trois ans après la pire sécheresse jamais enregistrée, les agriculteurs de Californie ont pris des mesures pour faire face au manque d’eau. Certains agriculteurs ont foré de nouveaux puits profonds sous terre. D’autres laissent des champs en jachère, attendant la sécheresse jusqu’à ce qu’il y ait assez d’eau pour semer leurs cultures. D’autres agriculteurs ont déménagé dans des endroits plus verts et plus humides.
lorsque la nature ne fournit pas assez d’eau, les agriculteurs utilisent leur cerveau, leurs muscles et beaucoup de technologie pour trouver des solutions. Aussi intelligentes que ces solutions puissent paraître, peu sont vraiment toutes nouvelles., De nombreuses plantes du désert s’appuient sur des stratégies similaires pour vaincre la sécheresse — et ce depuis des milliers, voire des millions d’années.
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dans les déserts du sud-ouest des États-Unis et du Nord du Mexique, les plantes indigènes ont mis au point Incroyablement, ces plantes font régulièrement face à des conditions de sécheresse pénibles. Ici, les plantes peuvent aller une année sans voir une goutte de pluie.,
comment ils gèrent a suscité l’intérêt des scientifiques. Ces chercheurs découvrent toutes sortes de stratégies utilisées par les plantes du désert pour survivre et se reproduire. Par exemple, l’arbre mesquite compte trouver de meilleures conditions ailleurs., Plutôt que de se déplacer — ce qu’elle ne peut pas faire seule — cette plante compte sur les animaux pour manger ses graines puis les disperser avec leurs excréments. Pendant ce temps, le buisson de créosote s’associe à des microbes dans le sol. Ces microbes l’aident à survivre au stress bien réel de vivre dans un climat constamment chaud et sec. Et de nombreuses fleurs sauvages jouent avec leurs graines d’une manière qui peut les aider à survivre — et à survivre — même à la pire sécheresse.
creuser profondément pour l’eau
Le Désert de Sonora est situé en Arizona, En Californie. et le nord du Mexique. Les températures estivales diurnes dépassent souvent les 40 ° Celsius (104 ° Fahrenheit)., Le désert se refroidit en hiver. Les températures nocturnes peuvent maintenant tomber sous le point de congélation. Le désert est sec la plupart de l’année, avec des saisons des pluies en été et en hiver. Pourtant, même quand les pluies arrivent, le désert ne reçoit pas beaucoup d’eau. Donc, une façon dont ces plantes se sont adaptées est de cultiver des racines très profondes. Ces racines puisent dans les sources d’eau souterraine bien au-dessous de la surface du sol.
en Velours mesquite (Prosopis velutina) est un arbuste commun dans le désert de Sonora. Ses racines peuvent plonger à plus de 50 mètres (164 pieds). C’est plus grand qu’un bâtiment de 11 étages., Cela peut aider à étancher la soif d’un mesquite adulte, un arbuste lié aux haricots. Mais les semis doivent trouver une solution différente à mesure qu’ils commencent à germer.
avant qu’une graine puisse prendre racine, elle doit atterrir dans un bon endroit pour pousser. Comme les graines ne peuvent pas marcher, elles s’appuient sur d’autres méthodes pour s’étaler. Une façon est de monter les vents. Mesquite adopte une approche différente.
chacune de ces plantes produit des centaines, voire des milliers de seedpods. Les gousses ressemblent beaucoup à des haricots verts mais ont un goût sucré. Ils sont également très nutritifs. Les animaux (y compris les personnes) peuvent manger des gousses de mesquite séchées. Cependant, les graines elles-mêmes, qui poussent à l’intérieur des gousses sucrées, sont dures comme le roc. Lorsque les animaux mangent les gousses, le revêtement dur des graines permet à beaucoup d’entre eux d’échapper à l’écrasement par la mastication., Les graines dures voyagent tout le chemin à travers l’intestin. Finalement, ils sortent de l’autre côté, dans le caca. Comme les animaux sont souvent en mouvement, ils peuvent jeter les graines partout dans le désert.
