Le mouvement de l'eau dans les arbres


Dimanche 6 Janvier 2019


L’eau, aspirée par les racines dans le sol, est transportée vers les branches et les feuilles par le bois du tronc de l’arbre. Ce bois est constitué de vaisseaux formés par la paroi squelettique d’anciennes cellules allongées en prolongation les unes des autres, qui une fois mortes se sont vidées de leur contenu. La jonction de deux cellules du tuyau est libre chez les angiospermes ou garde la membrane primaire de la paroi squelettique cellulaire chez les gymnospermes, la paroi secondaire étant partiellement évidée pour former des trous on parle de tubes criblés.

La montée de la sève brute (celle qui est puisée dans le sol par les racines) doit se faire à l’encontre de plusieurs obstacles physiques : la force de gravité, les forces de friction le long des parois des vaisseaux, enfin le franchissement de la membrane primaire des tubes criblés des gymnospermes. La force de gravité est contrebalancée dans les 10 premiers mètres par la pression atmosphérique, en effet la pression de 1 atmosphère permet de faire monter dans un tube très fin une colonne d’eau jusqu’à 10 mètres environ. Mais au-delà que va-t-il se passer pour un arbre qui peut atteindre ou dépasser 30 mètres ?

L’explication de ce processus n’est pas encore entièrement satisfaisante ; il intervient à la fois la cohésion de l’eau dans les vaisseaux du bois et la transpiration au niveau des stomates foliaires.

Au niveau de la plantule la montée de la sève jusqu’aux feuilles ne pose aucun problème d’interprétation car la prise d’eau au niveau des racines crée une pression osmotique très importante qui fera face, sans difficultés, à la force de gravité qui s’exerce sur la sève présente dans les vaisseaux ; cependant à mesure que l’arbuste croît, l’effet de la pression racinaire s’atténue dans la tige et doit être secondée par une force de succion au niveau des feuilles.

Le parenchyme foliaire est constitué de cellules laissant des espaces libres qui contiennent de l’air humide. Au niveau des stomates, lorsqu’ils s’ouvrent, va se produire une évaporation qui appauvrit en eau l’air humide des cavités du parenchyme foliaire ; les cellules compensent cette perte d’eau mais leur pression osmotique s’accroît et il s’établit un gradient qui va des cellules de la feuilles jusqu’au pétiole et donc jusqu’aux faisceaux du bois. Cette nouvelle force tire vers le haut la colonne de sève et contribue ainsi à son ascension. C’est comme si on aspirait une boisson à l’aide d’une paille.

Enfin ceci n’est possible que si les forces qui agissent en attraction n’entraînent une rupture de la colonne de sève, il faut donc qu’il existe une force qui unit entr’elles des molécules d’eau voisines. Ces forces dites de cohésion, sont des liaisons hydrogènes. La rupture de la colonne de sève entraîne l’incapacité définitive du vaisseau du bois qui la contient à retrouver son activité conductrice ; si de nombreux vaisseaux d’un arbre sont endommagés sa vitalité est fortement affectée une telle situation peut intervenir à la suite d’une longue période de sècheresse.       

Les déforestations où en sommes nous?


Mercredi 5 Décembre 2018


Les arbres jouent un rôle majeur dans la photosynthèse qui prélève le CO2 de l’air et le stocke dans le bois, fournit de l’oxygène nécessaire à la respiration, enfin fabrique des sucres sources d’énergie chimique dont a besoin tout le monde vivant. Ainsi lorsque la déforestation touche la forêt Amazonienne on parle de la destruction de notre « poumon vert ». En réalité on a peu de données sur ce sujet fondamental. Nous allons donc parler des différents types de déforestations, de leur part respective et de leur localisation à partir de données satellitaires (Sentinel 2 de l’ESA) analysées par des chercheurs*  de 2001 à 2015.

