L'année terrestre est divisée en saisons le printemps, l'été, l'automne et l'hiver. Et durant toute l'année les arbres connaissent des transformations qui se renouvellent tous les ans. Notamment en automne, les arbres dits à feuilles caduques ont un changement fondamental. Leurs feuilles changent de couleur puis tombent. Nous allons donc essayés d'expliquer comment le changement de couleurs de ces feuilles et leurs chutes ont lieux ?
Nous allons tout d'abord voir comment une feuille est faite, ensuite nous verrons ce qui lui donne sa couleur, puis comment ce changement de couleur à lieu et enfin nous verrons comment ces feuilles tombent de l'arbre. Et voici pour commencer une vidéo montrant les transformations d'arbres aux fur et a mesure des saisons:
I- La feuille : Organe des plus important pour l'arbre:
Il existe une grande variété d'arbres à feuilles caduques. Certains d'entre eux ne perdent pas leurs feuilles (comme les conifères),mais nous nous intéresserons seulement aux arbres à feuilles caduque. Nous avons observer des feuilles de différents arbres et nous avons constater qu'elles ont des formes, des tailles et des genres différents. Cependant toutes ces feuilles présentent une structure très proche.
La feuille est l'organe responsable de la photosynthèse, c'est aussi le siège de la respiration et de la transpiration (mais nous n'insisterons pas sur ces phénomènes). La feuille est porté par la tige, elle même rattacher au pétiole par la gaine. Sur le limbe qui compose la partie principale de la feuille se trouve des nervures. Néanmoins nous n'avons toujours pas évoquer l'origine de la couleur caractéristique des feuilles.
II- Une couleur bien particulière :
Les feuilles que nous avons observés avant l'automne était d'une couleur verte uniforme. Grâce aux recherches que nous avons effectuer (notamment dans La physiologie végétal ), nous avons trouver que la couleur verte est dû à des pigments localisés dans les chloroplases. Ces chloroplastes ont généralement l'aspect d'un disque aplatie (longueur 3 à 10 μm, épaisseur 1 à 4 μm), les pigment sont situés dans les membranes des thylacoïdes situées dans le chloroplastes. Voici ci-dessous le schéma d'une observation au MET d'un chloroplaste:
Maintenant que nous savons que ces pigments sont dans les membranes des thylacoïdes, nous allons voir quelles sont ces pigment présent dans les feuilles. Grâce aux résultats théoriques d'une CCM de chloroplaste:
Grâce à la CCM les différents composants de la solution alcoolique de chloroplaste montent chacun à leurs vitesse suivant leurs natures. On voit bien que 5 composants sont présents :
-Chlorophylle a vert,
-Chlorophylle b bleu-vert,
-Xanthophylles jaune,
-Carotènes orange (ce dernier est en général peut visible sur la couche mince car il est très faible quantité).
C'est donc la superposition de toutes ces couleurs qui donnent à la feuilles sa couleur verte. En effet la perception des couleurs par l'homme utilise le principe de la trichromie. Et grâce au spectre de lumière du pigment brut (tous les pigments présent dans la feuille) on voit que les couleurs absorbées sont le bleu et le rouge. Il reste donc le vert qui est diffusé.
Grâce au cercle chromatique ci-dessous on comprend mieux le principe dit de trichromie. Les objet qui nous entour on une couleur définie car elle absorbe la couleur complémentaire à la leurs. C'est pourquoi la chlorophylle absorbe le magenta afin de diffusée le vert. C'est la même chose pour les autre pigment.
Mais revenons à la couleur de nos feuilles caduques vertes. Vertes jusqu'à l'automne elle ne reste pas verte durant toutes sont existence, elle change de couleur.