se faire manger aide aussi le mesquite d’une deuxième manière. Le revêtement dur sur ses graines rend également difficile l’entrée d’eau dans celles-ci. Et cela est nécessaire pour que les graines poussent. Mais quand un animal mange une gousse, les sucs digestifs dans son intestin décomposent maintenant le pelage des graines. Lorsque ces graines seront finalement excrétées dans les excréments de l’animal, elles seront enfin prêtes à pousser.,
bien sûr, pour bien pousser, chaque graine de mesquite doit encore atterrir dans un bon endroit. Mesquite pousse généralement mieux près des ruisseaux ou des arroyos. Les Arroyos sont des criques sèches qui se remplissent d’eau pendant un court moment après les pluies. Si un animal se rend au ruisseau pour boire un verre et fait ensuite ses affaires à proximité, la graine mesquite a de la chance. Les excréments de l’animal fournissent également à chaque graine un petit paquet d’engrais pour le moment où elle commence à pousser.
prendre racine
Après qu’un animal disperse des graines de mesquite à travers le désert, les graines ne germent pas tout de suite., Au lieu de cela, ils attendent les pluies — parfois pendant des décennies. Une fois que suffisamment de pluie tombe, les graines germeront. Maintenant, ils font face à une course contre la montre. Ces graines doivent rapidement envoyer des racines profondes avant que l’eau ne s’assèche.
Steven R. Archer étudie comment cela fonctionne. Il est écologiste à L’Université de L’Arizona à Tucson. C’est dans le cœur du Désert de Sonora. « J’étudie les systèmes écologiques, c’est-à-dire les plantes et les animaux, les sols et le climat, et comment ils interagissent les uns avec les autres”, explique-t-il.,
le désert de Sonora ne reçoit pas de pluies diluviennes longues et soutenues, note-t-il. La plupart des pluies tombent en petits éclats. Chacun pourrait fournir juste assez d’eau pour mouiller le pouce supérieur (2,5 centimètres) de sol. ” Mais à certaines périodes de l’année », note Archer, » nous recevons un bon nombre de ces impulsions d’eau.” Une impulsion est une courte rafale de pluie. Il peut durer de quelques minutes à une heure.
Archer et son équipe ont voulu voir comment deux espèces végétales réagissent à ces légumineuses. Les experts ont travaillé avec velvet mesquite et un arbuste apparenté, cat’s claw acacia (Acacia greggii)., Dans les tests, les scientifiques ont aspergé les graines avec des quantités variables d’eau. Ils l’ont délivré en nombre variable d’impulsions. Plus tard, ils ont mesuré à quelle vitesse les graines ont germé et poussé des racines.
une tempête qui laisse tomber 2 centimètres (0,8 pouce) de pluie fournit plus qu’assez d’eau pour que les graines d’un arbuste de mesquite ou d’acacia germent. Autant de pluie peut garder le top 2.,5 centimètres de sol mouillé pendant 20 jours.Cette période est cruciale. Chaque plant « doit avoir une racine suffisamment profonde les premières semaines après sa germination pour survivre à la longue période sèche qui viendra inévitablement”, explique Archer. Dans le désert de Sonora, en fait, un quart de toutes les plantes vivaces-plantes qui vivent de nombreuses années — meurent dans les 20 premiers jours après leur germination.
à l’intérieur d’une serre, les scientifiques ont planté des graines de Velvet mesquite et de cat’s claw acacia. Ils les ont ensuite trempés avec entre 5,5 et 10 centimètres (2,2 et 3,9 pouces) d’eau sur 16 ou 17 jours., À la fin de l’expérience, les scientifiques ont mesuré la croissance des plantes.
