Pourquoi les végétaux des milieux extrêmes sont-ils souvent en forme de boule ?

Source: The Conversation – France (in French) – By Thierry Gauquelin, Professeur émérite, Institut méditerranéen de biodiversité et d’écologie marine et continentale (IMBE), Aix-Marseille Université (AMU)

Dans les sommets alpins ou méditerranéens, comme le désert marocain, de drôles de boules recouvrent les paysages. Ce sont des plantes qui, dans ces milieux extrêmes, adoptent cette silhouette aux avantages multiples.

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Les milieux extrêmes, tels que la haute montagne méditerranéenne ou alpine, les environnements arides ou présahariens ou encore le littoral, sont souvent colonisés par des végétaux vivaces à port caractéristique en boule. Ces spectaculaires coussinets hémisphériques plaqués contre le sol peuvent être quasiment exclusifs dans le paysage. Dans les milieux où la sécheresse constitue l’une des contraintes majeures, ce port particulier s’accompagne de rameaux épineux et/ou succulents, c’est-à-dire de tiges charnues.

Ces formes en coussinet ne constituent pas une simple accommodation ou réaction à un facteur extérieur, comme le seraient les anémomorphoses, ces modifications de la forme des plantes et des paysages végétaux sous l’effet des vents dominants. C’est ici une adaptation des végétaux, inscrite dans leur patrimoine génétique et résultant d’une évolution à l’échelle de millions d’années.

Cette forme comporte de fait de nombreux atouts pour tirer au mieux partie des ressources rares et des contraintes nombreuses des milieux extrêmes.

Limiter la transpiration pour économiser l’eau durant les périodes sèches

Cette silhouette peut d’abord permettre de résister à l’assèchement, notamment en été quand l’eau manque, sous climat méditerranéen par exemple. Car la surface de contact avec l’atmosphère des parties vertes d’une plante en boule est bien plus réduite que celle d’une plante dressée.

La transpiration en est ainsi réduite, permettant alors de résister à la dessiccation. Ceci s’ajoute aux adaptations classiques aux milieux arides, que l’on retrouve sur beaucoup de ces plantes, avec des feuilles réduites ou transformées en épines ou/et une crassulescence de tissus, c’est-à-dire une capacité à conserver l’eau dans des feuilles grasses et charnues.

Créer un microclimat particulier au sein de la touffe

Le port en boule crée également à l’intérieur des touffes un microclimat favorable qui affranchit quelque peu ces végétaux des conditions extérieures. Ceci a pu être mis en évidence pour deux types de plantes en boule présentes en haute montagne.

D’abord les xérophytes (du grec xerós, sec, et phutón, plante) épineuses en coussinet, caractéristiques, de la haute montagne méditerranéenne, du Haut Atlas marocain à la Sierra Nevada espagnole.

Ces plantes apparaissent généralement au-dessus de 2 500 mètres, se mélangeant aux derniers arbres imprudents, chênes, genévriers, pins, auxquels ils se substituent quand le climat devient trop sévère pour les arbres. Dans ces environnements, les conditions climatiques sont difficiles, chacune des saisons apportant son lot de contraintes, l’hiver avec son froid et ses fortes gelées qui destructurent le sol et l’été, combinant chaleur et sécheresse.

On observe ainsi une extraordinaire convergence de formes entre ces coussinets denses dont la plupart des organes sont ou bien transformés en épines ou bien munies d’épines à l’extrémité de rameaux, des bractées (feuilles fréquemment colorées qui accompagnent la fleur) ou des feuilles, donnant au végétal l’aspect d’un véritable hérisson.

Ces xérophytes épineuses en coussinet sont pourtant d’origine taxonomique bien diverse puisqu’on y trouve des plantes de la grande famille des légumineuses, c’est-à-dire des fabacées (Cytisus balansae, Erinacea anthyllis, mais aussi de nombreuses astragales), des plantes appartenant à la famille des crucifères, la famille des choux et de la moutarde, aujourd’hui appelée les brassicacées (Hormatophylla spinosa ou Vella mairei), voire des végétaux de la famille des carottes, appelée apiacées (Bupleurum spinosum) ou encore des caryophyllacées, de la même famille que les œillets (Arenaria pungens), drapant alors les versants de taches colorées très diverses.

Mais il faut pénétrer à l’intérieur de ces boules qui parsèment le paysage pour comprendre un de leur principal atout. À 3 000 m d’altitude, au mois de juillet, période de sécheresse extrême, la température à 14 heures au sein d’une touffe de xérophyte épineuse en coussinet était ainsi de seulement 18 °C alors qu’elle atteignait 35 °C entre les touffes. De même, l’humidité relative était de 70-80 % au sein du coussinet pour seulement moins de 30 % à l’extérieur.

De même, dans le domaine alpin jusqu’en Alaska, où la contrainte est essentiellement le froid, une caryophyllacée, le silène acaule (Silene acaulis) élabore des coussinets hémisphériques particulièrement denses pouvant atteindre plus d’un mètre de diamètre et un âge supérieur à 300 ans.

