Adaptation des végétaux à la température

En hiver, les animaux se mettent à l'abri du froid, ralentissent leur métabolisme ou entrent en hibernation. Et les plantes ? La vie "fixée" les oblige à s'adapter à leur environnement, et notamment aux conditions climatiques. Les végétaux ont ainsi développé de véritables stratégies pour résister au froid hivernal.

Végétation au ras du sol ou en hauteur ?

L'adaptation des plantes au froid est d'abord liée à leur morphologie, et notamment à leur hauteur. Vous avez sans doute déjà remarqué que la végétation de haute montagne est basse, ramassée sur elle-même ; tandis que celle des zones tropicales est haute et exubérante. Les végétaux sont en effet classés en 6 groupes biologiques :

• Les phanérophytes : plantes vivaces et ligneuses de plus de 30 cm de haut, dont les parties aériennes persistent en toute saison (exemple : tous les arbres, arbustes et les grimpantes ligneuses).
• Les chaméphytes : plantes vivaces et ligneuses de moins de 30 cm de haut. Ce groupe compte surtout des plantes herbacées formant des touffes ou des coussinets comme par exemple le gazon d'Espagne (typiques des zones arides ou de haute altitude), ou des sous-arbrisseaux (thym).
• Les hémicryptophytes : plantes dont les bourgeons se trouvent au ras du sol en hiver, mais qui développent généralement de hautes hampes florales en été (exemple : la pivoine).
• Les cryptophytes : plantes invisibles en hiver, les parties vivantes du végétal étant enfouies dans le sol (ou sous l'eau, dans le cas des plantes aquatiques). Ce groupe compte les plantes bulbeuses, tubéreuses ou rhizomateuses (tulipe, cyclamen, anémones, belle de nuit...).
• Les thérophytes : plantes herbacées qui ne survivent pas à l'hiver (annuelles et bisannuelles). Avant de mourir, elles produisent cependant des graines très résistantes qui germeront dès que les conditions seront favorables (donc au printemps suivant... ou des années plus tard !).
• Les épiphytes : plantes n'ayant pas de racines dans le sol, et poussant sur d'autres plantes (lire notre article sur les plantes épiphytes). Elles sont, en règle générale, peu adaptées au froid ; sous nos climats, les épiphytes sont donc rares (mousses, lichens).

Stratégies anti-froid chez les végétaux

Selon le groupe auquel appartiennent les plantes, les stratégies de résistance au froid hivernal varient. Bien souvent, plusieurs stratégies sont utilisées simultanément par une même plante.

Chez les arbres caducs : chute des feuilles en automne

Si les arbres caducs perdent leurs feuilles en hiver, c'est bien pour résister au froid ! La chute des feuilles leur permet de limiter considérablement leurs besoins en eau durant la période hivernale (le sol étant parfois gelé durant de longues périodes, ce qui rend l'eau inexploitable pour les racines). C'est également un moyen de se défaire d'un organe pour mieux préserver le reste de la plante. En effet, chez les espèces à feuillage caduc, pour maintenir les feuilles vivantes, il faut un flux de sève suffisant ; or, lors des épisodes de gel, l'eau contenue dans la sève circulante se transformerait en cristaux de glace. L'augmentation de volume qui accompagne ce changement d'état ferait éclater les cellules végétales (essayez de congeler un verre plein d'eau : le verre se fend sous la pression de la glace) : celles des feuilles, bien sûr, mais aussi celles du bois, ce qui signerait la mort de l'arbre ou de l'arbuste... Le végétal, en perdant ses feuilles, permet à la sève de redescendre vers les racines, protégeant ainsi le reste des parties aériennes.
Quant aux bourgeons qui donneront, au printemps suivant, les jeunes pousses, ils se couvrent d'écailles protectrices dès l'automne.

>> Lire aussi : Pourquoi les feuilles se colorent en automne

Feuillage marcescent
A noter que chez les espèces à feuillage marcescent, les feuilles jaunissent et sèchent mais elles restent en place tout l'hiver, sur l'arbre (chêne, hêtre, charme...). Elles ne tombent qu'au printemps, lorsque les nouvelles feuilles apparaissent (au moment du débourrement).