Les Graines De Mesquite ont germé rapidement. Ils ont germé après 4,3 jours, en moyenne. Les graines d’Acacia, en revanche, ont pris 7,3 jours. Le mesquite a également développé des racines plus profondes. Pour les plantes qui ont obtenu le plus d’eau, les racines mesquite ont atteint une profondeur moyenne de 34,8 centimètres (13,7 pouces), contre seulement 29,5 centimètres pour l’acacia. Chez les deux espèces, les racines s’allongeaient avec chaque centimètre supplémentaire d’eau que les plantes recevaient., L’acacia a grandi plus au-dessus du sol; le mesquite a mis la plus grande partie de son énergie dans la croissance d’une racine profonde aussi vite que possible.
cultiver une racine profonde très rapidement aide à assurer la survie d’un mesquite. Une étude a porté sur un autre type, le miel mesquite (P. glandulosa). La plupart des jeunes plants de cette espèce qui ont survécu à leurs deux premières semaines après la germination ont continué à survivre pendant au moins deux ans. Cette étude a été publiée le 27 janvier 2014 dans PLOS ONE.
bactéries favorables aux plantes
Une autre plante commune du désert-le buisson de créosote — a adopté une stratégie de survie différente., Il ne repose pas du tout sur des racines profondes. Pourtant, la plante est un véritable survivant du désert. Le plus ancien buisson de créosote, une plante de Californie appelée King Clone, est estimé à 11 700 ans. Il est si vieux que lorsqu’il a germé pour la première fois, les humains apprenaient tout juste à cultiver. Il est beaucoup plus ancien que les pyramides de l’Egypte ancienne.
également connue sous le nom de Larrea tridentata, cette plante est extrêmement commune dans de vastes zones des déserts de Sonora et de Mojave (moh-HAA-vee). (Le Mojave se trouve au nord du Sonoran, et couvre des parties de la Californie, de L’Arizona, du Nevada et de l’Utah.,) Les petites feuilles huileuses du buisson de créosote ont une forte odeur. Toucher laissera vos mains collantes. Comme mesquite, la créosote produit des graines qui peuvent se transformer en nouvelles plantes. Mais cette plante compte aussi sur une deuxième façon de faire perdurer son espèce: elle se clone elle-même.
Le clonage peut ressembler à quelque chose d’un film Star Wars, mais beaucoup de plantes peuvent se reproduire de cette façon. Un exemple commun est la pomme de terre. Une pomme de terre peut être coupée en morceaux et plantée. Tant que chaque pièce comprend une dent appelée « œil”, une nouvelle plante de pomme de terre devrait pousser., Il produira de nouvelles pommes de terre génétiquement identiques à la pomme de terre mère.
Après qu’une nouvelle plante de créosote vit pendant environ 90 ans, elle commence à se cloner. Contrairement à une pomme de terre, les buissons de créosote poussent de nouvelles branches à partir de leurs couronnes — la partie de la plante où leurs racines rencontrent le tronc. Ces nouvelles branches développent alors leurs propres racines. Ces racines ancrent les nouvelles branches de 0,9 à 4,6 mètres (3 à 15 pieds) dans le sol. Finalement, les parties plus anciennes de la plante meurent. La nouvelle croissance, maintenant ancrée par ses propres racines, vit.,
à mesure que la plante mûrit, elle forme un grand cercle irrégulier. Au centre, des parties anciennes et mortes de la plante créosote pourrissent. De nouveaux clones poussent et prennent racine autour du périmètre.
David Crowley est microbiologiste de l’environnement à L’Université de Californie à Riverside. Il étudie les êtres vivants dans l’environnement qui sont trop petits pour voir sans microscope., En 2012, il voulait apprendre comment le Clone King aurait pu vivre si longtemps avec des racines aussi peu profondes.
Cette plante « est située dans une zone où il n’y a souvent pas de pluie pendant toute une année”, souligne Crowley. « Et pourtant, cette plante est assise là-bas, survivant pendant 11 700 ans dans les conditions les plus extrêmes — sol sablonneux, pas d’eau, faibles nutriments disponibles. Il fait très chaud. »Son équipe voulait rechercher des bactéries du sol qui pourraient aider à favoriser la croissance des plantes.
