Le timing est tout. Pour les graines, c’est une question de vie ou de mort.

Imaginez que vous êtes une graine dans le sol : voudriez-vous germer dès que vous sentirez de l’eau dans les environs ? Certains pourraient penser : « Bien sûr ! Je veux germer et commencer à pousser le plus tôt possible ! » Pourtant, cette eau que vous ressentez pourrait provenir d’une pluie sporadique et isolée au milieu de la saison sèche. Cela pourrait signifier que vous finissez par grandir dans un environnement assez difficile avec peu de chances de survie. Cette possibilité pourrait vous faire penser qu’il vaut mieux attendre. Ainsi, vous restez dans le sol en attendant la saison des pluies, et le sol est plein d’eau. Pourtant, vous réalisez qu’une de ces plantes aventureuses qui ont germé plus tôt a survécu et vous suit maintenant ! Tu as attendu tout ce temps pour rien.

Cette simple décision ¬ – germer ou ne pas germer – peut sembler triviale pour la plupart des gens. Pour les plantes, c’est une question de vie ou de mort. Et si ce n’était pas assez stressant, imaginez que vous vivez dans un environnement où l’eau n’est pas facilement disponible toute l’année, comme dans les forêts et les savanes saisonnières. Dans ces écosystèmes, les précipitations sont concentrées sur une seule partie de l’année. Dans ce scénario, vous pourriez penser que les plantes voudraient toujours jouer en toute sécurité et garder leurs graines avec elles jusqu’au début de la saison des pluies. Mais si vous avez visité l’un de ces endroits sous les tropiques ou vous êtes promené dans votre ville pendant l’été, vous avez peut-être vu des plantes produire des fruits ou libérer leurs graines, ce qui implique que leurs graines sont dispersées à une saison qui n’est pas idéale pour leur germination. .

Un paysage typique de savane dans la station écologique d’Itirapina (Brésil). Photo de Diego F. Escobar.

Comment les plantes gèrent la saisonnalité et équilibrent les risques associés à la germination est une question qui a suscité l’intérêt de nombreux chercheurs, dont le Dr Diego F. Escobar. Il a étudié la germination depuis qu’il était étudiant en biologie à l’Universidad del Valle (Colombie). Dans une interview avec Botany One, il a partagé que son intérêt pour la saisonnalité avait commencé après avoir lu une étude fondamentale du Dr Nancy C. Garwood. L’article a exploré les mécanismes à l’origine du moment de la germination dans une forêt saisonnière au Panama et a souligné que la dormance des graines était cruciale pour y parvenir. La dormance est une propriété innée des graines qui bloque la germination dans des conditions favorables jusqu’à ce que certaines exigences préalables soient satisfaites. Cela peut prendre plusieurs formes : des couches imperméables qui empêchent l’absorption d’eau à un déséquilibre des substances qui empêchent le développement et la croissance des embryons. Curieux de tester si la dormance était tout aussi cruciale dans d’autres écosystèmes saisonniers, Escobar s’est intéressé à son doctorat à l’Universidade Estadual Paulista (Brésil), où il rencontrerait le Dr Patricia Morellato, également intriguée par l’article de Garwood et désireuse de voir si les mêmes mécanismes fonctionnaient. dans les écosystèmes saisonniers brésiliens. Finalement, ils ont mené leurs recherches dans le Cerrado, la plus grande savane d’Amérique du Sud.