Chez les persistants : feuilles coriaces et sombres

Et les persistants, me direz-vous ? Comment font-ils, eux, pour conserver leurs feuilles sans risquer l'éclatement des cellules en cas de gel ? D'abord, leurs feuilles sont souvent plus petites que celles des feuillus caducs (aiguilles des conifères, feuille d'olivier versus feuille de marronnier), moins découpées, et surtout plus épaisses, plus dures, souvent vernissées, et contenant peu d'eau. Ainsi protégées, elles résistent mieux aux températures négatives et elles perdent moins d'eau par transpiration, et peuvent donc se maintenir avec un flux de sève réduit. Car la sève des espèces persistantes, en hiver, s'épaissit (et donc circule moins vite) et se concentre en minéraux (potassium notamment) et en sucres (issus de la photosynthèse). Ces substances dites "à effet osmotique" agissent comme de véritables antigel, et permettent à la sève de ne pas geler... jusqu'à un certain point, variable selon les espèces : ainsi, un laurier rose, quoique persistant, résistera moins bien à des gelées qu'un citronnier, lui-même moins rustique qu'un buis ou un conifère tel que le sapin (à ce propos, il existe aussi des conifères caducs).
Autre facteur : la couleur des feuilles. Les persistants ont rarement des feuilles matures de couleur claire ; elles ont plutôt tendance à foncer avec l'âge (lauriers, aulne, buis, houx...), ce qui leur permet de mieux capter l'énergie solaire sous forme de chaleur.

Bulbes, tubercules, rhizomes : passer l'hiver "au chaud" !

Là, ce n'est pas un scoop : les bulbes et les autres racines tubéreuses permettent à la plante de se réfugier sous terre, à l'abri du froid, dans un organe de réserve où elles stockent de l'énergie (sous forme d'amidon, par exemple), en conservant un (ou plusieurs) bourgeon ou germe qui ne demandera qu'à se développer à toute allure dès que les conditions redeviendront clémentes. Cette stratégie permet aux plantes de résister à des températures très basses : sous terre, même si le sol est gelé, les températures sont largement supérieures à celles de l'air.

Une adaptation progressive au froid... et vice-versa

Les plantes savent s'adapter au froid, mais cette adaptation est progressive : les végétaux ne passent pas en "mode hiver" du jour au lendemain, il leur faut une période de transition entre l'été, période de croissance, et l'hiver, période de repos, pour que le métabolisme se mette à l"heure d'hiver ! Deux signaux principaux indiquent à la plante qu'il est temps de mettre en oeuvre les stratégies anti-froid : le raccourcissement de la durée des jours, associé à la baisse progressive des températures. Si brutalement, au mois de septembre, on exposait les plantes dites rustiques à des -10°C, elles mourraient, alors que cette température en décembre ne leur fait pas peur.
De même, au printemps, les végétaux repassent en mode été de façon progressive, sous l'influence de l'allongement de la durée des jours et la hausse des températures. C'est d'ailleurs pour cela que les gelées tardives sont si préjudiciables aux végétaux : il fait doux, le soleil brille, la plante lève la garde... et succombe au gel inopiné de début mai (les fameux Saints de Glace !), ou y laisse, dans le meilleur des cas, quelques plumes.

>> Lire aussi :

• Plantes de tous les records
• Phytosociologie : comment les plantes se regroupent-elles ?

Un mot sur les voiles d'hivernage et autres protections
Avez-vous remarqué que les voiles d'hivernage sont généralement de couleur claire ? La raison en est simple : outre la nécessité de laisser passer suffisamment de lumière pour que la plante survive, un coloris foncé, en absorbant l'énergie solaire au lieu de la réfléchir, accumulerait de la chaleur autour de la plante pendant la journée. Ce ne serait pas lui rendre service, car celle-ci aurait tendance à penser que le printemps arrive, et elle sortirait de sa "dormance"... de fortes gelées nocturnes lui seraient alors fatales !

Quelle est l'influence de la température sur les végétaux ?

Quelle est l'influence de la température sur la photosynthèse ?

Comment les plantes s'adaptent au changement climatique ?

Comment font les végétaux pour passer l'hiver ?