L’automne est une saison particulièrement magique où la nature se pare de mille couleurs. Du vert éclatant de l’été, les feuilles des arbres et des arbustes caducs passent à des teintes flamboyantes allant du jaune doré à l’orange intense, en passant par des rouges profonds. Partout où l’on pose les yeux, les paysages se métamorphosent, offrant un dernier éclat de beauté avant la venue de l’hiver.
Mais au-delà de l’effet visuel époustouflant, ce changement soulève souvent quelques questions. Pourquoi ces couleurs apparaissent-elles ? Qu’est-ce qui provoque cette transformation soudaine ? On fait le point.Le rôle de la chlorophylle pendant la saison de croissance
Commençons par le début et penchons-nous dans un premier temps sur le rôle fondamental de la chlorophylle dans la vie des plantes. La chlorophylle est un pigment vert présent dans des cellules spécialisées des feuilles, les chloroplastes, et qui joue un rôle central dans la photosynthèse.
Lorsque la lumière du soleil touche les feuilles, la chlorophylle capte cette énergie lumineuse et l’utilise pour transformer le dioxyde de carbone (CO₂) et l’eau (H₂O) en glucides (sucres) et en dioxygène. Les glucides ainsi produits servent de source d’énergie et de matière première pour la croissance de l’arbre, tandis que l’oxygène est relâché dans l’atmosphère, contribuant à l’équilibre de l’air que nous respirons.
Le vert que nous associons aux feuilles au printemps et en été est donc dû à cette forte présence de chlorophylle. Ce pigment absorbe principalement la lumière rouge et bleue du spectre lumineux, mais réfléchit la lumière verte.
Cependant, d’autres pigments sont déjà présents dans la feuille, tout au long de la saison. Mais, ceux-ci sont largement masqués par l’abondance de chlorophylle.
La diminution de la photosynthèse en automne
À l’approche de l’automne, les journées raccourcissent, et la lumière du jour devient moins intense. Parallèlement, les températures commencent à baisser de façon significative, surtout la nuit. Ces variations saisonnières donnent le signal aux arbres caducs* qu’il est temps de se préparer à l’hiver.
*Un arbre à feuillage caduc est un arbre qui perd ses feuilles chaque année à l’automne pour entrer en dormance pendant l’hiver, avant de produire de nouvelles feuilles au printemps.
Ces changements environnementaux déclenchent un arrêt progressif de la production de chlorophylle et la chlorophylle présente dans les feuilles commence à se dégrader naturellement. Ce processus se fait de manière progressive, car l’arbre réabsorbe certains nutriments présents dans les feuilles pour les stocker dans ses racines et ses branches. Cela permet à l’arbre de conserver des éléments essentiels pour la saison suivante.
Lorsque la chlorophylle se décompose, elle laisse apparaître d’autres pigments qui étaient déjà présents dans la feuille. C’est le début des colorations automnales du feuillage des arbres et des arbustes caducs. Même si certaines espèces caduques produisent peu de pigments autres que la chlorophylle, ce qui limite la variation des couleurs avant la chute des feuilles.
Ce changement, en apparence esthétique, est en réalité une adaptation biologique qui permet à l’arbre de survivre à l’hiver en économisant son énergie.
Les arbres et arbustes à feuilles persistantes (comme les conifères), conservent, eux, leur chlorophylle et leurs feuilles tout au long de l’année, car elles sont adaptées pour résister aux conditions hivernales (de leur région d’origine) sans perdre leur feuillage.Les pigments responsables des couleurs d’automne
Les pigments naturels qui interviennent dans les couleurs automnales sont principalement les caroténoïdes, les anthocyanes, et les tanins, chacun apportant une couleur spécifique.
- Les caroténoïdes sont les pigments responsables des teintes jaunes (xanthophylles), orangées (carotènes) et dorées. Ils ne participent pas directement à la capture de l’énergie solaire comme la chlorophylle. Mais, les caroténoïdes agissent toutefois comme des pigments secondaires en aidant à absorber la lumière et à protéger les cellules végétales des dommages causés par un excès de lumière.
- Les anthocyanes donnent les magnifiques teintes rouges, pourpres et parfois roses des feuilles en automne. Les anthocyanes ne sont pas toujours présentes dans les feuilles tout au long de la saison de croissance. Ils sont produits en réponse à certains facteurs environnementaux tels que la lumière du soleil et la concentration de sucres dans les feuilles. Les anthocyanes protègent également les cellules des feuilles contre l’excès de lumière durant cette période de transition avant la chute des feuilles.
- Les tanins sont les substances responsables des teintes brunes ou marron que l’on observe dans les feuilles des arbres comme les chênes ou le charme par exemple. Contrairement aux caroténoïdes et aux anthocyanes, les tanins ne sont pas des pigments à proprement parler, mais des composés chimiques qui sont présents dans la feuille tout au long de la saison. Ces tanins agissent comme des composés anti-herbivores, rendant les feuilles moins appétissantes pour les animaux et insectes.