Cette étude s’est étalée sur 15 années ; elle a classifié près de 5000 échantillons d’images satellitaires. Grâce à sa durée elle a permis de prédire les causes  des perturbations de la forêt sur tout un réseau de cellules de 100 km2 autour de la terre depuis l’an 2000. Cinq catégories de perturbations dominantes ont été définies : 
1) déforestation par commodité : la forêt ou le couvert buissonnant sont affectés, sur le long terme, à une destination non forestière qui peut-être agricole (notamment des plantations de palmier à huile), minière ou à des infrastructures énergétiques ;
2) déforestation temporaire : une petite surface forestière est transformée temporairement pour la production vivrière ;
3) sylviculture : la forêt est traitée comme un moyen de production après une coupe on pourvoit à sa reconstitution;
4) incendie ;
5) urbanisation.

Durant cette période, la déforestation par commodité (celle qui élimine la forêt et la remplace par une activité utile à l’homme) représente 27 % de tout ce qui peut perturber le couvert forestier mondial. Elle correspond à 5 millions d’hectares de forêt par an et son niveau n’a que peu varié pendant les 15 années de l’étude. Les zones affectées par ces déforestations sont l’Amérique du sud (forêt Amazonienne), l’Asie du Sud Est (Indonésie, Thaïlande) où la forêt primitive est souvent remplacée par le palmier à huile.
La sylviculture représente 26 % des perturbations forestières ; les coupes d’arbres sont programmées et l’espace libéré sera, soit replanté en forêt, soit la forêt se reconstituera naturellement (cas notamment des taillis). La sylviculture concerne les forêts tempérées et boréales elle fournit le bois pour l’industrie et le chauffage.
La déforestation temporaire suivie d’une culture vivrière puis retour à la forêt, représente 24% des déforestations ; Elle se pratique en zone tropicale par des populations villageoises traditionnelles.
Les incendies sont importants en Amérique du Nord et en Russie ils représentent 23% des perturbations de la forêt.
0,6% des déboisements sont attribuables à l’urbanisation. On les trouve à l’est des Etats Unis, en Chine, au Brésil en Indonésie et en Australie. En Afrique sub-saharienne on constate l’expansion d’une urbanisation de faible densité qui contribue au déboisement.

Cette étude montre que la déforestation par commodité reste le moyen le plus répandu de perte de la forêt ; il dépasse en intensité les surfaces traitées en sylviculture ce qui en souligne l’importance. Nous sommes loin du zéro de déforestation que l’on aurait pu croire atteint ; les contraintes prises par les Etats pour protéger leurs forêts naturelles restent peu efficaces.

*P. G. Curtis et al. Science 14 septembre 2018, N° 6407, pp. 1108-1111.

Un oubli dans la lutte contre le réchauffement climatique: le contrôle de la croissance de la population mondiale


Lundi 5 Novembre 2018


Dans mon livre : Environnement l’hypothèque démographique, j’ai bien mis en évidence que l’accroissement de la population mondiale jouait un rôle important dans les émissions de gaz à effets de serre et donc contribuait au réchauffement climatique.

Jusqu’ici personne n’a alerté l’opinion sur ce sujet, mais devant la rudesse du changement climatique qui se profile, on commence à penser qu’il faudrait ajouter aussi une politique de contrôle de la croissance de la population mondiale pour éviter que le palier du réchauffement climatique, lorsqu’il sera atteint, ne soit trop élevé. Ainsi deux Chercheurs de la célèbre revue Science*, interpellent l’IPCC (Panel International sur le Changement Climatique) sur la nécessité qu’il y aurait à inclure une politique familiale dans les recommandations que ce panel  fait aux différents gouvernements pour le contrôle du réchauffement climatique. En offrant volontairement des services sur le planning familial ainsi qu’une éducation améliorée aux femmes et aux jeunes filles, on leur permet de choisir la taille de leur famille, on ralentit la croissance de la population mondiale et on améliore aussi les capacités de ces populations à s’adapter aux conséquences du changement climatique.

