Pourquoi les feuilles changent-elles de couleur en automne ?
L’automne est sans aucun doute la saison des magnifiques paysages colorés, des moments passés à ramasser les feuilles mortes, et bien évidemment, des arbres qui se transforment sous nos yeux ébahis.
A l’automne, les feuilles des arbres se parent de couleurs allant du jaune à l’orange. Quelles sont les causes de ces changements ?
Avant de s'intéresser au jaunissement des feuilles et des frondes des arbres à feuillage caduc, expliquons pourquoi celle-ci sont vertes du printemps à l’été. Cela est dû à la chlorophylle, un pigment abondant dans les feuilles pendant toute leur phase de croissance. Il est impliqué dans la photosynthèse qui transforme l’énergie lumineuse en énergie chimique et finalement en matière organique. La chlorophylle absorbe la lumière du Soleil mais pas complètement : certaines parties du spectre lumineux ne sont pas absorbées notamment et majoritairement la couleur verte qui est réfléchie. D’où l’apparence verte des feuilles.
Avant d’entrer dans les détails du jaunissement des feuilles et de leur chute en automne, il convient de comprendre le cycle de vie des arbres tout au long de l’année. Les arbres sont des organismes vivants qui subissent des variations saisonnières importantes. L’automne marque ainsi la période transitoire entre l’été et l’hiver, durant laquelle les arbres se préparent à affronter les conditions hivernales.
La chlorophylle, une substance verte essentielle
Tout d’abord, comprenez que la couleur verte des feuilles est due à la présence de chlorophylle, un pigment qui joue un rôle crucial dans la photosynthèse. Ce processus complexe permet aux arbres de convertir l’énergie solaire en glucides pour leur croissance. La quantité de chlorophylle fluctue tout au long de l’année, mais l’automne est la période où elle disparaît progressivement, laissant place à d’autres pigments.
- La chlorophylle masque la présence d’autres pigments
- Les pigments caroténoïdes et anthocyanes émergent à l’automne
Caroténoïdes et anthocyanes : des pigments colorés qui révèlent l’automne
Avec la dégradation de la chlorophylle, d’autres pigments présents dans les feuilles prennent enfin le « devant de la scène ». Les caroténoïdes, responsables des nuances jaunes et oranges, et les anthocyanes, en charge des teintes rouges, se révèlent pour donner les belles couleurs automnales que nous aimons tous observer. Sachant que chaque arbre présente une concentration différente de ces pigments, la variété des couleurs est donc une affaire de chimie interne et de composition propre à chaque espèce.
Le changement de couleurs des feuilles est un spectacle qui émerveille les petits et les grands. Certaines deviennent orangées ou rouge carmin. D'autres encore comme le célèbre ginkgo biloba arborent magnifique jaune or. Il s'agit d'un phénomène naturel qui précède la chute des feuilles.
Ensuite, les végétaux vont entrer dans une phase où ils vont réduire leur perte énergétique en vue de l'hiver. Les feuilles ne seront plus alimentées, et finiront par dépérir puis tomber. C'est la sénescence ! Les branches et le tronc, protégés par l’écorce, seront mieux armés pour combattre le froid. C’est pourquoi ils restent en place.
Quid des plantes sempervirentes ?
Une plante sempervirente est une plante qui garde ses feuilles toute l'année. Le chêne vert, le houx, le lierre ou le viorne tin... Elles sont plus résistantes grâce à leur sève et à une fine pellicule de cire qui recouvre leurs feuilles, limitant ainsi la perte d'eau et les permettant de mieux affronter le froid. Ainsi, elles malgré le temps d'ensoleillement réduit en hiver, elles peuvent continuer à faire de la photosynthèse !
Il faut savoir avant tout que les feuilles tiennent leur couleur verte d’un pigment, la chlorophylle. La chlorophylle fonctionne comme un panneau solaire. Elle absorbe l'énergie lumineuse du soleil qu'elle transforme en énergie chimique pour alimenter les plantes : c'est la photosynthèse !
En automne, le temps d'ensoleillement se réduit et les températures baissent. Les feuilles sont moins alimentées. La chlorophylle présente dans les feuilles se réduit peu à peu puis disparaît, laissant place à d'autres pigments tels que la carotène (orangée), l'anthocyane (rouge bordeaux) et la xanthophylle (jaune).
Le processus de sénescence : une préparation à l’hiver pour les arbres
Le jaunissement des feuilles n’est pas seulement une question d’esthétique, il s’agit d’un processus biologique appelé sénescence. Dans ce phénomène, les cellules des feuilles vieillissent progressivement, entraînant successivement leur décoloration, leur dessèchement et finalement leur chute. Cette étape est cruciale pour permettre aux arbres de bien préparer leurs réserves de nutriments et d’énergie pour l’hiver à venir.
