Archives pour la catégorie Articles documentaires

Expérimentations scientifiques sur le genre Sarracenia

Bonjour à toutes et à tous,

 

Il y a environ deux semaines, un chercheur est venu tout spécialement de Tours pendant plusieurs jours afin de faire des expériences scientifiques sur les Sarracenia de la collection PhagoPhytos à Chambéry en Savoie.

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Image 1 – S. Pincebourde (CNRS) à droite et moi-même à gauche

 

Ce genre de plantes carnivores est particulièrement sous étudié alors que les feuilles sont profondément modifiées afin d’attirer, de capturer et de digérer des insectes. Nous nous sommes alors posés les questions suivantes :

  • Quelles sont les conditions abiotiques (températures principalement) des différentes parties du piège à savoir : zone de digestion, zone cireuse, opercule et extérieur du piège ? Les températures internes sont-elles différentes de celles à l’extérieur ? Cela peut-il jouer un rôle dans l’attraction ou la digestion des proies ?
  • Comment ces feuilles photosynthétisent-elles ? Certaines parties sont-elles exclusivement réservées à la photosynthèse et d’autres au piégeage ?
  • Les conditions abiotiques et la génétique des plantes permettent-elles d’expliquer l’efficacité de la digestion ? Les pièges doivent-ils être stimulés pour produire des enzymes digestives ou le font-ils en continu ?
  • Comment varie le spectre d’absorption des pièges en fonction de leur coloration ?

 

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Image 2 – Pour chacune des expériences, nous avons choisi un large panel de forme et de coloration allant de vert pomme à rouge pourpre en passant par le blanc.

Des mesures de températures

Nous avons tout d’abord mesuré la température au niveau du liquide digestif en continu sur environ 40 pièges divers et variés. Les plantes étaient toutes situées dans la même partie de la serre afin de ne pas biaiser les résultats. De plus, 3 fois par jour, nous mesurions la température au niveau de la zone cireuse et nous prenions des images thermiques de l’extérieur du piège et de l’opercule. Enfin, des sondes disposées dans la serre ainsi qu’à l’extérieur de celle-ci ont pris la température environnante de manière continue.

Nous avons récolté un nombre très importants de données qu’il faudra traiter et analyser pour dire s’il y a réellement une différence entre la température extérieure et intérieure des pièges. Néanmoins, les premiers résultats semblent montrer qu’il fait en moyenne plus chaud à l’intérieur des pièges qu’à l’extérieur, la partie la plus chaude étant le fond du piège au niveau de la zone de digestion. De plus, les plantes rouges semblaient plus chaudes que celles qui étaient vertes.

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Images 3 et 4 – les sondes de températures utilisées

Si ces résultats sont avérés, nous pouvons nous demander quelle est la température optimale pour la digestion des proies, et s’il y a une raison particulièrement pour que l’intérieur des pièges soit plus chaud que l’extérieur. Cela pourrait permettre de mieux attirer les insectes en dégageant de la chaleur ou en émettant les molécules volatiles odorantes plus efficacement.

 

Une photosynthèse particulière ?

Chez les Sarracenia, le limbe de la feuille (organe normalement plat et photosynthétique) est l’opercule et le tube est en fait le pétiole (partie normalement rigide liant le limbe à la tige). Nous avons donc étudié l’activité photosynthétique des opercules de différentes espèces aux colories variées. Sans grande surprise, nous avons remarqué que les opercules verts (pure ou veiné) photosynthétisent plus que ceux de couleur rouge, eux-même photosynthétisant plus que les opercules blancs (S. leucophylla) qui sont proches de 0.

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Image 5 – Une grosse machine mesurant l’activité photosynthétique des plantes.

Néanmoins, nous avons poursuivi l’étude aux tubes mais aussi aux phyllodes et aux ailes, cette partie feuillue du tube. Surprise, alors que les tubes ne semblent pas photosynthétiser beaucoup (tout comme les opercules dont la valeur étaient globalement basse), les ailes et les phyllodes avaient une activité photosynthétique jusqu’à 2 fois plus importantes.

