Pourquoi les feuilles des arbres ont des formes différentes ?

Suivant la théorie de l'évolution, on pourrait imaginer qu'il existe une forme et une taille de feuille optimisée pour favoriser la photosynthèse et la croissance des arbres. Quand on observe la nature, il n'en n'est rien. Le chêne a des feuilles lobées, le châtaignier des feuilles oblongues, et l'acacia des feuilles découpées en folioles. D'où vient cette incroyable complexité ?

Taille des feuilles d’arbre : une conséquence du climat

La forme des feuilles résulte de l'adaptation de chaque espèce à son environnement. Sous un climatclimat sec, la feuille ne doit pas être trop grande, car cela l'expose à la déshydratationdéshydratation. À l'inverse, une forte pluviosité va accroître la taille des feuilles. « Les feuilles de bananier ont pu atteindre une telle taille car ces arbres poussent dans des climats chauds et humides, atteste Ian WrightWright, biologiste à l'université de Macquarie, à Sydney. Il n'existe en principe aucune limite à la taille des feuilles. Tant qu'il y a de l'eau dans le sol, elles continuent à grandir ». Le palmier de Madagascar, ou le raphia royal (Raphia regalis), possède ainsi de gigantesques feuilles peuvent atteindre 25 m de long sur 3 m de large, explique le spécialiste, auteur d'une étude sur la taille des feuilles publiée dans Science.

Les feuilles de palmiers peuvent atteindre des tailles gigantesques. © Jonni Moore, Flickr

Mais alors, pourquoi les feuilles des arbres des zones tempérées, qui risquent en principe moins d'être « brûlées » par le soleilsoleil que dans les zones tropicales, restent-elles de taille modérée ? Selon les chercheurs, ce serait en raison du froid. « Les grandes feuilles ont des couches d'airair immobile plus épaisses et isolantes qui ralentissent leur capacité à tirer de la chaleurchaleur de leur environnement, chaleur nécessaire pour compenser l'énergieénergie perdue durant la nuit », explique Colin Prentice, coauteur de l'étude. Les feuilles plus petites ont également un coût métabolique moins élevé.

Des feuilles échancrées pour faire moins d’ombre

Reste à expliquer la diversité des formes. Là encore, chaque arbre s'adapte au mieux aux conditions dans lesquelles il vit. La forme d'une feuille est donc le résultat complexe d'un compromis entre capter un maximum de lumièrelumière pour la photosynthèse et absorber un maximum de CO₂ à travers les pores de la feuille, ces deux processus entraînant une évaporation de l'eau. Les feuilles recevant beaucoup de lumière ont ainsi tendance à posséder des multiples lobes et contours afin d'évacuer la chaleur.

Certaines feuilles à angle aigu permettent de capter un maximum de lumière le matin, lorsque le soleil est rasant, tout en minimisant l'incidenceincidence de la chaleur lorsque le soleil est son pic en journée. Certaines feuilles incurvées sont même capables de se faire de l'ombre à elles-mêmes !

À l'inverse, les arbres poussant dans des zones ombragées ont tendance à avoir des feuilles plus larges et moins dentelées pour capter au maximum le soleil.

Les feuilles de différents arbres. © nadiinko, Adobe Stock ; traduction et adaptation C.D pour Futura

Un même arbre peut aussi comporter des feuilles de taille et de forme variées : les feuilles supérieures, qui captent beaucoup de lumière, ont tendance à être plus petites et plus lobées afin de faire moins d'ombre aux feuilles de l'étage inférieur. Placés dans des environnements différents, deux arbres d'une même espèce vont également développer des formes de feuilles différentes.

Enfin, la forme des feuilles est aussi influencée par les espèces d'insectesinsectes et de micro-organismesmicro-organismes qu'elle abrite, dont certains sont bénéfiques pour la croissance de l'arbre. La phyllosphère désigne ainsi la surface qu'offre la plante comme habitat pour les micro-organismes

Forme des feuilles : le cas des aiguilles

Chez les conifères, les aiguilles ont une surface d'absorptionabsorption de lumière très réduite. En contrepartie, les aiguilles possèdent une cuticulecuticule épaisse, dure et vernissée, avec des stomatesstomates enfoncés sous la surface, ce qui prévient la perte d'eau par évaporation. Ils sont ainsi capables de résister à des températures très basses et à un climat sec. Comme ils ne perdent pas leurs feuilles à l'instar des arbres à feuilles caduquesfeuilles caduques, ils peuvent également effectuer la photosynthèse tout au long de l'année. Une étude allemande a ainsi montré que les hêtreshêtres, à feuilles larges et ovales, génèrent de la photosynthèse 176 jours par an, contre 260 jours pour les épicéas.