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Pourquoi certaines feuilles sont-elles massives et d'autres minuscules?

La taille et la forme des feuilles des plantes semblent infinies. Il y a les feuilles massives du palmier en éventail, les fines branches de la fougère, les feuilles de taille moyenne en forme de main du buckeye, et plus encore. Mais pourquoi les feuilles prennent des formes si diverses sont restées longtemps un mystère pour les scientifiques.

Des chercheurs antérieurs ont suggéré que la disponibilité de l'eau et le risque de surchauffe déterminaient la taille des feuilles. Mais comme Helen Briggs à la BBC rapporte, une nouvelle étude publiée dans la revue Science suggère c'est un peu plus compliqué.

L'idée de la disponibilité de l'eau et de la forme des feuilles remonte au 19e et au début du 20e siècle, le botaniste danois Eugenius Warming, qui a émis l'hypothèse que les fortes précipitations sous les tropiques permettent à des choses comme les feuilles de palmier et les feuilles de bananier de devenir énormes, écrit Ian Wright, premier auteur. de l'étude, pour la conversation.

Cette idée a été précisée dans les années 1960 et 1970, lorsque les scientifiques ont compris que les grandes feuilles pouvaient surchauffer en été. Pour éviter cela, ils comptent sur le refroidissement par transpiration, l'équivalent foliaire de la transpiration. Ce modèle a aidé à expliquer pourquoi les feuilles des plantes du désert étaient minuscules (ils ne peuvent pas se permettre de "transpirer" de leur eau précieuse) et les feuilles des plantes situées dans des endroits frais et ombragés grossissent souvent.

Mais les chercheurs ne peuvent toujours pas tout expliquer correctement, tels que l'abondance des espèces à grandes feuilles qui dominent sous la chaleur accablante des tropiques ou les minuscules feuilles des plantes qui vivent dans les régions les plus froides du monde.

Selon un communiqué de presse, une équipe mondiale de scientifiques a analysé les feuilles de 7 670 plantes de latitudes et d’écosystèmes de la planète. En prenant en considération les températures moyennes diurnes et nocturnes, les précipitations et l'humidité, les chercheurs ont découvert une série de règles qui régissent la taille maximale des feuilles.

«Nous avons mis au point un nouveau cadre pour modéliser la manière dont les feuilles devraient varier en température, en relation avec le climat du site», a déclaré Wright à Briggs. «Ce que nous avons pu montrer concerne peut-être plus de la moitié du monde, les limites globales de la taille des feuilles sont beaucoup plus déterminées par le risque de gel la nuit que par le risque de surchauffe le jour.

Comme le signale Alice Klein au New Scientist, éviter la congélation nocturne ou la surchauffe diurne constitue un équilibre entre deux facteurs: la superficie d'une feuille pouvant être utilisée pour la transpiration (transpiration) et la taille de sa couche limite, toujours l'air entourant immédiatement la feuille qui sert d'isolant.

Comme les grandes feuilles ont des couches limites isolantes plus épaisses, il leur est plus difficile d'absorber la chaleur la nuit, ce qui les rend plus vulnérables au froid. La couche limite les rend également impropres aux climats désertiques, où l'isolation les expose à un risque de surchauffe pendant la journée. Mais les grandes feuilles peuvent survivre sous les tropiques, car avec une eau abondante, elles peuvent tirer parti de la transpiration pour se refroidir.

«C’est fondamentalement un compromis entre la quantité de chaleur qu’ils chauffent et la quantité d’eau disponible pour se refroidir», explique Wright à Klein. «Ces nouvelles connaissances nous aident à comprendre un aspect fondamental du fonctionnement des usines.»

La nouvelle compréhension de la dynamique des feuilles pourrait aider les paléontologues à reconstruire les anciens climats et écosystèmes à partir de feuilles fossiles. Mais cette nouvelle connaissance pourrait également aider les chercheurs à comprendre comment la végétation changera à mesure que le changement climatique progresse et quelles espèces pourraient être vulnérables au déclin en raison de la modification des régimes de pluie et de température, explique le biologiste de la conservation des plantes, Andrew Lowe, de l'Université d'Adélaïde.

Alors, cet automne, lorsque les feuilles commencent à tomber des arbres, jetez un coup d'œil à la variété de formes et de tailles. Que la diversité surprenante s'est produite pour une raison.

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