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Pourquoi les arbres ne poussent-ils pas jusqu’au ciel?

Sequoia sempervirens
Le Parc National de Redwood, en Californie, est connu pour ses séquoias sempervirens. C'est ici que pousse l'arbre le plus haut du monde, surnommé Hyperion, qui mesure 115,5 mètres. (Photo: Allie_Caulfield / Wikipedia )
 
Video "The most amazing thing about trees"
Dans cette vidéo, un YouTuber explore plusieurs hypothèses pour expliquer le transport de l'eau dans les arbres. Tu peux afficher les sous-titres en anglais dans YouTube en cliquant sur la petite roue en bas à droite. Clique sur la photo pour lancer la vidéo.
 
 

Non seulement les séquoias peuvent vivre très vieux, ils sont aussi très hauts.  Pourtant, ils ne dépassent que rarement une centaine de mètres. En effet, les arbres doivent transporter l’eau de leurs racines vers leur couronne, ce qui devient de plus en plus difficile au fur et à mesure que l’arbre grandit.

Les séquoias sempervirens détiennent le record du monde de hauteur: ces conifères de la côte Pacifique des Etats-Unis peuvent atteindre 115 mètres. Leurs cousins montagnards de la Sierra Nevada, les séquoias géants (Sequoiadendron giganteum), ne sont pas si géants que cela puisqu'ils ne dépassent pas 95 mètres - mais peuvent vivre jusqu'à 3900 ans.

Les eucalyptus géants (Eucalyptus regnans) d’Australie sont les feuillus les plus grands, et atteignent une centaine de mètres. Le douglas, qui a été importé d’Amérique du Nord, est l’essence la plus haute d’Europe, avec des hauteurs dépassant soixante mètres.

Pourquoi les arbres ne sont-ils pas plus grands ?

Les scientifiques ont longtemps supposé que la croissance des arbres s’arrête parce que des troncs trop longs peuvent rompre sous l’action du vent. Puis les chercheurs ont découvert que les troncs cèdent, indépendamment de leur hauteur ou de leur diamètre, dès que le vent dépasse 150 km/h.

La stabilité mécanique et la structure ligneuse des arbres ne semblent pas non plus déterminantes: plus un arbre est haut, plus son tronc est large et stable. En grossissant, le tronc s’alourdit et menace de s’effondrer sous son propre poids. Mais avant que cela ne se produise, la circulation de l’eau va entrer en jeu...

Sans doute la paille la plus longue du monde

Car c’est la circulation de l’eau qui limite la hauteur de l’arbre. Les scientifiques ont constaté que les feuillus adultes évapo-transpirent chaque jour plusieurs centaines de litres d’eau pendant la période de végétation, c’est-à-dire en gros pendant le printemps et l’été dans l’hémisphère nord. Ils rafraîchissent ainsi leurs feuilles, qui sinon seraient trop chaudes pour produire des sucres. En fait, les arbres «transpirent» environ 95 % de l’eau qu’ils prélevent dans le sol, et n’en utilisent que 5 % pour la photosynthèse et la croissance.

L’eau doit monter depuis les racines jusqu’à la couronne. L’eau qui s’évapore à travers les stomates des feuilles ou des aiguilles au sommet de l’arbre entraîne une aspiration, semblable à celle produite lorsque nous buvons avec une paille. Chez les arbres, ce ne sont pas des êtres humains qui aspirent, mais directement l’atmosphère, et les racines jouent le rôle du «verre de limonade». Les nutriments dissous sont ainsi également transportés du sol vers la couronne.

Mais plus la «paille» est longue, plus il est difficile d’aspirer de l’eau jusqu’aux feuilles ou aiguilles les plus hautes, car cette aspiration doit lutter contre la gravité et contre la résistance dans les fines conduites d’eau, les canaux capillaires. Les scientifiques ont calculé que la limite est un peu supérieure à cent mètres. Ensuite, la colonne d’eau se rompt dans la paille, et les arbres dessèchent.

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