Le premier chapitre de la thèse d’Escobar a exploré les relations entre la dormance des graines et la saison de dispersion, trouvant des résultats similaires à ceux de Garwood au Panama : les graines dispersées pendant la saison sèche avaient tendance à être dormantes, tandis que celles dispersées pendant la saison des pluies ne l’étaient pas. Cependant, il existe de nombreux types de savanes dans le Cerrado. Certains sont la savane ouverte typique dominée par l’herbe, et d’autres ont un couvert arboré fermé. Le même schéma se retrouverait-il dans ces différentes végétations ? Cette question a été explorée dans l’étude suivante par les auteurs, où ils ont comparé les traits de graines et de germination chez les espèces des savanes ouvertes et fermées. Bien que des différences soient attendues entre ces types de végétation en raison de leurs microclimats contrastés, la proportion d’espèces dormantes dans chaque savane était statistiquement la même. Par conséquent, la dormance des graines semble être un mécanisme vital dans les écosystèmes saisonniers, quelles que soient les conditions locales. Bien que ces résultats soient assez excitants, ils soulèvent une question simple mais convaincante : que se passe-t-il chez les espèces dont les graines ne dorment pas ? Au final, les espèces produisant des graines dormantes étaient aussi abondantes que celles qui en avaient non dormantes. Sont-ils condamnés à une vie pleine de risques en germant en saison sèche ? Bien sûr, ils pourraient disperser leurs graines juste avant le début de la saison des pluies, mais c’est tout ce qu’ils peuvent faire ? Toutes ces questions ont conduit au troisième chapitre de la thèse de Diego, récemment publiée dans Oikos.

Les auteurs ont évalué l’écologie de dispersion et le comportement de germination de 82 espèces de Cerrado, en se concentrant sur 1) la saison et le syndrome de dispersion, 2) la présence de dormance des graines et 3) les exigences de température pour la germination. Chacune de ces caractéristiques représente différentes façons dont les plantes peuvent contrôler le moment de la germination et équilibrer les risques. Nous avons déjà discuté du fait que la dormance est un moyen d’assurer la germination aux moments les plus appropriés. La saison de dispersion est plutôt logique : il n’y a aucun risque que vos graines germent pendant la saison sèche si vous les relâchez pendant la saison des pluies ! D’autre part, les exigences de germination établissent les conditions environnementales dans lesquelles les graines peuvent germer. Ainsi, si les graines ont évolué pour germer dans une plage de température étroite, la germination sera limitée à la partie de l’année où ces températures se produisent. À l’opposé, si la germination se produit dans un large éventail de conditions, les graines peuvent germer presque à tout moment.

Capsule de graine de Kielmeyera coriacea ressemblant presque à un papillon brun au bout d'une brindille.
Une capsule ouverte de Kielmeyera coriacea Marché. (Calophyllanceae) une espèce à graines anémochores (dispersées par le vent). Photo de Diego F. Escobar

Maintenant, pour comprendre la relation entre le syndrome de dispersion – le moyen utilisé pour transporter les graines d’un endroit à un autre – et le risque, nous allons nous imaginer à nouveau comme des graines. Voudriez-vous être éloigné le plus longtemps possible de votre plante mère, ou aimeriez-vous rester près d’eux ? Les deux alternatives sont tentantes. Si vous restez près de votre plante mère, vous pouvez être sûr que vous êtes dans un endroit idéal pour votre croissance. En fin de compte, votre plante mère est arrivée là et a pu prospérer et vous avoir ! Dans ce scénario, vous vous placeriez en sécurité et n’auriez besoin d’aucune structure ou assistance particulière pour votre dispersion ; vous avez juste besoin de tomber au sol. Cependant, que se passerait-il s’il y avait de meilleurs endroits pour cultiver loin de votre plante mère ? Vous voudrez peut-être prendre le risque et développer des structures pour être dispersées par le vent ou attirer des animaux qui pourraient vous transporter. Mais, vous pourriez arriver à cet endroit éloigné et vous retrouver dans un endroit difficile à vivre.

Fait intéressant, Escobar et ses collègues montrent que la saison de dispersion, la dormance et les exigences de température peuvent être combinées pour produire différentes stratégies qui limitent la germination à la saison des pluies. Trois combinaisons principales ont été identifiées, dont les deux décrites dans leurs études précédentes : dispersion des graines dormantes pendant la saison sèche et libération des graines non dormantes pendant la saison des pluies. La troisième stratégie était basée sur l’association entre la saison de dispersion et les températures de germination. Ils ont constaté que la saison de dispersion des graines et les exigences de température de germination étaient fortement corrélées, de sorte que les espèces dispersées pendant la saison sèche nécessitaient des températures plus chaudes pour germer. En d’autres termes, il est peu probable que les graines dispersées pendant la saison sèche germent immédiatement car les températures typiques de cette saison étaient inférieures à la plage de température de l’espèce. L’aspect le plus fascinant de ce résultat est que la relation entre la saison de dispersion et les exigences de température était indépendante de la dormance des graines. Ainsi, cette recherche montre que la dormance des graines n’est pas un pré-requis pour éviter de germer en saison sèche !