Ces résultats restent à confirmer mais cela expliquerait les différents développements des pièges : chez certaines espèces, ils sont d’abord ailés puis bien formés (S. leucophylla, alata), chez d’autres, c’est l’inverse (S. flava, oreophila). Cela pourrait provenir de la priorité accordée par la plante à la photosynthèse (pièges ailés qui capturent peu de proies mais font de la photosynthèse) ou à la carnivorie (pièges bien formés mais peu photosynthétiques). Cela pourrait même être lié à la qualité du sol : s’il est « riche » en nutriments, la plante va plutôt faire de la photosynthèse, mais s’il est pauvre, la plante va favoriser la carnivorie. Tant de nouvelles questions en perspective !

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Images 6, 7 et 8 – Mesure de la photosynthèse

Quid de la digestion et de l’absoption UV ?

Pour mesurer la digestion des plantes, nous les avons nourries avec des larves de drosophile. Nous avons récupéré ces larves après deux jours et je récupérerai le reste après deux semaines et deux mois pour voir la vitesse et l’efficacité de digestion en fonction de la taille des pièges, de leur forme, leur couleur et de l’espèce.

J’avais bouché certains des pièges avant l’expérience afin de les laisser vierges jusqu’à l’ajout de proies. L’idée est de savoir s’ils ont besoin d’être stimulé pour produire des enzymes digestives. Dans ce cas, les pièges qui n’étaient pas bouchés (avec donc potentiellement quelques proies à l’intérieur) devraient digérer plus rapidement les larves car les enzymes sont déjà présentes dans le tube.

Concernant l’absorption lumineux, nous avons remarqué une nette différence, prévisible, entre les plantes vertes et rouges. Néanmoins, certaines plantes particulièrement pourpres semblaient absorber beaucoup dans l’Ultra Violet (UV) qui est une longueur d’onde connue pour être vue par… les insectes ! Les plantes aux pièges rouges foncés ont donc une activité photosynthétique moindre que celles aux pièges verts, mais pourraient capturer plus d’insectes en rayonnant dans l’UV.

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Image 9 – Ce tube est si foncé que les veines apparaissent presque bleu… Et pour cause, cette plante rayonne dans l’ultra violet (Sarracenia flava var rubricorpora).

 

Beaucoup de données et beaucoup de questions sans réponse, pour l’instant. L’analyse de toutes les données va prendre du temps et nous espérons à terme pouvoir mettre en lumière certains procédés physiologiques des plantes carnivores, les sacrifices et coûts qu’engendre la carnivorie dans le règne végétal.

 

Affaire à suivre donc…

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Changement climatique : retour sur l’année 2016

Bonjour,

Tout d’abord, je vous souhaite à toutes & à tous une bonne et heureuse année 2017, en espérant qu’elle soit meilleure que 2016 et ce, à tout point de vue. Attardons-nous un instant sur le climat de cette année et tentons de voir quels sont les indices qui tendraient à montrer que cette fois-ci, le changement climatique est véritablement amorcé.

Il est toujours difficile de sensibiliser les gens au changement climatique sans déformer la réalité en mettant le moindre changement de météo sur son dos. Des événements extrêmes arriveront toujours localement, avec ou sans « réchauffement climatique ». Néanmoins, lorsque l’on regarde les tendances générales à l’échelle mondiale de ces dernières années il faut se rendre à l’évidence : 1) rien n’est lié au hasard de la météo mais bien aux changements globaux et 2) ce n’est pas naturel mais bien de la faute de l’homme.