Au sein d’un coussinet de ce silène acaule des environs du col du Galibier (à 2 500 m), entre 12 heures et 15 heures, la température était de 10 à 15 °C plus élevée que celle de l’air ambiant !

La forme en boule permet d’optimiser de captation des rayons solaires et le coussinet fonctionne alors comme un piège à chaleur particulièrement intéressant pendant ces périodes froides.

Élaborer et protéger le sol sous les touffes

Les coussinets hémisphériques plaqués contre le sol sont également de véritables pièges pour les sables fins et les limons soulevés par l’érosion et transportés par le vent. L’apport de matière organique directement sous la touffe suite à la décomposition des tissus morts de la plante, combiné au piégeage de ces particules minérales fines, fait que la plante élabore son propre sol sous son couvert.

Ceci est particulièrement vrai pour les euphorbes cactiformes des régions arides du Maroc, un autre type de plante en boule que le chimiste et botaniste René-Maurice Gattefossé en 1931 comparait à des « tortues d’un vert glauque ». Ce sont les euphorbes résinifères (Euphorbia resinifera) du piémont de l’Atlas, mais aussi les bien nommées euphorbes oursins (Euphorbia echinus) de la région littorale du Souss. Toutes munies d’épines très vulnérantes, elles renferment de plus dans leurs rameaux un latex abondant largement utilisé en médecine populaire, malgré son caractère irritant et toxique. Le miel provenant des fleurs de ces espèces, le fameux miel de Daghmous – du nom local de ces euphorbes – est aussi particulièrement réputé.

Sous des pieds d’euphorbes cactiformes, le sol est beaucoup plus développé, plus riche en éléments minéraux, donc en nutriments, et plus humide qu’entre les touffes. La matière organique y est plus importante, augmentant notamment la capacité de rétention en eau de ce sol. En retour, ce sol se trouve protégé par la touffe elle-même, tant au niveau de l’évaporation de l’eau que de l’érosion. Enfin, une biodiversité particulière, notamment représentée par la mésofaune (acariens, collemboles…), se retrouve plus abondante dans le sol sous les touffes, jouant un rôle important dans le recyclage de la matière organique.

Étaler la floraison et optimiser la pollinisation

La floraison des touffes hémisphériques se réalise progressivement, débute par la face la mieux exposée au soleil, pour concerner ensuite tout le coussin, s’étalant ainsi sur plusieurs semaines. Cela génère un double avantage. Cela permet d’abord une floraison moins sensible à des accidents météorologiques brutaux, tels que des fortes gelées tardives. Cela génère également une amplitude temporelle plus grande pour permettre aux pollinisateurs d’assurer leur rôle dans la reproduction.

Favoriser et abriter la biodiversité

Le microclimat particulier existant au sein des touffes hémisphériques va en faire un milieu de vie particulièrement favorable à de nombreux organismes, notamment des insectes, mais aussi des microorganismes, en leur permettant d’échapper à différents stress. Ainsi les touffes de xérophytes épineuses en coussinet abritent souvent des colonies importantes de coccinelles.

Cette biodiversité constitue un élément essentiel du fonctionnement de ces milieux, à la fois pour ce qui concerne par exemple la pollinisation, mais aussi plus généralement les cycles biogéochimiques. Un véritable microécosystème se met ainsi en place dans la touffe, qui va dès lors fonctionner d’une manière quelque peu autonome.

Le changement climatique va-t-il favoriser les plantes en coussinet ?

Dans le domaine méditerranéen, voire saharien, le changement climatique se manifeste notamment par des périodes de sécheresse plus fréquentes et plus intenses. Ceci nécessite des adaptations des végétaux de plus en plus élaborées. Les végétaux en coussinet dense pourraient-ils ainsi « profiter » de ces changements rapides ?

Dans des milieux sahariens arides, le spectaculaire « chou-fleur de Bou Hamama » (Fredolia aretoides, amarantacées), remarquable endémique des steppes désertiques du Sahara occidental, en port en coussinet très dense et aux feuilles imbriquées semble aujourd’hui s’étendre spectaculairement vers le nord, en pénétrant profondément dans des vallées, en liaison avec la désertification des franges nord-sahariennes liée notamment à l’aridification croissante. Cette espèce peut ainsi dans tout ce secteur biogéographique constituer un bon indicateur des changements environnementaux.

Dans les milieux froids, par contre, où l’augmentation de la température constitue la tendance majeure, on observe des migrations d’espèces en altitude. Des espèces en coussinet arctico-alpines, telles que le silène acaule, vont sans doute de moins en moins trouver leur place dans des environnements de montagne rendus moins contraignants par l’augmentation de température.

Dans tous les cas, il sera important de suivre la dynamique progressive ou régressive de ce type biologique particulier dont les stratégies adaptatives apparaissent aujourd’hui particulièrement en phase avec l’évolution du climat, notamment en région méditerranéenne.

Thierry Gauquelin ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.

– ref. Pourquoi les végétaux des milieux extrêmes sont-ils souvent en forme de boule ? – https://theconversation.com/pourquoi-les-vegetaux-des-milieux-extremes-sont-ils-souvent-en-forme-de-boule-275452