Les sols de gypse sont secs et peuvent être trouvés dans des environnements arides. La chimie montre qu’une variété surprenante de plantes survivent en emprisonnant l’eau dans un cristal.

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Partout dans le monde, vous pouvez trouver des sécheresses de gypse. Ici, l’accès à l’eau est crucial mais aussi difficile. Atterrir dans les profondeurs du sol peut permettre aux plantes d’atteindre la nappe phréatique, mais qu’en est-il des plantes à racines peu profondes. Dans une étude publiée dans Annales de botanique, Laura de la Puente et ses collègues constatent que l’eau retenue dans le cristal de gypse est une source d’eau importante pour ces plantes.

Cristaux de gypse, et une boisson pour une plante assoiffée. Image : Toile.

Les sols de gypse causent des difficultés aux plantes qui y vivent. On les trouve souvent en période de sécheresse, ce qui signifie que beaucoup d’eau ne vient pas. Les sols ne retiennent pas non plus beaucoup d’eau, de sorte que la pluie qui arrive peut ne pas être longue. En examinant des recherches antérieures, cependant, de la Puente et ses collègues ont découvert que la disponibilité en eau en été était plus élevée dans les sols de gypse que dans les sols sans gypse à proximité. Des recherches antérieures montrent que Helianthemum squamatum capable d’extraire l’eau des cristaux de gypse. Alors, d’autres plantes à racines peu profondes dans les sols gypsophiles pourraient-elles avoir cette capacité ?

Les plantes qui vivent dans les sols de gypse sont caractérisées par une tolérance au stress ou sont des gypsophiles, des plantes spécialisées dans les sols de gypse. Les botanistes ont déterminé que ces spécialistes du gypse étaient les plantes les plus susceptibles d’utiliser de l’eau cristallisée.

L’équipe visait à examiner la répartition des sources d’eau parmi les espèces végétales dans une communauté de gypse. Les scientifiques pouvaient dire d’où venait l’eau grâce aux isotopes des éléments qui mesuraient l’eau. Certains isotopes de l’hydrogène et de l’oxygène sont plus lourds que d’habitude. Dans les couches supérieures du sol, l’eau contenant ces atomes plus lourds est moins susceptible de s’échapper par évaporation, de sorte que l’eau des hautes terres est légèrement plus lourde que l’eau typique. L’évaporation ne se produit pas dans les couches plus profondes, il y a donc une forte proportion de molécules d’eau plus légères dans l’eau ici.

C’est cette différence dans le poids de l’eau que de la Puente et ses collègues ont utilisé pour suivre les sources d’eau.

«Nous avons caractérisé la variation de la composition isotopique de l’eau le long du profil du sol et évalué l’effet de la profondeur d’enracinement des espèces et de l’affinité pour les sols de gypse sur leur utilisation de l’eau au printemps et en été. Nous avons également analysé comment les plantes interagissaient avec le sol sous elles. En examinant les modèles de prise d’eau des plantes, nous avons émis l’hypothèse que… les espèces à racines de gypse peu profondes utiliseront l’eau cristallisée du gypse en été, mais les espèces non exclusives à racines peu profondes seront limitées à l’eau bon marché (rare) disponible dans la couche arable. À l’inverse, les espèces à racines profondes, quelle que soit leur affinité pour le gypse, reposeront principalement sur l’utilisation de sols profonds et/ou d’eaux souterraines pendant la sécheresse estivale », ont écrit de la Puente et ses collègues.

L’équipe a examiné les plantes sur une colline de gypse à Saragosse, dans le nord-est de l’Espagne. Les précipitations dans cette partie de l’Espagne tombent principalement au printemps et en automne. En été, il fait sec, les plantes doivent donc rivaliser avec la sécheresse. Le sol est composé à près des deux tiers de gypse.

Les scientifiques ont échantillonné des plantes pour une analyse isotopique au printemps et en été à des fins de comparaison.

« À chaque date de prélèvement, nous avons attribué les principaux cas (dont la couronne racinaire) de cinq individus de chaque espèce. Nous avons sélectionné des personnes vigoureuses de taille moyenne situées à au moins 5 m l’une de l’autre. « 

L’équipe a ensuite utilisé l’eau du xylème pour montrer d’où les plantes tiraient leur eau.

« Nous avons identifié l’eau de gypse cristallisée comme un élément essentiel du bilan hydrique lors d’une sécheresse de gypse », ont écrit de la Puente et ses collègues. « L’eau retenue dans la structure cristalline du gypse était la source d’eau la plus importante pour presque toutes les espèces à racines peu profondes et une source d’eau très pertinente pour les espèces à racines profondes pendant la sécheresse estivale. Nos résultats montrent que les plantes aquatiques cristallines sont largement utilisées par le gypse, quelle que soit leur affinité pour les sols de gypse. Contrairement à nos prédictions, les espèces endémiques et non endémiques utilisaient le gypse… avec des racines peu profondes de gypse d’eau cristallisée comme source d’eau favorable pendant l’été. « 

Les botanistes admettent qu’il s’agit d’un casse-tête car il n’est pas clair comment les plantes accèdent à l’eau cristallisée. Ils notent que des recherches récentes montrent comment certains micro-organismes peuvent dissoudre le gypse en garantissant des acides organiques. Les plantes exsudent-elles quelque chose de leurs racines pour se briser en eau contenue dans les cristaux ? Ou stimulent-ils les microbes pour qu’ils fassent le travail à leur place ?

Bien que le mécanisme soit inconnu, les plantes semblent certainement puiser leur eau dans le gypse. De la Puente et ses collègues soulignent que cela fait de l’eau de gypse cristallisée une source d’eau qui peut ne pas être prise en compte dans les études sur les sécheresses, que l’on trouve sur tous les continents.

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