Les arbres sont des êtres vivants vraiment majestueux. Ils nous impressionnent par leur taille et leur longévité. Mais ce qui est le plus impressionnant, c’est leur diversité. Il existe une multitude d’arbres, dans presque tous les environnements de la planète, et ce, depuis 400 millions d’années.
Qu’est-ce qu’un arbre?
Un arbre a pour définition d’être une grande plante ligneuse qui possède des branches et des feuilles qu’à partir d’une certaine hauteur. À partir de ces éléments de base, les arbres présentent une grande déclinaison de caractéristiques : des arbres à petites aiguilles en climat nordique, des arbres à feuilles immenses en région tropicale, des arbres de taille rachitique en région sèche ou bien des arbres gigantesques en région pluvieuse. Cette diversité et cette distribution planétaire impliquent une excellente capacité d’adaptation à l’environnement.
L’apparition des arbres sur Terre
Les arbres sont apparus sur la planète Terre il y a environ 400 millions d’années, soit environ 150 millions d’années avant les dinosaures. Depuis ce temps ancien, différentes espèces d’arbres se sont développées. La première s’appelait Archaeopteris. Selon les recherches, cet arbre ressemblait à un conifère pouvant mesurer jusqu’à 40 ou 50 m de hauteur. L’Archaeopteris n’existe plus aujourd’hui, mais deux espèces très anciennes le sont encore. Il s’agit du pin de Wollemi et du Ginkgo biloba qui se sont développés il y a environ 265 millions d’années.
Pin de Wollemi
Ce pin australien peut atteindre 40 mètres de hauteur. Son écorce est brun foncé et couverte de petits nodules. La longueur de ses feuilles augmente au cours de la saison. Ses branches n’ont aucune ramification et perdurent sur l’arbre 5 à 10 ans. Puis, elles tombent en laissant une zone d’abscission, à l’image des feuilles chez les arbres caduques.
Ginkgo biloba
C’est un arbre originaire de Chine qu’on retrouve aussi au Canada. On l’appelle communément l’arbre aux quarante écus. Bien que ce soit un arbre aux feuilles caduques, le ginkgo appartient au groupe des conifères, car ses ovules sont nus et non enveloppés d’un ovaire. Ses fruits, lorsqu’au sol, ont une odeur caractéristique de vomi.
Saviez-vous qu’une forêt fossilisée a été découverte en 2009 dans l’État de New York? Les tests au carbone 14 ont démontré que cette forêt aurait poussé il y a 386 millions d’années. Cela en fait la plus vieille forêt fossile connue et possiblement l’une des premières forêts apparues sur la planète.
Comment de nouvelles espèces sont-elles apparues?
Il existe une variété de formes de vie sur Terre et selon la théorie de l’évolution, chaque espèce se transforme au cours des générations. Les organismes s’adaptent à leur milieu, tant au niveau morphologique que génétique. Selon Charles Darwin, ce processus se fait par sélection naturelle : les individus d’une espèce les mieux adaptés à un environnement survivent et transmettent leurs gènes.
L’apparition des arbres sur Terre présente un avantage intéressant en termes d’évolution : la hauteur. Les végétaux sont des organismes photosynthétiques. Ils ont donc besoin d’un maximum de lumière. La hauteur facilite l’accès à la lumière et limite les sources d’ombrage. La hauteur accroît aussi la capacité de dispersion des semences. Tombant de plus haut, les semences peuvent se disperser sur de plus grandes distances et par conséquent, faciliter l’étalement de l’espèce.
Afin d’acquérir la capacité de croître en hauteur, les arbres ont dû développer une structure plus solide que les autres végétaux, et ce, grâce à la lignification. La lignine est un biopolymère qui se dépose sur les parois cellulaires pour les imperméabiliser. Ceci permet le transport de l’eau dans les canaux. La lignine offre aussi plus de rigidité aux cellules permettant aux plantes terrestres de se redresser. La lignification est le processus de formation du bois. Il s’agit d’une accumulation de lignine causant un durcissement et un soudage des parois cellulaires. Cela provoque la mort des cellules qui deviennent un élément structurel pour l’arbre.
La diversité des espèces sur la planète
À ce jour, il existe une grande multitude d’espèces d’arbres sur Terre tellement, que plusieurs restent à découvrir. Un groupe de chercheurs a assemblé tous les résultats de recherche disponibles pour estimer au mieux le nombre d’espèces d’arbres sur Terre. Selon eux, il y aurait 73 574 espèces connues et probablement 9 200 espèces à découvrir encore.
Le nombre d’espèces présentes varie beaucoup d’un endroit à un autre. Par exemple, il y a trois fois plus d’espèces connues en Amérique du Sud comparativement à l’Amérique du Nord. De plus, certains spécialistes croient que 40 % des espèces à découvrir sont en Amérique du Sud. Si l’on compare le Canada avec le Brésil, le pays ayant la plus grande diversité arboricole, la différence est d’autant plus grande : 240 espèces au Canada par apport à 8 715 espèces au Brésil. En fait, la diversité en espèces dépend en priorité de l’énergie solaire et de l’eau disponibles. Plus ces derniers sont abondants à un endroit, plus cet endroit peut contenir d’arbres, autant en quantité et qu’en diversité. C’est pourquoi les régions tropicales humides sont si diversifiées en termes d’espèces.
