Pourquoi les feuilles changent-elles de couleurs en automne ?
Avant de poursuivre sur cette question, il est important de faire la distinction entre les conifères et les feuillus. En effet, la plupart du temps, ce sont les feuillus qui changent de couleur. Bien sûr, il y a quelques exceptions.
Les conifères, ou gymnospermes
Le terme « conifère » est issu du latin « conus », qui signifie « cône », et de « fero », qui signifie « porter «. En combinant ces deux mots, nous obtenons « qui porte des cônes ». Souvent appelés bois mou ou résineux, les conifères sont des plantes ligneuses, donc des arbres. Ils sont les premiers représentant des arbres dans l’évolution de la flore mondiale, puisqu’ils sont apparus il y a environ 400 millions d’années.
Archaeopteris Ginko biloba
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Le premier représentant était une espèce nommée Archaeopteris. Cette espèce n’existe plus, mais, de nos jours, nous pouvons encore apercevoir des Ginkos biloba (arbre aux quarante écus) et des Pins de Wollemi qui, eux, sont apparus il y a environ 265 millions d’années.
Présentement dans le monde, il existe plus de 600 espèces de conifère, alors qu’on en retrouve une trentaine d’espèces indigènes au Canada et une dizaine d’espèces indigènes au Québec. Le terme indigène signifie originaire de cet endroit.
Les conifères sont des gymnospermes, c’est-à-dire qu’ils produisent des fruits dont les graines sont nues et, la plupart du temps, insérées à l’aisselle des écailles d’un cône. Dans certains cas, comme celui des ifs, les graines sont entourées d’une enveloppe appelée arille et, dans le cas des genévriers, les graines sont entourées d’une écaille charnue. Les cônes, les arilles et les « baies de genévriers » sont des faux-fruits, car ils n’ont pas d’ovaires.
Certaines espèces sont qualifiées de monoïques, car les cônes mâles et femelles sont présents sur le même arbre. En revanche, d’autres espèces sont dites dioïques, car les cônes mâles sont portés par un individu distinct des cônes femelles.
Exemple de conifère monoïque : presque tous les conifères, les pins et les épinettes
Exemple de conifère dioïque : Genévrier, Ginko, If
Les cônes mâles sont généralement plus petits que les cônes femelles. C’est eux qui produisent le pollen qui sera ensuite transporté par le vent, les animaux ou les insectes. Au moment où les cônes femelles fécondés ont atteint leur maturité, certains s’ouvrent spontanément et sont qualifiés de déhiscents, comme c’est le cas pour les épinettes. D’autres ne s’ouvrent que lorsqu’une source de chaleur extrême est présente et sont alors désignés comme sérotineux, à l’instar de certains pins. Enfin, certains se désarticulent pour libérer leurs graines, à l’image du sapin.
Les feuilles des conifères sont appelées aiguilles et sont recouvertes d’une cuticule, une sorte de couche protectrice, épaisse et cireuse, pour éviter l’assèchement. Elles ont très peu de stomates qui sont positionnés au creux des aiguilles, pour favoriser un microclimat humide à la sortie du stomate réduisant les pertes d’eau. Les feuilles des conifères persistent, elles restent sur l’arbre tout au long de l’année. Elles tombent graduellement, sans que toutes tombent en même temps, et sont rapidement remplacées par de nouvelles. Les conifères sont donc sempervirents, toujours verts. Comme toutes bonnes règles à des exceptions, les conifères n’y échappent pas. En effet, certains perdent leurs feuilles durant l’hiver, c’est notamment le cas du Ginko biloba mais aussi du Mélèze laricin.
Leurs feuilles sont épaisses et de différentes formes. Elles peuvent être :
Aciculaires (les sapins), plus ou moins plates et à bout non pointu;
Squamiformes (les thuyas ou cèdres), en forme d’écailles;
Linéaire (les épinettes), courte ou longue avec le bout pointu.
Les conifères produisent de la résine, une sorte de liquide visqueux, collant et très odorifère. Cette résine les protège notamment des insectes et de certaines maladies.
Le bois des conifères est moins dense que celui des feuillus et il a une moins grande résistance. Malgré le fait qu’il soit moins résistant et moins dense, il a une plus grande malléabilité que le bois dur. Il est surtout employé en construction comme bois de charpente, mais aussi dans la fabrication de papier, de contreplaqués et autre objet du quotidien ne nécessitant pas une grande dureté.