Ces auteurs estiment que l’IPCC ignore à tort l’effet de la croissance de la population mondiale sur le réchauffement climatique global ; cette négligence tient à quatre interprétations erronées qui sont rappelées dans l’article et que nous résumons ci-dessous.

La croissance de la population ne serait pas un problème !

De 1960 à 2000, grâce aux progrès de la médecine et au maintien d’un taux élevé des naissances, la population du monde en développement a doublé passant de 3 à 6 milliards d’habitants. Pour tenter de ralentir cet accroissement, des investissements massifs furent faits sur le planning familial de 1970 à 1980. Ils furent arrêtés en 1990 croyant que le déclin de la fertilité observé en Asie et Amérique du Sud allait se produire aussi en Afrique. L’épidémie du SIDA en pleine expansion alors n’allait-elle pas arrêter la croissance de la population subsaharienne ? Ces 10 dernières années deux évènements sont venus troubler cet optimisme ; le taux des naissances est resté très élevé en Afrique subsaharienne et n’a pas baissé comme prévu en Asie et en Amérique du Sud ; la mortalité par le SIDA a heureusement chuté grâce à la trithérapie. De ce fait les projections des Nations Unies pour 2100 ont été revues à la hausse et pourrait atteindre 11,2 milliards d’habitants.

Les politiques familiales ne sont pas efficaces !

32 millions de grossesses non souhaitées se produisent chaque année dans le monde (28 millions dans les pays en voie de développement). Les femmes qui souhaiteraient éviter ces grossesses n’ont pas accès aux services d’un planning familial ou n’ont pas les moyens financiers d’acheter les contraceptifs. Des pressions psychologiques peuvent aussi contribuer à cette situation (désapprobation du partenaire, refus de violer les normes sociales etc…). Les plannings familiaux volontaires réduisent ces oppositions.
Des programmes de haute qualité peuvent avoir de larges impacts. En améliorant la santé et le bien être des femmes, des familles et des communautés, la réduction de la fertilité élimine la pauvreté et la pression sur l’environnement.

La croissance de la population n’a pas d’impact sur le climat !

Si le ralentissement de la croissance de la population mondiale n’est pas le plus important moyen pour réduire rapidement les futures émissions, il pourrait réduire celles-ci de plus de 40% sur le long terme. Le ralentissement de la croissance de la population avec le changement de la structure de la pyramide des âges, peut avoir des effets économiques positifs qui peuvent accroître les émissions, mais cet accroissement est largement compensé par leur ralentissement consécutif à la diminution de croissance de la population. Dans les régions où couramment  les émissions par tête d’individus sont faibles, il va y avoir dans le futur une accélération de l’utilisation de l’énergie ; si elle est associée à une croissance non ralentie de la population cela va produire une augmentation considérable des émissions, si le ralentissement de la croissance de la population intervient cette augmentation ne se produira pas.

La politique familiale est trop controversée pour réussir !

Le planning familial fait l’objet de nombreuses critiques qui proviennent essentiellement de groupes conservateurs sociaux ou religieux.
La contraception encouragerait les échanges de partenaires et affaibliraient la famille. Inciter les femmes à utiliser un moyen de contraception est une atteinte à leur liberté surtout s’il y a coercition (comme cela s’est fait en Chine lorsque l’on a imposé un enfant par couple) ; Mais, d’un autre côté, la coercition existe si la femme n’a aucun moyen de limiter ses grossesses parce que les choix sociaux l’imposent ou qu’elle ne peut accéder aux services du planning familial.
On veut limiter les naissances dans les pays en voie de développement alors que les émissions de gaz à effets de serre sont excessives dans les pays développés. Ne fait-on pas payer aux pays pauvres un problème créé par les pays riches ? Ce fait est réel mais la croissance des populations des pays pauvres va impacter aussi le climat et en dernier lieu nous serons tous affectés. La limitation des naissances est un moyen d’agir sur le climat il serait une erreur de se priver de ce levier qui peut contribuer aussi à améliorer le bien-être des femmes.