Les gymnospermes et les angiospermes
Au Québec, il y a 2 880 espèces de végétaux dont moins de 5 % sont des arbres. Parmi ces arbres, deux grands groupes se distinguent : les gymnospermes et les angiospermes.
Les gymnospermes, qui regroupent en outre tous les conifères du Québec, soit environ 12 espèces indigènes, sont en définition des végétaux se reproduisant à d’aide de graines nues et non recouvertes d’un fruit. Les gymnospermes forment le groupe le plus ancien. Ils comptent un millier d’espèces, dont les sapins, les épinettes, les pins et les mélèzes. Ils ont pour la plupart une forme arborescente. D’ailleurs, cet embranchement comprend les arbres les plus hauts et les plus vieux de la planète.
Saviez-vous que les séquoias sont reconnus pour être des arbres immenses? Celui appelé « General Sherman » est le plus gros arbre du monde recensé. Il mesure 83 m de haut et 11 m de diamètre à la base. On estime son âge à 3 500 ans.
Les angiospermes sont des végétaux à fleurs, c’est-à-dire que les organes reproducteurs (pistils et étamines) sont regroupés à l’intérieur d’une ou de plusieurs fleurs. Puis, après la fécondation, les graines maturent à l’intérieur d’un fruit. Bien qu’apparus après les gymnospermes, les angiospermes sont bien plus nombreux et diversifiés, plus de 70 000 espèces différentes, dont des plantes, des arbustes et des arbres. Au Québec, on compte une soixantaine d’espèces indigènes de grands arbres appartenant à ce groupe et ce sont nos feuillus.
Les adaptations des arbres
Au cours des siècles, les arbres se sont diversifiés afin de coloniser de nouveaux environnements, et ce, en développant des adaptations spécifiques à ces environnements. Au Québec, les arbres ont dû s’adapter aux saisons et surtout, ils ont dû réussir à survire à l’hiver, une saison froide où l’eau liquide et absorbable est indisponible. Pour ce faire, les conifères et les feuillus ont développé des adaptations très différentes.
Les adaptations des conifères
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Ils ont une écorce épaisse remplie d’alvéoles qui forme un bon isolant.
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Les aiguilles sont très petites et par conséquent, elles contiennent peu de stomates; les stomates étant des trous par lesquels l’arbre perd de l’eau.
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Les stomates sont positionnés au creux des aiguilles et non à leur périphérie. Il se crée donc un microclimat humide à la sortie du stomate, ce qui réduit les pertes en eau.
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Les aiguilles sont couvertes d’une cuticule épaisse et cireuse, ce qui évite l’assèchement de celles-ci.
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La taille des aiguilles et la forme des conifères réduisent les risques de bris dû à une plus faible retenue de la neige.
Les adaptations des feuillus
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La chute des feuilles évite de conserver des organes sans résistance au froid.
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La chute des feuilles réduit massivement les pertes en eau par l’élimination des stomates.
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La chute des feuilles réduit aussi la retenue de la neige et les risques de bris.
Garder ou non ses feuilles à l’automne
Les feuillus sont des arbres décidus, c’est-à-dire qu’ils perdent leurs feuilles à l’automne, contrairement aux conifères qui ont des feuilles sempervirentes pour la plupart. Le fait de perdre ses feuilles et de devoir en fabriquer de nouvelles au printemps est un processus exigeant en termes d’énergie. Il doit donc présenter un avantage certain pour avoir été sélectionné comme adaptation.
Les feuilles ont pour fonction principale de réaliser la photosynthèse. Celle-ci nécessite en premier lieu de capter la lumière et par conséquent, la grande surface des feuilles de feuillus par apport à leur volume est un avantage certain.
Les feuilles possèdent une couche de cellules, le parenchyme palissadique, sur la face exposée au soleil. Ces cellules sont très efficaces pour produire de l’énergie. Par opposition, le parenchyme palissadique des aiguilles est distribué au pourtour complet de celles-ci. Il doit donc composer avec des zones moins exposées à la lumière. Un autre avantage des feuilles sur les aiguilles est leur renouvellement. Comme les feuilles se renouvellent chaque année, le parenchyme maintient un niveau productivité maximal. D’ailleurs, les conifères, bien que sempervirents pour la plupart, renouvellent une part de leurs feuilles annuellement pour maintenir un niveau d’efficacité suffisant. Par exemple, les épinettes et les pins renouvellent respectivement 10 et 30 % de leurs aiguilles chaque année. C’est un compromis entre la performance de la photosynthèse et les économies de fabrication des feuilles.
Saviez-vous que certains arbres ont développé la capacité de faire de la photosynthèse dans d’autres parties que les feuilles? L’érable de Pennsylvanie en est un exemple. Son écorce contient des cellules photosynthétiques, c’est pourquoi il y a des zones verdâtres. Cela permet à ces érables de faire de la photosynthèse à des moments de l’année où les feuilles sont absentes.
Conclusion
En résumé, il existe de très nombreuses espèces sur Terre. Les adaptations qui distinguent les feuillus des conifères citées dans cet article ne sont que la pointe de l’iceberg. Il existe des adaptations pour toutes les situations. Certaines sont connues, d’autres restent à découvrir et de nouvelles apparaissent au fil du temps.
