dans toutes les cellules); il libère des molécules de NADPH et de dioxyde de carbone.
Enfin, le NAPH libéré pendant le cycle de Krebs alimente une chaîne de transport d’électrons (avec l’oxygène, O2, comme accepteur final d’électrons formant H2O) au sein de la membrane des mitochondries. Tout comme lors de la photosynthèse, il se crée une différence de concentration en H+ entre l’espace interne et externe des mitochondries qui alimente la génération d'ATP par diffusion passive.
Les taux relatifs de la photosynthèse, qui produit les molécules alimentaires (C6H12O6), et de la respiration, qui brûle ces molécules alimentaires pour produire de l'énergie (ATP), ont une influence sur la productivité globale des plantes. Lorsque l'activité de la photosynthèse dépasse celle de la respiration (c'est-à -dire pendant le jour), la plante produit du C6H12O6 et croît.
Lorsque la respiration dépasse la photosynthèse (c'est-à -dire la nuit), la croissance ralentit.
La photosynthèse et la respiration augmentent toutes les deux avec l'augmentation de la température, mais à au-dessus d’un certain pallier, le rendement de la photosynthèse se stabilise tandis que le taux de respiration continue à augmenter.
Cela peut entraîner un épuisement de l'énergie stockée. En effet, il a été établi que la température optimale des feuilles pour la photosynthèse se situe entre 15 et 25 ° C. La raison en est que lorsque la température augmente, l'eau s'évapore plus rapidement. Ainsi, dans le but de ne pas perdre tout son approvisionnement en eau, les plantes ferment leurs stomates. Mais en fermant les stomates, le CO2 ne pénètre pas dans les espaces aériens à la surface des feuilles. La RubisCo fixera alors l’oxygène au lieu de CO2 car la concentration en oxygène dans les espaces aériens augmente en raison de la respiration qui continue de se produire. Ce processus s'appelle la photo-respiration et conduit à la perte de carbone, d'azote, de NADPH et d'ATP. C'est pourquoi il peut être préférable de protéger les plantes du soleil lorsque la température est trop intense (supérieur à 25°C). D'autant plus que le taux de photosynthèse n'augmente plus avec l'intensité lumineuse à partie d'un certain seuil de lumière.
Mais, les plantes des pays chaud, en raison des pertes induites d’éléments nutritifs et d’énergie lié aux hautes températures; se sont adaptées pour réduire la photo-respiration lorsque la température est élevée. Il y a deux adaptations:
-) Photosynthèse en C4 (3% de toutes les plantes terrestres; Ex: dans les graminées communes, maïs, canne à sucre, mil, sorgho) Par opposition à la photosynthèse classique, où la molécule résultant de la fixation du CO2 est composée de 3 atomes de carbone (C3), dans la photosynthèse C4, les molécules formées par l'addition de CO2 sont composées de 4 atomes de carbone. Le CO2 est fixé puis stocké dans l’oxaloacétate dans des cellules du mésophylle qui sont en contact avec les espaces aériens et ne contient pas de chloroplaste, puis transférées dans des cellules photosynthétiques sous forme d’asparate.
Sur demande, l’asparate est transféré dans des cellules d’enveloppe de faisceau (bundle shealth cell) où le CO2 sera ré-extrait de l’asparate et se produirait le cycle de Benson-Calvin. En séparant physiquement la fixation du CO2 de l'air et le cycle de Benson-Calvin, les plantes C4 assurent (i) que la concentration de CO2 est toujours suffisamment élevée autour du RubisCo ; (ii) empêche la RubisCo de fixer l'O2, empêchant ainsi la photo-respiration même lorsque les stomates sont fermés. Cette adaptation permet d'améliorer le rendement de la photosynthèse lorsque la température est élevée. Le maïs est une plante effectuant sa photosynthèse en C4.
-) Photosynthèse CAM (ex: Crassulaceae, agave, ananas, cactus, épiphytes, orchidées et broméliacées) Plutôt qu'une séparation physique de la fixation du CO2 de l'air et du cycle de Benson-Calvin, la photosynthèse CAM sépare ces deux événements dans le temps. Les stomates sont ouverts la nuit, lorsque la température est plus basse, ce qui permet de fixer et de stocker le CO2 sous forme d'acides (acide malique).
Pendant les jours les stomates sont fermés et la lumière fournit de l'énergie aux chloroplastes, le CO2 est, à nouveau, extrait des acides de stockage et le cycle de Benson-Calvin se produit. Cette adaptation permet de limiter la perte d'eau par température élevée.
2. Les haricots grimpants appartiennent à la famille des Fabaceae. Les plantes de la famille des Fabaceae sont très importantes pour le cycle de l'azote dans un écosystème. [Si vous souhaitez en savoir plus sur l’importance des Fabaceae pour l’apport d’azote dans un écosystème, veuillez cliquer ici]
3. Les courges sont des plantes rampantes dont les grandes feuilles recouvrent toute la surface de l’espace cultivé sous Milpa. Ceci joue le rôle très important de couvrir constamment le sol, les trois raisons principales de cette importance sont:
-) Empêcher la croissance de plantes indésirables.
-) Garder l'humidité en empêchant l'évaporation.
-) Fournir un abri aux microorganismes du sol contre le soleil. Les microorganismes du sol sont cruciaux pour la fertilité d'un sol.
