L’arbre n’a pas d’organes sensoriels ressemblant aux nôtres ou à ceux des animaux. Mais on le sait capable de mouvements, même très lents, tant pour s’orienter vers une direction favorable que pour s’éloigner de situations dommageables.

Les tropismes, mouvements des plantes orientés dans l’espace, supposent que l’arbre dispose de capteurs des paramètres de son environnement et perçoit des stimulations de nature physique ou chimique. L’arbre doit maintenir une posture verticale. Ce géotropisme est impératif, à la fois pour une raison purement mécanique, celle de tenir debout, et pour aller chercher la lumière. Ainsi, des capteurs de gravité indiquent à l’arbre où sont le haut et le bas. On suppose que le siège de cette perception se situe dans des cellules spécialisées renfermant de petits grains d’amidon, les statolithes. Plus denses que le cytoplasme, ils se déposent dans la partie basse des cellules et exercent une pression sur la membrane cellulaire, qui envoie alors un signal vers les différents tissus de l’arbre.

La lumière, tant en quantité qu’en qualité, oriente la croissance des arbres :c’est le phototropisme. Mieux connus que les précédents, les capteurs percevant la lumière sont les phytochromes, des molécules complexes sensibles à la couleur rouge, capables de distinguer le rouge clair du rouge sombre. Cette propriété importante permet à l’arbre de détecter la proximité de voisins et d’éviter de pousser dans leur direction. D’autres récepteurs, sensibles à la lumière bleue, sont impliqués dans la croissance préférentielle vers la lumière.

Les arbres possèdent aussi des capteurs de pression, très sensibles, qui réagissent au balancement du tronc et des branches. Rendant les troncs plus trapus, ils permettent des modifications morphologiques progressives pour mieux résister aux vents violents. Encore mal connus, des capteurs sensibles aux atteintes des tissus par les agresseurs biotiques (champignons, insectes, herbivores) ou par les accidents (le vent, le gel, le feu)réagissent aux blessures. Enfin, des chercheurs ont récemment montré que les végétaux répondaient à l’intensité du champ magnétique, qui semble réduire la croissance en longueur.

Les feuilles sont le siège de perceptions multiples. Ainsi, un ensemble de capteurs y est localisé, et plus précisément dans les cellules qui bordent les stomates. Ces minuscules pores, qui font communiquer la feuille avec le milieu extérieur, jouent un rôle stratégique, car leur degré d’ouverture permet de réguler les entrées et les sorties gazeuses : la vapeur d’eau, le CO2et l’oxygène, ainsi que certains polluants comme l’ozone. Cette régulation repose sur la perception de nombreux paramètres : l’humidité et la température de l’air, la quantité de lumière reçue, la teneur en ozone ou en CO₂dans l’air… Les stomates s’ouvrent lorsque la lumière augmente ou sous l’effet d’une forte humidité de l’air, et se ferment à l’obscurité. L’augmentation de la concentration en CO₂ dans l’air déclenche la fermeture des stomates chez certains arbres comme les chênes, mais n’a pas d’effet chez d’autres comme le hêtre.

Ce qui se passe dans le sol reste assez mystérieux, excepté le géotropisme des jeunes racines qui leur permet de suivre une trajectoire verticale, ou leur capacité à ressentir la présence d’un obstacle et à le contourner. Certains pensent que les mycorhizes sont impliquées dans la perception de l’environnement souterrain. Des expériences menées sur des plantes en conditions contrôlées ont montré que l’exposition à des ondes sonores de basse fréquence (200 hertz) pendant deux semaines induisait un phonotropisme positif dans les racines, se développant vers la source sonore. Ces ondes sonores provoquaient des modifications métaboliques, dont une augmentation très rapide des ions calcium dans les cellules. Mais pour l’instant, les avantages écologiques d’une telle perception ne sont pas élucidés. Tous ces capteurs envoient dans l’arbre des signaux de natures variées :chimiques grâce à certains ions, hormonaux (notamment l’auxine), ou physiques via le potentiel hydrique. Des recherches sur les signaux électriques sont en cours.

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