D’autre part, les auteurs ont également constaté que le syndrome de dispersion était significativement associé à la dormance des graines et au synchronisme de la germination. Par exemple, les espèces autochores – celles qui n’ont pas de moyens de dispersion spécialisés – ont tendance à produire des graines dormantes à germination asynchrone. Pourtant, ceux dont les graines sont dispersées par les animaux ou le vent sont généralement non dormants et germent de manière synchrone. Ces combinaisons contrastées illustrent comment l’évolution des plantes semble équilibrer les risques. Pour les espèces autochorus, la dormance des graines garantit que la germination se produit dans les conditions les plus idéales. D’autre part, étant donné que toutes les graines produites par l’une de ces plantes sont censées s’accumuler en dessous, la germination asynchrone réduit la compétition entre les semis frères. En conséquence, cette combinaison empêche ce scénario fatal où une graine germe et un autre semis entrave sa croissance. La même logique d’équilibre des risques s’applique aux graines dispersées par les animaux ou le vent. Comme mentionné précédemment, il y avait une probabilité que les graines qui voyageaient loin de la plante mère n’atteignent jamais un endroit idéal pour leur croissance. Donc, s’ils arrivent sur un site avec des conditions idéales pour la germination, on s’attendrait à ce qu’ils germent tout de suite !

Dans l’ensemble, les recherches menées par Escobar et ses collègues ont fourni des informations fascinantes sur la façon dont les plantes du Cerrado brésilien gèrent la saisonnalité et les risques liés à la germination. Notamment, cette recherche illustre clairement que – selon les propres mots d’Escobar – «on ne peut tout simplement pas supposer que la dormance est le seul mécanisme pour y parvenir! ». Comme indiqué dans leur article, «la valeur adaptative de chaque trait individuel ne peut être comprise qu’en prenant en compte d’autres traits“. Alors que ce modèle devrait être maintenu dans d’autres écosystèmes saisonniers, Escobar a avoué qu’il était curieux de savoir ce qui se passe dans des écosystèmes plus humides, comme les forêts tropicales. Espérons que les futurs écologistes des semences examineront les recherches d’Escobar et seront intéressés à tester ces idées dans les écosystèmes de leur préférence, tout comme il a été inspiré par les idées de Garwood dans le passé.

ARTICLE ORIGINAL

Escobar, DF, Rubio de Casas, R., & Morellato, LPC (2021). De nombreuses voies vers le succès : différentes combinaisons de traits d’histoire de vie fournissent un moment de germination précis dans des environnements saisonniers secs. Oikos, 130(11), 1865-1879. https://doi.org/10.1111/oik.08522


Carlos A. Ordóñez-Parra (il / lui) est un MSc colombien. Étudiant au Programme de Biologie Végétale à l’Universidade Federal de Minas Gerais (Brésil). Outre ses recherches en écologie fonctionnelle des semences, il s’intéresse à la communication scientifique et a écrit pour Pesquisa Javeriana et Revista Javeriana dans son ancienne université en Colombie, et Recherche hebdomadaire sur les sciences végétales – le tour d’horizon hebdomadaire publié par Plantae.org. Suivez-le sur Twitter @caordonezparra.

Rédacteur, Auteur, Journaliste | Plus de publications

Gabriel Durant est un journaliste et écrivain français spécialisé dans la région Occitanie. Né dans la ville de Perpignan, Gabriel a toujours été passionné par l'histoire, la culture et la langue de la région. Après avoir étudié la littérature et le journalisme à la Sorbonne, il a commencé à écrire pour le site web Vent d'Autan, où il couvre un large éventail de sujets liés à l'Occitanie. En plus de son travail de journaliste, Gabriel est également un romancier accompli.

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