Figure 1 – Anomalies de températures en 2016. Le changement climatique est un phénomène complexe qui peut entraîner un rafraîchissement par endroit (en bleu) ou un réchauffement (jaune jusqu’à noir). Source : NCEP-NCAR

 

L’année dernière, j’avais déjà publié un article intitulé « un rapide topo des preuves et conséquences du changement climatique » à la suite du mois de Décembre 2015, particulièrement chaud. Durant cet article, nous avons vu que 2015 était l’année la plus chaude jamais enregistrée avec +1,3°C en comparaison des températures pré-industrielles, et en quoi cela était dangereux pour la planète et surtout, pour nous. Néanmoins, 2015 était aussi une année sous l’emprise du phénomène climatique El Niño particulièrement puissant (si ce n’est le plus important jamais observé) qui a la réputation de chambouler un peu le climat. Un an plus tard, aujourd’hui, ce phénomène et ses conséquences sont terminés, mais au niveau climatique, où en sommes-nous ?

 

Températures

Faisons tout d’abord un petit topo sur les températures. Lors de l’article que j’avais écrit l’an passé, concernant le bilan de l’année 2015, nous avions commenté les figures ci-dessous, montrant que 2015 était l’année la plus chaude jamais enregistrée, et de loin, peu importe la référence.

Figure 2 – Écart de température annuelle en 2015 par rapport à la période 1981-2010. Source : JMA
Figure 3 – Écart de température annuelle par rapport à l’ère pré-industrielle (1880-1899). Source : NASA-GISS

 

La COP21 qui a eu lieu l’année dernière prévoyait de limiter le réchauffement climatique en-dessous des +2°C par rapport à l’ère pré-industrielle, nous en étions déjà à +1,32°C. Les résultats viennent de tomber concernant l’année 2016, et deveniez quoi, c’est encore pire ! C’est comme si le phénomène s’emballait, et il y a de quoi s’inquiéter.

Anomalies de température par rapport à la moyenne 1981-2010. Source : NCEP-NCAR.
Figure 4 – Écart de température annuelle en 2016 par rapport à la période 1981-2010. Source : NCEP-NCAR.

 

L’année 2016 figure en tête de liste, et de loin sachant que l’écart est presque 2 fois plus important que la troisième place du podium ! Durant l’année 2016, les mois de Janvier à Septembre ont été les mois les plus chauds jamais enregistrés depuis 1880 et ceux d’Octobre à Décembre ont été les seconds, après ceux de 2015. Cela signifie que d’Octobre 2015 à Septembre 2016, nous avons historiquement battu tous les records de chaleurs jamais enregistré (donc 12 fois de suite), puis de Septembre 2016 à aujourd’hui, nous les avons secondé. Nous regardons ici les températures sur l’ensemble de la planète et pas seulement en France ou en Europe. Ces chiffres sont une preuve solide des changements globaux et donc du réchauffement.

 

Les pôles vont mal, et nous aussi

Ces températures anormalement chaudes ont d’autres conséquences. Il est scientifiquement prouvé que le réchauffement climatique affecte (et affectera) plus violemment les régions polaires et montagneuses. Nous pouvons déjà observer ce phénomène en Arctique, la calotte polaire de l’hémisphère Nord. Durant l’hiver 2016, la température a été en moyenne 2 à 3°C plus élevée que la période de référence (1961-1990) et des écarts de +8°C voire +11°C ont été enregistré en moyenne mensuel ! De même cet automne, les anomalies étaient autours de +6 à +8°C en moyenne avec des records journaliers autours de +14°C. C’est comme s’il faisait en ce moment une vingtaine de degrés au Nord de la France.

Figure 5 – Surface de glace moyenne en Arctique au mois de Novembre.
Figure 6 – Surface de glace moyenne en Antarctique cette fois, toujours au mois de Novembre.