Leur écorce aussi est faite pour passer de longues périodes au froid, puisqu’elle est épaisse et remplie d’alvéole, ce qui donne un bon isolant.
Les feuillus, ou angiospermes
Le mot « angiosperme » est dérivé des mots grecs « aggeion », qui se traduit par « récipient », et « sperma », qui veut dire « graine ». Par conséquent, il désigne une graine emballée. Souvent appelés bois dur ou bois franc, les feuillus sont aussi des plantes ligneuses, donc des arbres. Beaucoup plus récent que les conifères, les arbres feuillus, ou à feuilles caduques, sont apparus sur terre il y a environ 140 millions d’années. Les feuillus sont des angiospermes, donc des plantes à fleur et qui produisent des fruits qui contiennent les graines.
Comme chez les conifères, il y a des espèces qu’on dit monoïques, c’est-à-dire que, sur le même arbre nous retrouvons des fleurs mâles et des fleurs femelles, d’autres espèces sont dites dioïques, que les fleurs mâles sont portées par un individu et que les fleurs femelles par un autre.
Exemple de feuillu monoïque : les bouleaux
Exemple de feuillu dioïque :
Dans le monde, il y a plus de 70 000 espèces de feuillus, au Québec, nous en comptons environ 60 espèces. Ils sont apparus plus tard dans l’évolution végétale et ont des adaptations bien différentes de celles des conifères dont la plus frappante est le fait de perdre leurs feuilles en automne.
Pourquoi les feuilles changent-elles de couleurs en automne ?
Car l’arbre se protège des rigueurs du climat à venir. Plus précisément, le phénomène responsable de la coloration, ou plutôt de la perte de la coloration verte, c’est la photopériode. La photopériode correspond à la durée de luminosité naturelle pendant une journée, soit la durée d’ensoleillement. Lorsqu’à l’automne, la luminosité commence à être moins longue, dû au fait que le soleil est moins haut dans le ciel, les feuilles ne peuvent plus fabriquer autant de chlorophylle que lorsque la durée de luminosité est grande. La chlorophylle se dégrade alors. La chlorophylle est un pigment vert et elle est située dans les cellules (chloroplastes) des plantes. C’est donc la chlorophylle qui donne la couleur verte aux feuilles. Alors, s’il y a moins de lumière, il y a moins de chlorophylle. Mais, au fait, à quoi sert vraiment la chlorophylle ? Elle sert à l’absorption des rayonnements solaires, ce qui permet à la plante de faire la photosynthèse.
La photosynthèse c’est l’action par laquelle l’arbre, ou la plante utilisent l’énergie lumineuse qui est absorbée par la chlorophylle, le gaz carbonique qui entre dans la feuille par les stomates, l’eau et les sels minéraux en provenance des racines et transforme le tout en nourriture. Cette nourriture est appelée sève élaborée et est composée de glucides, d’hormones, de vitamines, de minéraux et d’acides aminés.
Revenons aux couleurs, à l’automne, la luminosité est moins longue, la chlorophylle se dégrade peu à peu et les pigments naturels des feuilles sont mis aux jours. Les arbres qui deviennent jaunes ont une forte concentration de Xanthophylle, les arbres qui deviennent rouges ont une forte concentration d’Anthocyane et les arbres qui deviennent orange ont une forte concentration de Carotène. La couleur brune provient de la dégradation des pigments mentionnés plus haut, elle survient quand la feuille est complètement morte.
C’est alors le signal pour l’arbre de bloquer la production de la sève, en créant un bouchon à la base de la feuille, ce qui entraîne une circulation de liquide dans le tronc. Que se passe-t-il quand on met au congélateur une bouteille d’eau en plastique trop remplie et qu’on y place un bouchon ? Elle explose, les liquides en gelant prennent de l’expansion, la sève c’est pareil. L’arbre ne veut pas que son tronc éclate en plein hiver à cause de l’expansion de la sève, et les dépenses énergétiques pour maintenir des feuilles et des cellules foliaires sont énormes. Alors, l’adaptation des feuillus ou arbres décidus consiste à faire tomber leurs feuilles en automne, puis à entrer en dormance durant la saison hivernale.