Lorsque l'automne s'installe, la nature se métamorphose et les arbres se parent de couleurs orangées et chatoyantes, transformant les forêts en une grande toile multicolore. Ce phénomène a de quoi intriguer et l'on peut se demander pourquoi les feuilles des arbres passent du vert au jaune, rouge ou marron. Cela est principalement dû à la disparition de la chlorophylle, ce pigment vert que l'on retrouve dans les cellules des feuilles. Les feuilles en possèdent abondamment au printemps et en été, surtout pendant leur phase de croissance. C'est ce pigment qui est impliqué dans la photosynthèse et qui permet aux arbres d'absorber la lumière. Mais à l'arrivée de l'automne, la quantité de lumière diminue puisque les journées raccourcissent. Résultat : les arbres ne reçoivent plus autant de lumière et, comme l'explique le Muséum d'histoire naturelle, "ils ralentissent alors leur métabolisme et effectuent de moins en moins la photosynthèse". Les arbres, eux, récupèrent l'azote et le magnésium contenus dans leurs feuilles afin de les stocker dans les racines. Pour se préparer doucement à l'hiver, les arbres synthétisent de l'éthylène qui va déclencher la fabrication d'un bouchon de liège à la base des feuilles. Pourquoi ? Pour bloquer l'arrivée de la sève. Cette dernière ne monte plus, les feuilles meurent et tombent. C'est le phénomène de la sénescence.
Durant ce processus, la chlorophylle est détruite et laisse place à d'autres pigments. Les caroténoïdes (que l'on retrouve aussi dans les carottes), présents dans les feuilles, mais masqués par la chlorophylle, apparaissent et donnent cette couleur jaune-orange. Les anthocyanes (que l'on trouve aussi dans les fruits rouges), qui procurent des couleurs rouges et orangées aux feuilles, servent à protéger les arbres du froid et de la lumière. Les feuilles accumulent aussi des tanins qui brunissent au contact de l'air. Enfin, parfois, les arbres possèdent à la fois des carotènes et des xanthophylles (antioxydants), ce qui donne la couleur orange aux feuilles. "À la mort de la feuille, les tanins s'oxydent et donnent la couleur brune des feuilles mortes. Mais juste avant, pour le plus grand plaisir des yeux, les arbres s'ornent d'un camaïeu jaune orangé", précise le site du Muséum d'histoires naturelles. Selon la luminosité et la variation des proportions des pigments contenus dans les arbres et les plantes, les feuilles prendront tantôt un rouge flamboyant (comme l'érable) ou jaune (comme l'orme, le frêne ou le noisetier), ou orange (le hêtre ou le charme).
Et si les feuilles des arbres tombent, c'est pour une bonne raison : permettre à l'arbre lui-même d'affronter l'hiver. Par la même occasion, cela détruit les champignons et insectes qui pourraient faire des dégâts. Et ces feuilles mortes sont particulièrement utiles pour nourrir le sol et les micro-organismes.
Dégradation de la chlorophylle
A l’automne, quand les températures baissent et que la luminosité diminue, les arbres commencent à se préparer à l’hiver et à la venue du froid. L’une de leur stratégie est de diminuer leur surface exposée au froid et donc de perdre leurs feuilles qui constituent leur plus grande surface d’échange avec l’extérieur. Les arbres réagissent aux stimuli automnaux en synthétisant de l’éthylène, cette molécule va à son tour déclencher la fabrication d’un bouchon de liège à la base des feuilles qui bloque l’arrivée de la sève ce qui provoque la sénescence et la mort de la feuille qui finira par tomber.
Les caroténoïdes colorent les feuilles en jaune
Pendant la sénescence, la chlorophylle commence à se dégrader et donc la couleur verte n’est plus majoritairement réfléchie par ce pigment. C’est alors que d’autres pigments qui étaient présents dans la feuille mais masqués par l’abondance de chlorophylle commencent à apparaître. Il s’agit principalement de caroténoïdes (trouvés dans les carottes comme leur nom l’indique) qui colorent les feuilles en jaune-orange et d’anthocyanes (présents dans les fruits rouges) qui eux procurent des couleurs variant du rouge orangé au bleu pourpre. Selon la luminosité et la variation des proportions de ces composés, les feuilles d’automne prendront une teinte plutôt qu’une autre jusqu’à ce qu'elles finissent par mourir et devenir complètement brunes, la dernière étape avant leur chute et l’hiver.
La chute des feuilles : une étape essentielle et inévitable
Leur chute éventuelle n’est pas à percevoir comme un signe de mauvaise santé de l’arbre, au contraire. Les arbres caducs, en perdant leurs feuilles, se protègent des conditions hivernales difficiles : ils évitent ainsi la déshydratation, les dommages causés par le poids de la neige ou encore l’accumulation de parasites. Une fois tombées, les feuilles peuvent également enrichir le sol en nutriments et en humus en se décomposant.
Des exceptions à la règle : les arbres à feuillage persistant
Si la majorité des arbres caducs perdent leur feuillage à l’automne, il faut garder en tête que certains arbres et arbustes font exception. On dit d’eux qu’ils sont persistants, car leurs feuilles ne tombent pas en automne et restent sur l’arbre toute l’année. Ces espèces bien particulières ont développé des stratégies différentes pour faire face aux conditions hivernales, comme des feuilles coriaces et résistantes au froid.
En somme, le mystère de l’automne s’éclaircit, la période de l’année où les arbres se parent de mille feux jaune, orange et rouge résulte du processus naturel de la sénescence. Ce phénomène inévitable permet aux arbres de se préparer aux rigueurs de l’hiver et de renouveler leur cycle de vie annuel.