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Comment les arbres parviennent-ils à pousser de manière égale dans toutes les directions ?

Comment les arbres parviennent-ils à pousser de manière égale dans toutes les directions ?



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Je marchais sur une route avec ces arbres magnifiquement énormes lorsque cette question m'est venue à l'esprit.

Les grands arbres avec de nombreuses branches épaisses doivent pousser de manière égale dans toutes les directions, sinon ils basculeraient. Existe-t-il une sorte de mécanisme pour assurer cette croissance uniforme? Ou est-ce juste une heureuse coïncidence résultant de la disponibilité uniforme de la lumière du soleil de tous les côtés ? Si une branche d'un arbre devient trop lourde en raison de nombreuses sous-branches, cela déclenche-t-il d'une manière ou d'une autre la croissance du côté opposé de l'arbre ?

J'ai vu que les plantes en pot dans les maisons ont tendance à pousser vers la lumière du soleil. Ma mère fait souvent tourner les pots de 180 degrés pour s'assurer que les plantes ne se plient dans aucune direction. Je suppose que c'est parce que la lumière du soleil augmente le taux de photosynthèse, entraînant une croissance rapide du méristème. Pour les arbres poussant dans des espaces ouverts, ce ne serait pas un problème. Mais il y a beaucoup de grands arbres qui poussent à l'ombre des bâtiments sans s'écarter des bâtiments, même si c'est la seule direction d'où ils recevraient la lumière du soleil. Y a-t-il une explication à ce sujet?


La croissance des plantes est étroitement contrôlée par les auxines - les hormones végétales. L'auxine elle-même a généralement un inhibiteur effet sur la croissance [EDIT : voir les commentaires et la réponse de Richard pour correction]. Autant que je sache, il n'y a pas de contrôle actif pour restaurer la symétrie de la plante une fois qu'elle a mal tourné (mais je peux me tromper !) , formant des pousses à des distances symétriques autour du méristème apical des pousses - ceci est très visible dans la symétrie du brocoli romanesco :

De plus, il existe plusieurs mécanismes impliquant l'auxine qui façonnent la croissance générale de la plante. Les plus importants sont :

  • Dominance apicale ce qui fait que l'apex (la tige) de la plante pousse plus fortement que les autres parties de la plante, assurant un centrage général de la croissance.

  • Phototropisme fait pousser la plante vers la lumière du soleil. Contrairement à ce que vous avez supposé, ce n'est pas simplement dû à plus de photosynthèse et donc à une croissance plus rapide à l'avant de la plante face à la lumière, c'est activement contrôlé.

  • Gravitropisme est un effet très intéressant qui fait pousser la plante en général vers le haut. C'est intéressant car le mécanisme utilise en fait la gravité : l'auxine synthétisée au niveau du méristème diffuse vers le bas dans la plante en raison de la gravité, inhibant la croissance dans les régions inférieures (mais notez que dans le méristème apical de la racine, l'effet est en quelque sorte inversé).

  • Hydrotropisme fait pousser la plante vers l'eau.

Tous ces effets combinés font pousser la plante de manière généralement vers le haut et répartie latéralement.


Il y a d'autres bonnes réponses qui fournissent une partie du tableau, mais je pense qu'il y a un principe d'organisation fondamental qui a été manqué. Konrad l'a évoqué dans sa réponse.

La raison pour laquelle les arbres et la plupart des plantes ont tendance à croître de manière égale dans toutes les directions est qu'ils ont une ramification et une symétrie radiale générées de manière itérative qui sont contrôlées dans une boucle de rétroaction de l'auxine, l'hormone favorisant la croissance et des transporteurs d'auxine sensibles à l'auxine. Il s'agit d'un algorithme biologique élégant qui explique toute croissance de ramification.

Les éléments identifiés par Konrad (phototropisme, gravitropisme, etc.) servent d'indices d'orientation qui aident la plante à déterminer les axes sur lesquels se développer, mais fondamentalement, le processus concerne les gradients d'auxine. Il existe des exceptions, comme d'autres l'ont souligné dans leurs réponses, et elles résultent généralement de graves déséquilibres dans les indices d'orientation.

Je vais essayer d'expliquer clairement le processus de croissance (et cela me donne l'occasion de m'essayer à nouveau à la création de diagrammes ^_^)…


L'auxine est une hormone végétale (en fait une classe d'hormones, mais surtout quand on dit auxine, on entend l'acide indole-3-acétique) qui favorise l'élongation et la division cellulaire. Le principe de base qui permet à l'auxine d'agir de manière organisatrice est que l'auxine est produite à l'intérieur des cellules et que les protéines qui exportent l'auxine d'une cellule se développent du côté de la cellule qui a la concentration en auxine la plus élevée (voir figure ci-dessous).

Ainsi, l'auxine est transportée dans le gradient de concentration de l'auxine ! Ainsi, si une zone à forte concentration d'auxine se développe d'une manière ou d'une autre, davantage d'auxine est alors transportée vers cette zone. Une zone de forte concentration d'auxine par rapport au tissu environnant est appelée un auxine maximale (pluriel 'maxima').

