« La dispersion des graines a permis à Dame Nature de parfaire ses qualités d’ingénieur aéronautique »

« La dispersion des graines a permis à Dame Nature de parfaire ses qualités d’ingénieur aéronautique »

Wiebke Drenckhan

(physicienne à l’Institut Charles-Sadron à Strasbourg, CNRS)
Jean Farago
physicien à l’Institut Charles-Sadron à Strasbourg, université de Strasbourg

En cette saison de marronniers, Wiebke Drenckhan et Jean Farago étudient, dans leur chronique au « Monde », différents modes de dissémination de graines.Publié le 14 octobre 2020 à 18h30


« Aesculus hippocastanum » Prof. Dr. Otto Wilhelm Thomé Flora von Deutschland, Österreich und der Schweiz 1885, Gera, Germany


Carte blanche. La rentrée a été médiatiquement bien occupée, les marronniers s’adonnant bien volontiers en cette saison à la reproduction malgré le contexte pandémique extraordinaire : rentrée politique, scolaire, météo orageuse… Pourtant, la stratégie de reproduction d’Aesculus hippocastanum – le vrai marronnier d’Inde – est particulièrement simpliste et peu efficace. Sans la vogue de cet arbre en Europe au XIXe siècle, et des enfants de tous les pays pour en disperser les fruits, il serait encore de nos jours confiné à quelques massifs montagneux des Balkans. Car il s’adonne en effet à la barochorie. Derrière ce nom compliqué se cache trivialement la chute libre du marron au pied de l’arbre… Difficile d’imaginer plus simple, même si l’on peut noter que la forme à piquants de la bogue est d’une subtile architecture, puisqu’elle favorise la libération du marron tout en évitant de l’abîmer, un délicat compromis fruit de l’évolution.

Car quand le temps lui est laissé, Dame Nature aime à s’adonner à des expériences de physique amusante qui aident ses créatures à se perpétuer. Et la dispersion des graines, durant le court moment où elles rejoignent la terre, lui a permis de parfaire ses qualités d’ingénieur aéronautique et d’aboutir à des formes étonnantes et optimales. L’exemple le plus connu est certainement la samare de l’érable, dont l’autorotation rappelle l’hélicoptère. Durant son vol tournoyant, un tourbillon parallèle à l’aile membraneuse de la graine est créé sur sa partie supérieure. Ce vortex engendre une force de sustentation qui ralentit très fortement la chute et augmente ainsi les chances que le vent transporte ces graines sur de longues distances…

Très différent d’un marronnier donc, mais aussi d’un hélicoptère, où c’est le profil des pales qui assure la sustentation, avec notamment un angle d’incidence beaucoup plus faible que celui de la samare. L’autorotation semble jouer un rôle important pour stabiliser le vortex de l’extrados, sans que les physiciens s’accordent encore pleinement sur les détails du scénario aérodynamique. Soulignons aussi que la graine convertit astucieusement l’énergie de la chute pour entrer en rotation sans avoir besoin d’embarquer sa source d’énergie.

Parachute à trous
Grâce aux paléobiologistes, nous avons la preuve que les performances des samares d’aujourd’hui sont le résultat d’un processus d’essais et d’erreurs que les ancêtres des arbres actuels ont menés. Des fossiles de samares datant de 270 millions d’années provenant d’un conifère, Manifera talaris, montrent en effet que ce dernier produisait des graines à deux ailes mais asymétriques, dégénérant parfois en samares à une seule aile. Il est clair qu’avec cette variabilité, une véritable expérience de vols comparatifs a pu se dérouler et sélectionner petit à petit la solution optimale, d’autant qu’à cette époque, les mammifères et l’endozoochorie – la dispersion des graines par les animaux, un peu moins poétique – ne venaient pas encore concurrencer l’anémochorie dont nous parlons.

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