À La Evidencia, nous allons copier l’idée de certaines tribus d’Amérique du Nord qui ont ajouté une plante dont les fleurs attirent les abeilles et qui favoriseront la pollinisation des haricots et des courges (le maïs étant anémogame). Les prochains paragraphes en rouge sont une petite explication sur la pollinisation. La suite du texte continue en noir à la suite de ces paragraphes en rouge.
Etant donné que les végétaux terrestres sont fixés au sol, pour que la reproduction sexuée se passe, les gamètes mâle (c.-à -d. : le pollen qui se trouve sur les étamines de la fleur) doivent être transportées jusqu’aux gamètes femelle (c.-à -d. : les ovules qui se trouvent au sein du pistil composé du style et du stigmate).
Le transport des grains de pollen depuis les étamines jusqu’aux pistils s’appelle la pollinisation qui va aboutir à la fécondation si il y a compatibilité entre les gamètes. La pollinisation peut être assurée par le vent (anémogamie) ou les animaux (zoogamie) mais aussi, dans de rare cas, par l’eau (hydrogamie).
Dans le cas de la zoogamie, (i) les plantes signalent l’emplacement la localisation de ses gamètes par des couleurs vives et/ou le parfum de leur fleur ; (ii) les pollinisateurs vont se nourrir du nectar très énergétique produit par les plantes par les nectaires. Afin de se nourrir ainsi de nectar, les pollinisateurs bousculent les étamines, ce qui couvrent leur corps de grains de pollen; (iii) En allant se nourrir du nectar de la fleur suivante avec leur corps couvèrent de nectar, les pollinisateurs déposent le pollen sur son pistil.
Si le pollen déposé et le pistil sont compatibles, il migrera vers le bas jusqu’aux ovules afin de les féconder. Les ovules fécondés matures alors en graine.
Ensuite, toujours à cause de leur immobilité, les plantes doivent recourir à stratégies permettant le transport des graines jusqu’à des endroits favorables pour leur germination. Une des stratégies est d’attirer des animaux qui vont véhiculer les graines plus ou moins loin. Cette stratégie est appelée la zoochorie et, dans ce cas, certaines parties de la fleur (en fonction de l’espèce), après fécondation, se transforment en fruit nutritif enveloppant les graines qui attire les animaux à venir les manger. Par la même occasion, les animaux vont transporter les graines dans leur système digestif, les dispersant. Exemple de la transformation du pistil de la fleur du ceriser en fruit :
Donc, dans l’objectif d’obtenir des rendements élevés en fruit, il est important de maximiser les chances de pollinisation. Alors que le vent est présent sur tous les endroits ouverts sur la Terre pour la pollinisation des espèces anémogames, la présence animale pour la pollinisation des espèces zoogame est moins prévisible. C’est pourquoi, à La Evidencia, nous allons essayer d’attirer autant qu’il est possible des pollinisateurs en plantant des espèces indigènes de plantes et d’arbres qui produisent une grande quantité de nectar. Les plantes et arbres producteur de nectar tel Stachytarphera frantzii et Acnistus arborescens seront plantés avec, comme objectif, d’attirer des oiseaux pollinisateur tel que des colibris, guit-guit et autres passereaux. Ils permettront d’assurer un certain niveau d’ornitophilie qui est nécessaire à la pollinisation d’arbres comme le papayer, bananier et muscadier. A proximité d’arbres nécessitant des chauves-souris pour leur pollinisation (chiropterophilie) tel le manguier, le goyavier et le fruit du dragon, nous planterons des arbres et palmiers tel que Ipomoea alba et Astrocaryum mexicanum qui fournissent nourriture et abris aux chauves-souris nectarivore.
D’autres pollinisateurs sont importants pour le développement des écosystèmes, ce sont les insectes. En plus d’attirer des oiseaux et des chauves-souris avec les différentes formes, couleurs et fragrances, les plantes attirent principalement des insectes en les récompensant avec leur nectar pour le service rendu (la pollinisation). Des insectes en tous genres seront attirés par la diversité de plantes à La Evidencia; Nous allons les encourager à rester en répartissant des assemblages naturels les invitant à y prendre domicile et nicher. En addition à ces insectes sauvages, sachant que La Evidencia sera un lieu très densément jonché en fleurs nécessitant une pollinisation par des insectes, nous allons ajouter deux ruches d’abeilles domestiques sur le terrain. Nous voulons ajouter seulement deux ruches afin d’assurer un haut taux de pollinisation tout en permettant aux populations d’insectes sauvages de prospérer grâce à la grande quantité de nectar et pollen disponible. Deux avantages importants d’avoir des ruches d’abeilles domestiques pour nous sont le rendement en miel et l’apport en cire d’abeille qui est utilisable pour plein de petites applications ainsi que la réalisation de produits cosmétiques.
Nous allons donc suivre l'exemple de nos ancêtres et même essayer de l'adapter et de le diversifier en ayant 4 zones différentes avec 4 cultures différentes semblables à la Milpa:
(i) Maïs (tuteur)+ courge (couvre-sol) + haricots grimpants (fixateur d'azote) + betterave (attractif de pollinisateur)
(ii) Tournesol (tuteur) + Fève (fixateur d'azote) + Butternut (couvre-sol) + Arachide (attractif de pollinisateur)
(iii) Manioc (tuteur) + Pois (fixateur d'azote) + Carotte (attractif de pollinisateur) + Fraise (couvre-sol)
(iv) Canne à sucre (tuteur) + Chili + Patate douce (couvre-sol) + Lupin (fixateur d'azote + attractif de pollinisateur))