Crowley et son équipe étudient comment les bactéries profitent aux plantes., Ils ont développé une hypothèse selon laquelle de nombreuses bactéries différentes vivent près des racines du Clone King et qu’elles aident à maintenir en vie l’ancien buisson de créosote.
pour le savoir, les scientifiques ont creusé autour des racines de King Clone. Les experts ont ensuite identifié des bactéries vivant dans ce sol. Ils l’ont fait en étudiant l’ADN des germes. La plupart des bactéries étaient des types qui aident les plantes à pousser de différentes manières. Une partie de la santé de la plante, Crowley conclut maintenant, peut remonter à ces « micro-organismes particulièrement bons sur ses racines. »
certaines bactéries produisaient des hormones de croissance des plantes., Une hormone est un produit chimique qui signale les cellules, leur indiquant quand et comment se développer, grandir et mourir. D’autres bactéries dans le sol peut combattre les germes qui rendent les plantes malades. Les scientifiques ont également trouvé des bactéries qui interfèrent avec la réponse d’une plante au stress.
sol salé, chaleur extrême ou manque d’eau — tout peut stresser une plante. Lorsqu’elle est stressée, une plante peut réagir en s’envoyant un message selon lequel « elle devrait cesser de croître. Il devrait juste tenir et essayer de survivre”, note Crowley.
Les Plantes alertent leurs tissus en produisant du gaz éthylène (ETH-uh-leen). Les plantes fabriquent cette hormone d’une manière étrange., Premièrement, les racines d’une plante produisent un produit chimique appelé ACC (abréviation de l’acide 1-aminocyclopropane-l-carboxylique). À partir des racines, L’ACC remonte une plante, où elle sera convertie en gaz éthylène. Mais les bactéries peuvent interrompre ce processus en consommant L’ACC. Lorsque cela se produit, la plante ne reçoit jamais son propre message pour arrêter de croître.
Si le stress devenait trop mauvais — trop peu d’eau, ou des températures très, très élevées — cette croissance sans arrêt provoquerait la mort de la plante. Cependant, si le stress est assez faible, la plante survit très bien, a appris L’équipe de Crowley., Il a publié ses résultats dans la revue microbial Ecology.
jeux d’argent fleurs
Mesquite et créosote sont deux vivaces. Cela signifie que ces arbustes vivent de nombreuses années. D’autres plantes du désert, y compris de nombreuses fleurs sauvages, sont des annuelles. Ces plantes vivent une seule année. Qui laisse juste une chance de produire des graines avant de mourir.
imaginez maintenant si chacune de ces graines a germé à la suite d’une tempête de pluie. Si une période de sécheresse avait suivi et que tous les petits semis étaient morts, la plante n’aurait pas pu se reproduire., En effet, si cela arrivait à chaque plante de son genre, son espèce disparaîtrait.
heureusement pour certaines fleurs sauvages, ce n’est pas ce qui se passe, observe Jennifer Gremer. Elle est écologiste à L’U. S. Geological Survey. Plus tôt, alors que Gremer travaillait à l « Université de l » Arizona à Tucson, elle a étudié comment les graines de fleurs sauvages évitent de faire de mauvais » choix. »Parfois, les gens qui placent des paris utilisent la même stratégie. Avec les plantes, la stratégie ne consiste pas à gagner de l’argent, cependant. Il s’agit de la survie de son espèce.
les parieurs couvrent parfois un pari. C’est une façon d’essayer de limiter leurs risques., Par exemple, si vous aviez parié un ami $5 que les Royals de Kansas City gagneraient la Série mondiale 2014, vous auriez perdu tout votre argent. Pour couvrir votre pari, vous auriez pu parier un autre ami $2 que les Royals perdraient la Série mondiale. De cette façon, quand les Royals ont perdu, vous avez perdu 5 5 mais gagné 2 2. Cela peut encore avoir mal, mais probablement pas aussi mal que si vous aviez perdu tous 5 5.
les fleurs sauvages du désert de Sonora couvrent aussi leurs paris. Le pari qu’ils se couvrent est: « si je cultive cette année, je peux produire plus de graines avant de mourir. »
imaginez qu’une fleur sauvage du désert produise 1 000 graines qui tombent toutes au sol. La première année, seulement 200 des graines germent. C’est le pari. Les 800 autres graines sont sa haie., Ils mentent et d’attendre.