Pendant la majeure partie de la vie de la plante, l'auxine est produite à peu près également dans la plupart des cellules. Cependant, aux tout premiers stades du développement de l'embryon, il est produit préférentiellement le long de l'axe embryonnaire (voir figure ci-dessous, partie 1). Cela crée un méristème - un groupe de cellules où s'effectue la division cellulaire - au maximum de l'auxine à chaque extrémité de l'embryon. Puisque ce méristème particulier est au sommet de la plante, on l'appelle le méristème apical, et c'est généralement le plus fort de la plante.

Ainsi, en ayant un méristème à chaque extrémité, l'embryon s'allonge alors car la division cellulaire n'a lieu qu'à ces points. Cela mène à partie 2 de l'image ci-dessus, où les deux méristèmes s'éloignent tellement que le gradient d'auxine est tellement faible qu'il n'a plus son effet organisateur (zone dans le carré rouge). Lorsque cela se produit, l'auxine produite dans les cellules de cette zone se concentre de manière chaotique pendant une courte période jusqu'à ce qu'un autre centre de transport soit créé. Cela se produit, comme le premier, lorsqu'une zone particulière du tissu a une concentration légèrement plus élevée d'auxine, et ainsi l'auxine dans le tissu environnant est transportée vers elle. Cela mène à partie 3 de la figure, dans laquelle deux nouveaux méristèmes sont créés sur les côtés de la plante (appelés méristèmes latéraux).

Les méristèmes latéraux sont l'endroit où les branches se produisent sur les plantes. Si vous imaginez ensuite que ce processus continue de se répéter encore et encore, vous verrez que les branches, en s'allongeant, développeront des méristèmes aux extrémités et le long des côtés. La tige principale continuera également à s'allonger et développera davantage de tiges latérales. La racine commencera à se ramifier, et ces branches se ramifieront, etc. Si vous pouvez comprendre comment fonctionne ce système élégant, vous comprendrez comment les plantes poussent et pourquoi elles poussent en unités répétitives plutôt que dans un plan corporel comme les animaux.

Cela explique aussi pourquoi, si vous coupez le bout d'une tige, cela favorise la ramification. En supprimant le méristème apical, vous vous débarrassez du gradient d'auxine et permettez la création de plusieurs méristèmes plus petits qui se développent chacun en branches.

Jusqu'à présent, j'ai expliqué la ramification régulière, mais le même système provoque la symétrie radiale qui fait que les arbres poussent (généralement) dans toutes les directions de manière égale…

Imaginez prendre une coupe transversale à travers une tige et regarder vers le bas tout au long de celle-ci (comme illustré grossièrement ci-dessus). De même que les gradients d'auxine agissent pour coordonner la croissance le long de la plante, ils la coordonnent également radialement, car les maxima auront tendance à s'espacer le plus possible les uns des autres. Cela conduit à des branches qui poussent dans toutes les directions de manière égale (en moyenne).

J'accueille les commentaires sur cette réponse, car je pense que c'est si important pour comprendre la croissance des plantes que j'aimerais affiner ma réponse pour la rendre aussi bonne que possible.


Ils ne le font pas toujours. Par exemple, ce pommier pousse juste devant ma fenêtre :

Pour l'instant, il n'est pas encore tombé. La raison pour laquelle il pousse de cette façon est que toute la lumière vient du côté droit de l'image : l'arbre se penche à peu près vers le sud-est, tandis que le bâtiment est au sud-ouest de celui-ci et projette une ombre sur le centre de la cour pendant une grande partie de la journée. De plus, à gauche, vous pouvez voir les branches d'autres arbres plus grands qui bloquent à peu près toutes les lucarnes dispersées dans cette direction.


Comme le montre la réponse de @IlmariKaronen, ce n'est pas toujours le cas. la plupart des arbres cultivés à côté des côtés ombragés des bâtiments ont tendance à s'éloigner du bâtiment. Certains arbres peuvent supporter plus d'ombre que d'autres, et ceux-ci enverront des branches à l'ombre des bâtiments. Ils ne poussent jamais aussi denses ou robustes à l'ombre. La raison pour laquelle les plantes poussent vers la lumière est le phototropisme. Lorsque la lumière frappe la tige de la plante, les auxines qui déterminent la longueur de la tige sont détruites, ce qui diminue la croissance de ce côté de la tige. Lorsque cela se produit, les tiges se plient vers la source de lumière à cause du déséquilibre des auxines dans la tige. La raison pour laquelle le côté ombragé est plus faible est que tous les arbres dépendent de la photosynthèse pour leur énergie. Bien sûr, le côté sans lumière directe du soleil n'effectuera pas autant de photosynthèse et a donc beaucoup moins d'énergie pour grandir. De plus, de nombreux grands arbres sont déséquilibrés, parfois tout le poids d'un côté. Les racines les soutiennent.


Voir la vidéo: Planter un arbre dans les règles de lart! (Août 2022).