Jaune, vert, rouge… Parle-t-on toujours de la même chose ?
Chaque personne perçoit les couleurs de manière unique, en raison de différences biologiques dans la structure de nos yeux. Les cônes sont des cellules responsables de la perception des couleurs, et chaque individu en a un nombre légèrement différent (nous en possédons en moyenne 6 à 7 millions par œil). Certaines personnes ont une sensibilité accrue à certaines nuances, tandis que d’autres, comme les personnes souffrant de daltonisme, manquent de certains types de cônes, ce qui les empêche de distinguer certaines couleurs, notamment le rouge et le vert. Ainsi, bien que nous utilisions les mêmes mots pour décrire les couleurs, nous ne les voyons jamais exactement de la même manière.
Quels sont les facteurs influençant les couleurs des feuilles ?
L’intensité et la diversité des couleurs automnales que l’on observe dans les feuilles des arbres caducs varient d’année en année en fonction de plusieurs conditions environnementales spécifiques.
- La température est l’un des facteurs les plus déterminants. Des températures douces en début d’automne, suivies de nuits fraîches, mais non givrantes, favorisent une dégradation progressive de la chlorophylle, permettant aux autres pigments, comme les caroténoïdes et anthocyanes, d’apparaître de façon plus marquée. En revanche, des gelées précoces peuvent bloquer la production de certains pigments et précipiter la chute des feuilles.
- La lumière du soleil joue également un rôle essentiel. Les journées ensoleillées en fin d’été et début d’automne privilégient la production des anthocyanes. Un automne particulièrement nuageux ou pluvieux, avec un manque de lumière, tendra donc à donner des couleurs plus ternes, car la production d’anthocyanes est limitée.
- L’humidité est un autre facteur clé. Les automnes secs peuvent renforcer l’intensité des couleurs en accélérant la dégradation de la chlorophylle et en favorisant la formation des anthocyanes. À l’inverse, un excès d’humidité peut entraîner la décomposition rapide des feuilles, raccourcissant la période de transition colorée avant leur chute.
- La composition du sol peut aussi affecter la production et l’intensité des pigments dans les feuilles. Les arbres plantés dans des sols acides ont tendance à produire des teintes rouges plus vives. À l’inverse, dans des sols plus alcalins, les feuilles penchent davantage vers des tons jaunes ou bruns.
Et la génétique dans tout ça ?
Il est souvent observé que les arbres provenant de Chine, du Japon et d’Amérique du Nord ont des feuillages d’automne plus éclatants que ceux originaires d’Europe.
L’une des raisons derrière cette différence réside dans l’évolution des espèces. Il y a plusieurs millions d’années, l’Amérique du Nord et l’Asie de l’Est ont connu des cycles climatiques plus intenses, notamment des périodes glaciaires plus marquées. Les plantes de ces régions ont donc évolué pour développer des stratégies de survie, spécialement une plus grande production d’anthocyanes pour protéger leurs feuilles avant la chute. En Europe, ces cycles climatiques ont été moins intenses, ce qui n’a pas favorisé le développement de ces pigments rouges dans les espèces locales (sauf pour quelques essences, comme le Fusain d’Europe, mais nous en reparlerons dans peu de temps).
Perdre ses feuilles : une adaptation pour la survie
Pendant la saison de croissance, les feuilles sont indispensables à la photosynthèse. Cependant, en automne, les jours raccourcissent et l’intensité de la lumière diminue. En conséquence, le processus de photosynthèse devient moins efficace, rendant la production d’énergie à partir des feuilles de plus en plus coûteuse pour l’arbre.
Maintenir des feuilles pendant l’hiver nécessiterait des ressources importantes en eau et en nutriments pour les garder actives. Or, en hiver, l’eau peut devenir rare, notamment en raison du sol gelé qui limite l’absorption d’eau par les racines.
En outre, durant l’hiver, les feuilles risqueraient de se couvrir de neige ou de glace, ce qui augmenterait considérablement le poids supporté par les branches, les rendant plus vulnérables à la casse.
De plus, le gel à la surface des feuilles pourrait entraîner des ruptures dans les tissus de l’arbre, risquant d’empêcher la bonne reprise de la photosynthèse au printemps. En se débarrassant de ses feuilles, l’arbre s’assure que ses branches et ses bourgeons, où sont logées les nouvelles feuilles prêtes à éclore au printemps, restent protégés.
Enfin, les feuilles mortes, une fois tombées au sol, se décomposent lentement et apportent de la matière organique au sol. Ce tapis de feuilles mortes crée également une protection naturelle contre l’érosion et permet de maintenir une humidité dans le sol, tout en offrant un habitat aux insectes et microorganismes qui contribuent à la fertilité du sol.
Bref, passer l’hiver tout nu, dans le cas des essences caduques, est une excellente manière d’éviter un grand nombre de soucis.
Source : https://www.rtbf.be/