Le stress abiotique est un terme utilisé pour décrire les facteurs non vivants qui affectent négativement les organismes vivants. Les animaux peuvent être affectés par le stress abiotique, mais les plantes sont plus vulnérables car elles sont incapables de se déplacer vers un environnement moins stressant. Les facteurs de stress biotique incluraient les insectes nuisibles et les maladies, tandis que le stress abiotique des plantes résulterait de facteurs environnementaux. Ceux-ci peuvent être liés au climat — sécheresse, températures extrêmes et vent, par exemple — ou à des facteurs chimiques du sol ou de l’atmosphère.
Les plantes présentent une gamme de réponses et d’adaptations qui contribuent à la tolérance au stress abiotique. Certains d’entre eux impliquent des changements structurels ou chimiques, tandis que d’autres impliquent une restriction de la période de croissance en fonction des conditions. Dans certains cas, des relations symbiotiques se sont développées en réponse à des stress.
La sécheresse est l’une des formes de stress les plus courantes rencontrées par les plantes, et celles qui vivent dans les zones arides ou semi-arides ont développé diverses stratégies pour y faire face. L’un d’eux est la succulence. Les tiges et les feuilles épaisses et charnues peuvent stocker de grandes quantités d’eau et réduire le rapport surface/volume de la plante, minimisant ainsi la perte d’eau par évaporation. Un revêtement cireux sur les tiges et les feuilles réduit également l’évaporation. Certaines plantes non succulentes peuvent avoir de longues racines qui s’étendent jusqu’à la nappe phréatique.
Les plantes peuvent parfois s’adapter au stress saisonnier ou périodique en ayant simplement un cycle de vie court qui coïncide avec les conditions les plus favorables. Par exemple, une plante peut germer, mûrir, fleurir et produire des graines pendant une courte saison des pluies au cours d’une année par ailleurs sèche, ou elle peut rester dormante dans un tubercule souterrain pendant de longues périodes, émergeant après la pluie pour terminer rapidement son cycle de vie. Dans les zones tempérées, les sols forestiers pendant les mois d’été peuvent manquer de lumière pour la photosynthèse, de sorte que les plantes forestières à croissance lente peuvent rapidement terminer leur cycle de vie au printemps, avant que le couvert forestier n’ait développé un feuillage dense.
Le stress abiotique peut résulter de facteurs liés au sol. Une teneur élevée en sel peut être mortelle pour de nombreuses plantes, mais certaines – appelées halophytes – se sont adaptées aux conditions salées, que l’on trouve à la fois dans les zones côtières, telles que les marais salants, et dans les zones arides intérieures où une forte évaporation a tendance à concentrer les sels provenant dans la teneur en minéraux du sol. Ces plantes peuvent excréter le sel de leurs feuilles ou le stocker dans leurs cellules dans des corps appelés vacuoles afin qu’il soit séparé du cytoplasme cellulaire. Des carences en nutriments ou la présence de substances toxiques telles que les métaux lourds dans le sol peuvent également entraîner un stress abiotique.
La pollution atmosphérique peut être une autre source de stress. Le dioxyde de soufre et les oxydes d’azote provenant de la combustion de combustibles fossiles peuvent provoquer des pluies acides, qui peuvent endommager le feuillage des plantes sensibles. Les pluies acides peuvent également réduire le pH du sol, endommageant ou tuant les plantes qui ne sont pas adaptées aux conditions acides.
Le changement climatique est considéré comme une source majeure de stress abiotique pour les cultures. L’évolution des températures et des précipitations a un impact sur la culture vivrière et d’autres cultures, certaines zones autrefois productives souffrant de sécheresse, d’inondations ou de températures extrêmes. Afin d’atténuer l’impact économique des mauvaises récoltes, des recherches sont menées sur le développement, par sélection ou génie génétique, de plantes cultivées plus résistantes à ces formes de stress.