III- Un changement de couleurs flamboyant:
Nous avons appris que la chlorophylle occupe la fonction vitale d'absorber les rayons solaires et d'utiliser l'énergie résultant de cette absorption dans l'élaboration de la “nourriture” de la plante, les sucres simples qui sont produits à partir d'eau et de dioxyde de carbone. Ces sucres sont la base du métabolisme de la plante et sont donc indispensables pour sa croissance et son développement. C'est le phénomène dit de photosynthèse dont l'équation globale est :
Les variations saisonnières entraînent une périodicité annuelle, avec maximum en printemps (bonne conditions pour végétaux). En hiver le ralentissement provient de la basse température (diminution évaporation et absorption). Cependant c'est l'automne qui va nous intéresser, en effet les jours raccourcissent et les journées sont de moins en moins ensoleillée. Or les chlorophylles a et b ont pour rôle d'absorber les rayons solaires, et comme ils se font de plus en plus rares les chlorophylles des feuilles ne sert plus. Et la plante va dégradées les chlorophylles ce qui permet de recycler le carbone et l’azote de ces molécules ainsi que les grain d'amidon (voir le schéma d'une observation au MET d'un chloroplaste) sous forme de réserves de nutriments transférés au reste de l’arbre. Or la disparitions des chlorophylles a et b permet aux pigments secondaires xanthophylle et carotène de faire leurs apparitions (Une expérience simple nous permet de le constater par nous même).
Il arrive parfois de voir certaines teintes rougeâtres sur les feuilles ce sont des anthocyanes. Les anthocyanes absorbent la lumière bleue et verte. La lumière réfléchie apparaît alors rouge. Contrairement à la chlorophylle et à la carotène, les anthocyanes sont issues d'une réaction entre les sucres (amidon,...) et certaines protéines contenues dans la sève. Cette réaction à lieu après la création d'une couche de séparation, se situant a la base du pétiole, empêchant la sève de circuler normalement, provoquant ainsi une accumulation de sucre (contenu dans la sève). La couleur produite par ces pigments est sensible au ph de la sève. Si la sève est entièrement acide, les pigments produisent une brillante couleur rouge. Si la sève est moins acide, la couleur est alors pourpre.
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Et voilà pourquoi en automne nous pouvont admirer les couleur flamboyante des arbres qui nous entourent.
IV- Les chutes des feuilles : l'hiver est là.
L'automne est en réalité une saison de préparation aux froid de l'hiver, nous l'avons vu plus haut, il est impossible durant l'hiver aux feuille d'absorber des rayon lumineux du soleil car présent en trop faible quantité. C'est pourquoi l'arbre adoptent une stratégie qui lui permet de perdre le moins de substance nutritive que possible. C'est pourquoi après avoir convertie les chlorophylles inutiles en substance nutritive, l'arbre va se séparer de ces feuilles : C'est l'abscission. L'abscission est en faite une évolution d'une couche de cellules dite zone d'abscission, constituée de quelques assises de cellules à paroi mince, située à la base du pétiole et perpendiculaire à leur axe.
Et c'est l'éthylène qui est en cause dans le mécanisme de l'abscission. Au fur et à mesure que la feuille vieillit les cellules du pétiole située au-dessus de la zone d'abscission, su côté du limbe produisent de plus en plus d'éthylène, qui diffuse dans la zone d'abscission. Cet éthylène induit chez les cellules de cette zone, sur 2 ou 3 assises, un agrandissement cellulaire.
La force de cisaillement créées par le agrandissement des cellules, va conduire à la désorganisation de la zone, et la feuille ne sera plus retenue que par des faisceaux conducteurs, qui se rompront au moindre coup de vent.
Conclusion :
C'est en automne que les arbres se préparent à l'hiver et subissent des transformations. Le feuillage vert des arbres change de couleur grâce à un processus chimique complexe et fascinant. Les couleurs flamboyante nous sont révélé lorsque la chlorophylle donnant la couleur verte aux feuilles, n'étant plus utile à l'arbre (plus de photosynthèse), est convertie en substance nutritive. Et c'est là que les arbres, en se dépouillant de leur parure magnifique, nous permettent d'admirer les merveilles graphiques qui se dessine en noir sur les ciel pâle.
