Stratégies des végétaux pour survivre aux saisons sèches : l'exemple des plantes méditerranéennes
Une chaleur de plomb de 10 h à 19 h pendant tout un été, une terre sèche qui se craquelle comment une plante peut-elle survivre dans telles conditions ? J'ai l'habitude de dire, avec un brin de chauvinisme, que les plantes méditerranéennes sont exceptionnelles. Il faut dire que, dans nos régions, les plantes réussissent un tour de force incroyable, survivre à deux mois sans pluie. Je vous propose de découvrir les secrets d'une telle résistance en nous penchant sur quelques espèces.
L'importance de l'eau
C'est bien connu, les plantes se contentent pour vivre d'eau et de sels minéraux ainsi que d'oxygène et de gaz carbonique. L'eau puisée par les racines remonte par la tige jusqu'aux feuilles où elle est combinée au gaz carbonique, entré par des orifices nommés stomates, pour la fabrication (en simplifiant à l'extrême) du sucre, nourriture pour la plante. Le tout se fait grâce à l'énergie fournie par la lumière et entraine le rejet par la feuille d'un déchet (pour elle), l'oxygène.
S'il est possible de trouver les deux gaz dans l'air à volonté, l'eau et les sels minéraux sont par contre fournis par le sol qui en contient un stock variable en fonction de la saison et de la zone où se trouvent les végétaux. De plus, pendant que le gaz carbonique entre par les stomates, la plante va également perdre de l'eau par évaporation. Lorsque l'eau se trouve en quantité limitée dans le sol, les racines envoient un message (chimique) aux feuilles et elles ferment leurs stomates. Sous climat méditerranéen, le stock d'eau est théoriquement reconstitué au cours du printemps, puis il baisse pendant tout l'été. Pendant cette longue période où la quantité d'eau disponible est limitée, les plantes méditerranéennes ne peuvent pas maintenir leurs stomates fermés, ce qui entrainerait leur mort. Pour faire face à cette situation particulière, la plupart des plantes vont présenter des adaptations.
Courage, fuyons !
La plupart, mais pas toutes, car le plus simple est encore d'éviter la saison aride. Certaines herbes ont un cycle de vie d'une durée inférieure à un an. Si, en montagne, il est vital d'avoir fini son cycle avant l'arrivée du froid et de la neige, en Méditerranée la date butoir sera l'arrivée de l'été. Ainsi, les plantes annuelles sous climat méditerranéen commencent à germer à partir de l'automne pour fleurir au printemps, faire des graines et mourir avant l'été. La Ptérothèque de Nîmes (Crepis sancta), une petite plante ressemblant au pissenlit, fleurit en masse dès le mois de mars puis meurt avant même que l'été arrive en laissant seulement ses graines dans le sol. Elle évite ainsi la pire des saisons.
Pour vivre longtemps, vivons cachés !
Mais il ne faut pas obligatoirement mourir pour éviter l'été. D'autres plantes, après avoir accumulé des réserves, font disparaitre leurs feuilles sous forme de bulbe ou de rhizome sous terre. Les nombreuses orchidées fleurissant entre avril et juin sont ainsi réduites à des bulbes cachés au cours de l'été.
Forages intensifs
À l'approche de la fin des stocks de pétroles, l'homme s'est mis à chercher le précieux or noir dans des endroits jusqu'alors inexplorés. Chez les plantes méditerranéennes, il existe également des espèces misant tout sur la recherche d'eau, dans ce cas les racines s'étendent dans la terre jusqu'à occuper un volume plusieurs fois supérieur à celui du reste de la plante. Aussi bien équipée, la plante ne manquera pas d'eau, en principe. Roi des égoïstes, le chêne kermès de nos garrigues résiste à la canicule estivale de cette manière quitte à priver d'eau les autres plantes.
