Quand arrive l’automne, certains arbres feuillus de nos régions ont des feuilles qui changent de couleur puis tombent ; ce sont les arbres caducs.
Pourquoi et comment se produit ce phénomène.
Tout d’abord, on constate de façon générale que les feuilles des arbres caducs sont fines, larges et plates ; contrairement aux persistants qui ont des feuilles plus épaisses et aux conifères ayant des aiguilles ou des écailles épaisses et fines.
Une autre différence se trouve sur la surface : les feuilles des persistants et les conifères ont une couche cireuse de protection que n’ont pas les arbres caducs.
La dernière différence porte sur la rigidité des branches ; les caducs étant plus rigide que les conifères.
En hiver, il fait froid et la luminosité est moindre. Le gel, le vent, la pluie et la neige sont des agressions potentielles pour les arbres.
Le sol froid, voire gelé, ne permet pas une action efficace des racines alors que la pluie suivie d’un gel peut faire éclater les cellules des fines feuilles et que le vent les dessèchent.
La neige adhère et stagne sur les larges feuilles, supposant une fixation solide de la feuille pour supporter ce poids supplémentaire et des branches souples pour éviter de casser sous la charge globale.
Enfin, la baisse de luminosité, en durée et en valeur, la photosynthèse est fortement diminuée et demande plus d’énergie qu’elle n’en produit.
En conclusion, si les racines ne peuvent fonctionner normalement pour compenser l’évaporation, que les feuilles peuvent être endommagées dans leur structure et que les branches peuvent casser, il serait très couteux pour l’arbre de se régénérer au printemps.
La nature apporte une solution logique et simple à ce problème en se débarrassant des ces feuilles vulnérables dès l’automne. De plus, comme la nature est adepte du concept « zéro déchet », elle prend soin de récupérer les composants utiles avant de s’en séparer.
Le changement de couleurs des feuilles
Outre la chlorophylle, les feuilles possèdent, dès leur formation, des pigments jaunes (des caroténoïdes) et des pigments rouges (des anthocyanines).
Bien que sur beaucoup d’espèces les pigments de chlorophylle soient largement majoritaires et donnent une couleur verte dès la naissance des feuilles, sur certaines espèces, les autres pigments peuvent donner une coloration différente sur les jeunes feuilles, avant que la chlorophylle ne les rende vertes. C’est le cas, en particulier, des érables japonais.
On explique ce phénomène en constatant que ces espèces proviennent de régions où il se produit des gelées tardives, après le débourrement de l’arbre. Ces gelées peuvent détruire les jeunes feuilles ; la production de chlorophylle étant couteuse en énergie et en ressource, elle n’est produite que lorsque les feuilles sont devenues assez résistantes pour supporter le gel.
Certains arbres gardent leur couleur rouge tout l’été car la concentration d’anthocyanines est très supérieur à la chlorophylle. Les feuilles les plus à l’ombre deviennent plus ou moins vertes car elle produisent plus de chlorophylle pour compenser le manque le lumière nécessaire à la photosynthèse.
Lorsque l’automne arrive et que la photosynthèse n’est plus « rentable » pour l’arbre (chlorophylle, protéines, sucres ,… ) sont transférés des feuilles vers le bois et les racines de l’arbre pour engranger des ressources pour le printemps suivant. Le chemin inverse est pris par des substances dont l’arbre veut se débarrasser (métaux, chlorine, …).
A ce moment, les pigments jaunes et rouges deviennent de plus en plus visibles et l’arbre change de couleur. Bien que ce changement de couleur soit « programmé génétiquement », l’intensité des couleurs produites dépend en grande partie du climat. En effet, les sucres élaborés par la photosynthèse sont véhiculés vers l’arbre principalement la nuit. Or dans les régions nordiques ou à climat continental, la température chute brusquement le soir et le gel bloque les sucres dans les feuilles. Ils s’y dégradent en partie et produisent des anthocyanines qui renforcent la couleur rouge, comparativement à la même espèce cultivée dans une zone plus tempérée.
Enfin, la dégradation de diverses substances provoque une couleur marron, caractéristique des feuilles mortes.
La chute des feuilles
Après le changement de couleur, les arbres caducs perdent leurs feuilles en ayant recours au même mécanisme que pour la chute des fruits : à la base de chaque pétiole, il y a une zone annulaire de cellules plus fragiles que les autres car plus petites et ne contenant pas de lignine : la zone d’abscission. Des changements hormonaux (ex : éthylène) provoque la destruction des substance adhésives liant ces cellules entre elles. La solidité du pétiole n’est plus assurée que par la cuticule et les canaux vasculaires. Le vent suffit alors à le casser, provoquant la chute de la feuille. Le gel, en faisant dilater ou éclater les cellules provoque une chute massive lorsque la glace fond.
Les arbres à feuillage marcescent n’ont pas cette zone d’abscission, la chute des feuilles est provoquée par la pousse des nouveaux bourgeons.