 

Ces températures incroyablement chaudes sur toute la planète ont des conséquences direct sur la fonte des glaciers. Comme vous pouvez le constater, l’Antarctique (pôle sud) va mal. Ces dernières années, et plus particulièrement ces derniers jours, une faille gigantesque s’est creusée dans un glacier qui devrait, à tout moment, céder et créer un des plus gros Iceberg jamais observé. Et quand je dis gros, il fera environ les 2/3 de la taille de la Corse, soit plus de 5 000km². Son détachement de l’Antarctique et ses conséquences auront pour effet d’élever le niveau de la mer de 10cm très rapidement, soit environ 2 fois plus que l’augmentation de ces 20 dernières années (6cm) ! Du côté de l’Arctique (pôle Nord), les températures chaudes ont entraîné une fonte record de la glace et une des plus faible reconstruction de la glace à l’automne 2016. En gros, ce qui a fondu ne s’est pas ou peu reformé.

Figure 7 – L’immense fracture de la glace en Antarctique. Elle atteint aujourd’hui une longueur de plus de 100km. Source NASA
Figure 8 – Progression de la fracture de la glace ces dernières années. Nous voyons clairement que le phénomène s’accélère. Source :  MIDAS project

 

Mais pourquoi est-ce si important de garder de la glace au niveau des pôles de la planète ? Tout d’abord, et vous en avez probablement entendu parlé, la fonte des glaces va entraîner une augmentation du niveau de la mer d’environ 1m d’ici à la fin du siècle noyant potentiellement des centaines de millions d’habitants (en Asie notamment) qu’il faudra reloger. Mais ce n’est pas tout, la glace, très froide et très blanche, agit comme un bouclier contre le réchauffement climatique en revoyant la chaleur du soleil, c’est le principe d’Albédo. En disparaissant, elle est remplacée par des étendues d’eau bleu foncé qui, au contraire, absorbe la chaleur et favorise un réchauffement ambiant. En effet, si vous disposer deux cailloux en plein soleil, l’un blanc, l’autre noir, vous verrez que le caillou noir chauffe très rapidement. Cela accélère donc d’autant plus la fonte de la glace, ce qui baisse l’albédo, ce qui favorise le réchauffement etc. C’est un véritable cercle vicieux !

Cette vidéo vous permet de vous rendre compte de la vitesse à laquelle les glaciers du Groenland sont en train de fondre, et c’est terrifiant.

Une autre conséquence : la sécheresse

Le changement climatique ne va pas uniquement augmenter les températures moyennes sur toute la surface du globe, il va aussi changer les régimes de précipitations. Malheureusement, le système climatique étant très complexe, les scientifiques ont encore du mal à comprendre exactement comment et dans quelles mesures ils vont changer. En revanche un point semble vérifié : il y aura plus d’événement « catastrophique » à savoir des pluies diluviennes ou des sécheresses prolongées, notamment dans les milieux déjà aride ou en voie de désertification.

Au cœur de l’Altiplano  bolivien, les habitants de la ville de La Paz se sont par exemple retrouvé sans eau en Novembre 2016, ce qui a poussé le gouvernement a déclarer un état d’urgence sécheresse (toujours en vigueur en Janvier 2017) et à limiter la disponibilité en eau pour ses habitants à quelques jours par semaines puis quelques heures uniquement ! La ville de La Paz/El Alto regroupe tout de même 2,5 millions d’habitants et s’étend sur une surface faisant 11 fois la taille de la ville de Lyon ! La cause de ce manque d’eau ? Il ne pleut plus ou de plus en plus tard dans la saison des pluies ce qui a complètement asséché les réserves d’eau. De plus, les glaciers qui fournissaient de l’eau pendant la saison sèche ont quasiment disparu.

 

Mais il n’y a pas que dans des contrées exotiques que le changement climatique se fait sentir. En France, la majorité des régions ont vécu le mois de Décembre le plus sec et le plus ensoleillé depuis le début des relevés. C’est notamment le cas en Savoie où il n’est pas tombé une seule goutte de pluie (et de neige, une première) et qu’il a fait grand soleil 30 jours sur 31, le précédent record étant en 2015 avec environ 25 jours d’ensoleillement (source : météo France).