Les plantes barrages
Lorsque l'eau se fait rare, les grands travaux permettent de faire des réserves d'eau le long grand cours d'eau, les barrages alimentent ensuite les assoiffés des villes. La plante est incapable de réaliser de tels édifices qui détruisent ou déséquilibrent un certain nombre d'écosystèmes, mais elle sait tout de même faire ses propres réserves. Chez les plantes dites "grasses", la concentration importante de sels minéraux dans les feuilles ou les tiges capte l'eau comme un aimant et permet à l'organe d'accumuler le précieux liquide pour les jours difficiles. La forte concentration en sel bloque ainsi l'eau comme un barrage. Les orpins ou sedums sont des exemples de ces "plantes barrages".
Double vitrage
Avec les orpins, nous sommes passés dans une autre catégorie de plantes, celles qui résistent à la sécheresse par une forme particulière de feuilles. Elles peuvent ainsi vivre pendant la saison sèche, aidées par cette adaptation.
La plupart des plantes méditerranéennes présentent des adaptations visant à réduire leur perte en eau, ce qui réduit également leur prélèvement dans le sol. À l'instar de nos fenêtres à double ou triple vitrage qui gardent fraicheur ou chaleur, les feuilles peuvent aussi renforcer leur isolation. Pour empêcher la perte trop rapide d'eau par évaporation, elles possèdent une épaisse cuticule couverte de cire. Cette couche isolante va, dans le même temps, par son aspect brillant, renvoyer les rayons solaires et la chaleur comme un miroir. Remarque : une imperméabilisation totale de la feuille serait mortelle pour la plante, aussi celle-ci concerne, en général uniquement la face supérieure, l'évaporation se faisant de façon réduite à l'ombre de la face inférieure.
Chêne vert, Nerprun alaterne et Filarias sont quelques exemples de ces plantes à cuticule épaisse.
Les feuilles m'en tombent
Certaines plantes semblent avoir trouvé plus simple pour éviter la surchauffe. Les Eucalyptus, avec leurs feuilles pendantes, évitent de trop les exposer au rayonnement direct. Dans un registre un peu différent, les Spartiers, appelés souvent, et à tort, Genêts d'Espagne, assurent leur photosynthèse par leurs tiges vertes. Les feuilles, peu nombreuses, tombent en été. De façon plus générale, la majorité des plantes méditerranéennes réduisent leur évapotranspiration avec des feuilles petites, voire très petites.
Brumisateur et réflecteurs parfumés
Vous connaissez sans doute l'effet rafraichissant d'un brumisateur lorsque la chaleur se fait trop lourde. Bien avant l'homme, encore une fois, les plantes ont utilisé la brumisation pour lutter contre la chaleur et réduire leur transpiration. Les plantes aromatiques évacuent dans l'air leurs essences et luttent ainsi contre la chaleur. De plus, l'évaporation de ces liquides forme un écran contre les rayons solaires à la manière de réflecteurs. Thym, Romarin et Lavandes présentent, entre autres, cette adaptation.
Poils parasols
Pour ne pas mettre en danger nos jeunes enfants à la plage, outre la crème solaire, on les protège à l'ombre d'un parasol. Là encore, les plantes sont encore les pionnières en matière d’ombrelles. Si les moins résistantes poussent à l'ombre des forêts, les plus coriaces, les dures à cuire n'ont pas peur du soleil ardant et pour cause, chez elles, le parasol est intégré aux feuilles ! De nombreuses espèces ont adopté la fourrure pour l'été, non pas qu'elles soient frileuses, mais tout simplement parce que les poils protègent la surface de la feuille du soleil et la maintiennent à l'ombre tout en la préservant d'une trop grande évaporation de son eau. Les Cistes, abondant dans les garrigues et maquis, ont la surface de leurs feuilles couverte de poils ramifiés, véritables parasols.
Effets secondaires ?