Si cette première année est très pluvieuse, les 200 graines pourraient avoir une bonne chance de pousser en fleurs. Chacun à son tour peut produire plus de graines. Si l’année est très sec, cependant, beaucoup, sinon la plupart, des graines qui ont germé va mourir. Aucune de ces graines n’a pu se reproduire. Mais grâce à la haie, la plante obtient une seconde chance. Il a encore 800 graines de plus dans le sol, chacune capable de pousser l’année prochaine, l’année d’après ou peut-être une décennie plus tard. Chaque fois que les pluies arrivent.
la couverture a ses risques. Les oiseaux et autres animaux du désert aiment manger des graines., Donc, si une graine reste sur le sol du désert pendant de nombreuses années avant de pousser, elle pourrait être mangée.
la « haie » des fleurs sauvages
Gremer et son équipe voulaient savoir comment 12 annuelles communes du désert couvraient leurs paris. Les experts ont calculé quelle part des graines germaient chaque année. Ils ont également compté quelle part de graines non germées a survécu dans le sol. (Par exemple, certaines graines finissent mangés par les animaux.)
Par chance, un autre écologiste de L’Université de L’Arizona, Lawrence Venable, collectait des données sur les graines de fleurs sauvages depuis 30 ans., Lui et Gremer ont utilisé ces données pour une nouvelle étude.
chaque année, Venable échantillonnait le sol désertique et comptait ensuite les graines de chaque espèce de fleurs., Ceux-ci représentaient des graines qui n’avaient pas encore germé. Après chaque pluie, son équipe a compté le nombre de plants germés. Venable surveillait ensuite les semis pour le reste de la saison pour voir s’ils mettaient leurs propres graines. Gremer a utilisé ces données pour calculer combien de graines ont germé chaque année et, enfin, combien de celles-ci ont finalement produit plus de graines.
elle se doutait que si une espèce de fleur du désert survivait très bien, la plupart de ses graines germeraient chaque année. Et ses soupçons se sont avérés corrects.,
elle a utilisé les mathématiques pour prévoir combien de graines de chaque plante germerait chaque année si la plante utilisait la meilleure stratégie possible pour sa survie. Puis elle a comparé ses suppositions à ce que les plantes faisaient vraiment. Par cette méthode, elle a confirmé que les plantes avaient couvert leurs paris Après tout. Certaines espèces ont fait mieux que d’autres. Elle et Venable ont décrit leurs résultats dans le numéro de Mars 2014 de Ecology Letters.
Filaree (Erodium texanum) n’a couvert que peu ses paris. Cette plante produit de « grosses graines délicieuses » que les animaux aiment manger, explique Gremer., Il est également meilleur que beaucoup d’autres annuelles du désert pour survivre sans beaucoup d’eau. Chaque année, environ 70% de toutes les graines de filaree germent. Après tout, si les graines savoureuses restaient dans le sol, les animaux pourraient en manger la plupart. Au lieu de cela, lorsque les graines poussent, elles ont de bonnes chances de survivre et de se reproduire. C’est cette plante de couverture.
un tout petit parent du tournesol adopte l’approche inverse pour couvrir ses paris. Appelé tabac de lapin (Evax multicaulis), les animaux mangent rarement ses très petites graines, qui ressemblent à des grains de poivre. Cette plante peut donc jouer en laissant ses graines traîner sur le sol du désert. En fait, chaque année, seulement 10 à 15% de ses graines germent., Et quand une plante le fait — et survit dans le désert assez longtemps pour produire des graines-elle produit beaucoup, beaucoup de graines. En effet, cela fait beaucoup plus qu’un filaree.
un manque d’eau rend difficile la croissance des plantes. C’est quelque chose que les agriculteurs de Californie n’ont vu que trop bien au cours des trois dernières années de sécheresse. Dans les déserts du Sud — ouest des États-Unis, la sécheresse est une caractéristique permanente de la vie-pourtant, de nombreuses plantes y prospèrent encore. Ces plantes réussissent parce qu’elles ont évolué de différentes manières pour germer, grandir et se reproduire.,