 

Quid du futur ?

Alors que nous étions dans la bonne voie avec le franc succès de la COP21 et notamment le développement des énergies renouvelables dans les pays nordiques ou en Inde, l’investiture d’un climatosceptique à la tête de la plus grande puissance mondiale pose un sérieux problème. En effet, les objectifs de la COP21, à savoir rester sous la barre des +2°C d’ici à 2100 (ça paraît mal engagé mais soit), ne sont réalisables que si tous les pays s’accordent pour baisser leurs émissions de CO2 (et donc perdre de l’argent). Si un des pays les plus importants refusent de jouer le jeux, les autres ne s’y risqueront pas !

J’espère ne pas avoir à réécrire un article comme celui-ci l’année prochaine, en effet, l’année 2017 devrait être un peu moins chaude et alarmante que les deux précédentes car nous entrons dans un phénomène La Niña qui refroidit généralement le climat planétaire. Enfin, si vous voulez faire quelque chose à votre échelle, n’oubliez pas que cette année, nous votons ! Alors tâchez de vous renseigner sur les programmes d’écologie des différents candidats.

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Figure 9 – Glacier des Evettes en Septembre 2016

Figure 10 – Glacier des Evettes en 1928. Il a reculé de plusieurs centaines de mètre (source : decidela.net)

 

 

Enjoy !

Retour sur les sites naturelles des Pinguicula vulgaris à 7 pétales

Il y a environ un an, je m’étais rendu sur deux sites que je connais afin d’y vérifier le bon développement de deux petites et fragiles populations de Pinguicula vulgaris f bicolor. J’ai été particulièrement surpris lorsque j’ai vu que la majorité des fleurs des deux populations étaient mutées et ne comportaient non pas 5 mais 7 pétales ! Nous en avions parlé ici :
https://phagophytos.com/2015/07/22/deux-etranges-populations-de-pinguicula-vulgaris-f-bicolor-a-7-petales/
Cette année, j’ai choisi de compter exactement toutes les fleurs (mutées ou non) présentes dans les deux populations afin d’avoir des chiffres à l’appuie.
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Dés mon arrivée, je remarque qu’il y a moins de fleurs mutées que l’année passée. Je choisi de classer les fleurs dans deux grandes catégories : normales (5 pétales) et mutées (6, 7, 8 ou + pétales). Voici par exemple deux fleurs mutées.

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Et des fleurs normales.

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Les résultats sont présentées dans le tableau ci-dessous.

Population normale 6 pétales 7 pétales 8 ou + pétales totale mutées

1

19 8 5 2 15

2

17 3 1  0 4

Nous voyons que dans la première population nous retrouvons toujours une forte proportion de fleurs mutées alors que cela semble être un événement plus rare dans la seconde. Nous avions émis l’hypothèse que cette mutation puisse être génétique, aux vues des résultats de cette année, je dirais qu’elle est très probablement due à l’environnement.

En effet, même si dans la première population nous avons environ autant de fleurs mutées que de normales, nous pouvons voir que plus la mutation est importante (c’est-à-dire plus le nombre de pétales en trop est grand) moins elle est fréquente. Si nous avions eu une différence génétique, la distribution de la mutation serait centrée sur 7 pétales, or ici il semble que l’apparition d’un pétale supplémentaire arrive environ 1 fois sur 2, 2 pétales supplémentaires 1 fois sur 4 et ainsi de suite.

Néanmoins, la petite taille de la population et les données que nous avons ne permettent pas de tirer de conclusions quant à l’origine de la variabilité de la fleur (température, humidité, sol, hasard ?). Il serait intéressant de relever par exemple des mesures de pH et de la température au moment de la formation des fleurs dans les deux sites.

Affaire à suivre donc….

 

Pour terminer, quelques photos de Pinguicula vulgaris, aussi rencontrée in-situ.
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Enjoy !