La plupart des adaptations à la sécheresse que nous venons de voir permettent à la plante de puiser moins d'eau dans le sol. Ceci a pour conséquence de ralentir la croissance. Même si la douceur permet à de nombreux arbres, arbustes et buissons de garder leur feuillage en hiver (feuillage persistant), la forêt méditerranéenne fait office de naine par rapport aux milieux forestiers à l'extérieur de cette zone aride. Mais ce qui peut sembler être un effet secondaire est aussi une bonne façon de s'adapter au climat. En effet, avec un volume occupé moins important, ces végétaux ont des besoins en eau plus faibles.
Autre conséquence de la vie en milieu aride, les feuilles de ces plantes contiennent très peu d'eau en été ce qui les rend très inflammables. En plein été, feuillus et conifères sont aussi vulnérables aux incendies.
Un peu de chimie si vous le voulez bien
On a vu que les plantes sont face à un dilemme, grandir en faisant entrer du gaz carbonique par les stomates ce qui provoque une perte d'eau ou fermer les orifices au détriment de leur croissance. Et bien certaines plantes ont trouvé la parade à ce problème, on les appelle les plantes en C4 et les plantes CAM en opposition avec les plantes "normales" en C3. C3, C4, CAM tout ceci mérite quelques explications. Les plantes, pour fabriquer leurs sucres, ont besoin de l'énergie solaire et celle-ci va être transformée par la plante pour pouvoir plus tard être stockée un peu comme les panneaux solaires accumulent leur énergie dans des batteries. Chez les plantes en C3 (les "normales "), la fixation du CO2 sur une molécule présente dans la feuille va donner deux nouvelles molécules possédant chacune 3 atomes de carbones... d'où le nom de plante en C3 (3 carbones). Pour fixer le CO2, ces plantes ont besoin d'énergie lumineuse et elles sont donc contraintes à ouvrir leurs stomates en plein jour.
Chez les plantes en C4 vous devinerez sans doute que la première molécule formée aura 4 carbones, mais celle-ci servira uniquement d'intermédiaire. Une fois formée, elle migrera vers la face inférieure de la feuille et c'est là qu'elle lâchera son CO2 et la formation des molécules en C3 démarrera. Quel est l'avantage d'une telle complication ? L'utilisation de cette molécule intermédiaire par fixation rapide du CO2 va permettre à la plante d'accumuler du CO2 après libération dans la partie inférieure de la feuille. Dans ce cas, même à peine ouverts, les stomates fournissent assez de CO2 pour le déroulement du cycle et la plante perd donc moins d'eau.
Les plantes CAM (Crassulacean Acid Metabolism ou métabolisme acide des Crassulacées) vont encore plus loin. Au lieu de réaliser leur cycle la journée dans deux zones différentes de la feuille, elles vont, la nuit, stomates grand ouverts, fixer le gaz carbonique en formant encore une molécule en C4 puis la journée, stomates fermés, poursuivre le cycle.
En guise de conclusion
La zone méditerranéenne n'est pas uniforme, elle possède des collines et même des montagnes où le climat est plus humide. Le long des fleuves et des rivières et la face nord des collines sont d'autres zones plus fraiches. Ainsi, même si le climat méditerranéen a éliminé les plantes ne présentant pas les adaptations nécessaires, celles-ci peuvent trouver refuge ailleurs. Par contre, celles qui vivent sous climat aride vont présenter de nombreux points communs allant jusqu'à la taille et la forme des feuilles ce qui rend leur identification sans les fleurs quelquefois difficile. Mais attention, une plante aux feuilles velues ou coriaces n'est pas forcément méditerranéenne. Ces caractères sont aussi des atouts pour résister au froid par exemple. De même, il existe des plantes CAM aquatiques.
La sélection naturelle a fait que, face au manque d'eau saisonnier récurent dans certaines zones du globe, seules les plantes qui ont su s'adapter ont conservé leur place dans leur écosystème. Soumis aux mêmes conditions de vie, les végétaux ainsi que les milieux qu'ils forment vont finir par se ressembler. L'Australie, qui possède sur une partie de son territoire un climat de type méditerranéen, porte une végétation très similaire formant des milieux très proches de nos paysages du Sud.
E. PENSA