En conclusion pour ces auteurs, la croissance rapide de la population est une clé conductrice des émissions et un déterminant de la vulnérabilité aux futurs impacts du réchauffement. Elle doit être considérée comme un levier politique et l’IPCC doit inclure dans ses recommandations une politique de la population.

Comment ne pas adhérer à cet appel, comment ne pas penser que l’IPCC aurait dû depuis longtemps inclure dans ses recommandations une mise en garde sur la croissance incontrôlée de la population mondiale ! Notre bien-être est lié à ce que sera le palier futur atteint par cette croissance ; notre avenir même, en tant qu’espèce biologique, en dépend.

*John Bongaarts et Brian C. O’Neill, Science 17 août 2018, N°6403, pp. 650-652     

Un exemple classique du mécanisme de l'évolution : le mélanisme industriel


Lundi 8 Octobre 2018


Y-a-t-il des exemples du mécanisme de fonctionnement de l’évolution ? Autrement dit a-t-on pu observer des cas où a sévi la sélection naturelle comme l’entendait Darwin ? 
Celui qui est présenté le plus souvent a été observé en Angleterre chez un papillon : la phalène du bouleau. Ce papillon a des ailes blanches en général, il est donc très peu visible pour ses prédateurs lorsqu’il est posé sur un tronc de bouleau. Cependant parmi les individus de cette population  de papillons on en trouve quelques-uns ayant des ailes sombres. Le caractère est héréditaire et obéit aux lois de Mendel un seul gène à deux allèles est responsable du caractère ; l’allèle qui détermine la couleur sombre des ailes domine celui qui détermine la couleur blanche.

Au cours du XXème siècle, on s’est aperçu que la forme ailée sombre, rare jusqu’ici dans les populations naturelles, devenait de plus en plus fréquente dans les forêts à proximité des régions fortement industrialisées qui utilisaient le charbon comme source d’énergie. Ce phénomène a été appelé mélanisme industriel.

Y avait-il une survie plus importante du type mélanique dans un milieu industriel où les poussières issues de la combustion du charbon assombrissent les surfaces (notamment celles du tronc des arbres où se pose le papillon pour se reposer) ? Pour tester cette hypothèse un biologiste Anglais (H. Kettlewell) a capturé un échantillon de la forme mélanique et un échantillon de la forme blanche aux environs de la cité industrielle de Birmingham, il a marqué par une tâche de cire chaque individu des deux échantillons (comme l’on fait pour marquer dans une ruche la reine des abeilles) et il les a relâchés à proximité. Plusieurs jours plus tard, il a capturé un nouvel échantillon de papillons sur le même lieu où il avait procédé au lâchage et il a calculé, parmi ceux qui étaient marqués, le pourcentage des papillons blanc et celui des papillons mélaniques. Les pourcentages étaient nettement plus élevés chez la forme mélanique ; celle-ci avait donc une capacité de survie supérieure à la forme blanche dans ce milieu assombri par les poussières du charbon.

Y avait-il une explication de cette survie plus élevée chez la forme mélanique ? Notre biologiste a marqué un nombre égal de papillons de chacune des deux formes et les a placés sur des troncs d’arbres dans un milieu pollué par le charbon. Caché dans un abri, il a observé ces papillons à l’aide d’une lunette grossissante. Il a pu observer que plusieurs oiseaux visitaient les troncs des arbres à la recherche d’insectes pour se nourrir et que les papillons mélaniques, mieux camouflés, étaient moins fréquemment sujets à la prédation. Ainsi la forme mélanique  prenait peu à peu la place de la forme blanche.

Darwin avait bien noté qu’il y avait dans chaque espèce une variabilité héréditaire. En outre dès lors qu’un caractère héréditaire présentait un avantage pour l’individu qui le portait, il serait préservé par la sélection naturelle et le caractère favorable s’installerait dans la population. L’exemple ci-dessus est une illustration parfaite de la pensée darwinienne.                 




              

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