Comment les arbres survivent-ils à l’hiver?

Lorsqu’il fait froid dehors, tu portes probablement une tuque et des mitaines pour te garder au chaud. Les arbres ne peuvent se couvrir de cette façon. Ils ont plutôt recours à plusieurs stratégies d’adaptation leur permettant de survivre à la saison froide. 

Tout d’abord, dans les climats froids comme celui du Canada, on trouve deux grands types d’arbres, soit les feuillus et les conifères. Les feuillus perdent leurs feuilles pour l’hiver, tandis que les conifères conservent les leurs, souvent appelées « aiguilles », toute l’année. On dit que ce sont des arbres à feuilles persistantes. Ces deux types d’arbres sont adaptés pour survivre aux basses températures. Certaines stratégies d’adaptation sont les mêmes pour les deux et d’autres diffèrent. 

Attention aux idées fausses!

Le terme « conifère » vient du mot « cône », qui désigne la structure reproductive de ce type d’arbres. Certains conifères perdent leurs aiguilles en automne. Citons à titre d’exemple le mélèze, dont les aiguilles virent alors au jaune doré.

À quelles stratégies d’adaptation les arbres ont-ils recours pour résister aux basses températures?

L’écorce des arbres constitue leur première ligne de défense contre le froid. Leur écorce extérieure les protège contre les maladies, les insectes, les orages et les températures extrêmes. Pleine d’alvéoles, elle sert d’isolant pour l’arbre, un peu de la même manière que l’isolant dans les murs de votre maison.

Les feuilles des arbres utilisent aussi des stratégies d’adaptation aux basses températures. 

C’est dans les feuilles que se produit la photosynthèse, c’est-à-dire le processus par lequel les plantes utilisent l’énergie du soleil pour combiner chimiquement le dioxyde de carbone et l’eau afin de produire des sucres. Les arbres utilisent ensuite ces sucres comme source d’énergie. 

La transpiration est l’autre processus important qui se produit dans les feuilles. En effet, les feuilles sont dotées de pores, appelés « stomates », dont l’ouverture et la fermeture sont commandées par les cellules de garde. Au cours de la transpiration, les stomates rejettent de l’oxygène et de la vapeur d’eau. Lorsque l’eau s’échappe par les stomates, de l’eau provenant des racines est transportée par le xylème vers les parties aériennes de l’arbre.

Comme le sol est gelé en hiver, les racines des arbres ne peuvent avoir accès à de l’eau à l’état liquide. C’est pour empêcher la perte d’eau par la transpiration que les feuillus perdent leurs feuilles en automne. Le terme technique « abscission » désigne la chute des feuilles.

Mais qu’en est-il des conifères? La plupart ne perdent pas leurs aiguilles. Alors, comment résistent-ils au temps froid et sec de l’hiver?

Les conifères ont recours à différentes stratégies d’adaptation : 

1. Leurs aiguilles sont longues et minces, si bien qu’elles ont une faible superficie et que, par le fait même, elles comportent peu de stomates entraînant une perte d’eau. En outre, leur étroitesse aide à empêcher que la neige s’accumule et brise les branches.
2. Les stomates des conifères se trouvent au creux des aiguilles, et non à leur surface. La poche d’air statique ainsi créée à l’intérieur de chaque aiguille réduit la transpiration davantage que si l’air était en mouvement.
3. Les aiguilles des conifères sont dotées d’une cuticule épaisse et cireuse sur leur partie externe. La cire limite la perte d’eau, de la même manière que le papier ciré utilisé en cuisine évite l’assèchement des aliments.

Comment les arbres se préparent-ils à affronter l’hiver? 

En automne, les arbres commencent à se préparer en prévision de leur dormance. Ils demeurent en état de dormance tout au long de l’hiver. Pendant cette période, leur métabolisme, autrement dit leurs « processus internes », ralentit. Les arbres ne consomment pas beaucoup d’énergie et cessent de croître, ce qui leur permet de conserver leur énergie pour rester vivants durant la saison froide. 

De plus, les arbres commencent alors à modifier la « gestion de l’eau » dans leurs tissus. 

On trouve sous l’écorce d’un arbre des tissus qui transportent l’eau, les sucres et les autres nutriments dans un flux ascendant ou descendant. C’est en quelque sorte la plomberie de l’arbre. Ce système renferme deux principaux types de tissus de transport qui servent de conduits. Le xylème transporte l’eau et les nutriments des racines aux feuilles, tandis que le phloème transporte les sucres des feuilles de l’arbre vers ses autres parties. On appelle « sève » les fluides qui circulent ainsi à l’intérieur de l’arbre.

Le phloème et le xylème transportent à l’intérieur de l’arbre une grande quantité d’eau. Si elle gèle, cette eau risque de détruire les cellules de l’arbre du fait que les cristaux de glace sont pointus et qu’ils peuvent déchirer leur paroi. Il est donc important que les « conduits » internes ne renferment pas d’eau susceptible de geler. C’est le même principe que pour les conduits dans une maison. 

Un moyen utilisé par l’arbre pour empêcher les dommages causés par la glace consiste à contrôler les endroits où elle se forme. La glace se forme forcément autour d’un noyau. À l’extérieur, ce peut être autour de choses comme des grains de poussière. Dans les végétaux, la glace peut se former autour de certains types de molécules appelées « noyaux glaçogènes ». Les arbres produisent des protéines qui agissent comme noyaux glaçogènes et ils les envoient entre les cellules. 

Quand la glace commence à se former, de l’eau à l’état liquide est extraite des cellules de l’arbre. À mesure que la quantité d’eau extraite va en augmentant, la sève qui reste à l’intérieur des cellules renferme de plus en plus de sucres. Elle devient alors très épaisse et sirupeuse, si bien que son point de congélation tombe en-dessous de la température environnante. C’est ce qui réduit le risque de gel. 

En plus des noyaux glaçogènes, les arbres produisent des protéines antigel, qui aident à empêcher la formation de cristaux de glace par temps froid.

Le savais-tu? 

Il est possible d’extraire la sève de certaines essences d’arbres, par exemple l’érable à sucre. Pour obtenir le sirop d’érable dont bien des gens raffolent sur leurs crêpes et leurs gaufres, on fait bouillir la sève afin de la concentrer par évaporation! 

Donc, à l’automne, alors que l’arbre gère son eau et ses feuilles de façon à se protéger, il est prêt à tomber en dormance pour le long hiver. Au début du printemps, lorsque les températures commencent à remonter, tous ces processus s’inversent graduellement. C’est à ce moment que l’on voit poindre les feuilles sur les arbres et que toutes les plantes reprennent leur croissance!