Des épicéas des Dolomites anticipent une éclipse solaire

Les alternances de lumière et d’obscurité qui rythment la Terre façonnent en profondeur la vie de milliards d’organismes. On sait, par exemple, que les éclipses solaires provoquent des changements nets chez de nombreux animaux. Mais qu’en est-il des plantes ?

Dans une forêt de la région des Dolomites, en Italie, une équipe de scientifiques a profité du passage d’une éclipse solaire pour s’attaquer à cette question.

Au moment où l’éclipse a eu lieu, les chercheurs enregistraient déjà les impulsions bioélectriques d’épicéas. Ils ont simplement laissé les capteurs en fonctionnement afin de documenter la réaction des arbres pendant l’évènement - et les résultats se sont révélés surprenants.

Les épicéas n’ont pas seulement réagi au phénomène : ils l’ont, en quelque sorte, devancé. Leurs signaux bioélectriques se sont synchronisés plusieurs heures avant le début de l’éclipse.

Décrit aujourd’hui dans la revue Royal Society Open Science, ce phénomène observé à l’échelle de toute la forêt met en lumière une complexité supplémentaire du comportement végétal. Il s’inscrit aussi dans un ensemble croissant d’indices suggérant que les plantes prennent une part active au fonctionnement de leurs écosystèmes.

Les arbres réagissent-ils collectivement ?

L’étude a été dirigée par le professeur Alessandro Chiolerio (Institut italien de technologie) et par la professeure Monica Gagliano (Southern Cross University, Australie), principale autrice de l’article. Le projet s’est appuyé sur une équipe internationale.

Une éclipse solaire survient lorsque la Lune s’interpose entre le Soleil et la Terre, masquant totalement ou partiellement la lumière solaire.

Chez les humains, un tel spectacle peut susciter l’émerveillement et même renforcer un sentiment de cohésion sociale. Chez d’autres animaux, des travaux ont montré que des individus se rassemblent et synchronisent leurs déplacements lors de l’évènement.

En revanche, la réponse des plantes aux éclipses solaires reste très mal connue. Quelques études indiquent que le passage rapide de l’obscurité à la lumière (et inversement) au cours d’une éclipse peut modifier le comportement des plantes, mais ces recherches portent surtout sur des réactions observées à l’échelle d’un organisme isolé.

Cette nouvelle étude visait donc une question différente : les arbres répondent-ils à une éclipse solaire ensemble, en tant que collectif vivant ?

En quoi consistait la recherche

Dans les cellules de tous les organismes vivants, des molécules chargées se déplacent et transmettent au passage des signaux électriques. L’ensemble de cette activité électrique est appelé l’« électrome » de l’organisme.

Cette activité dépend principalement du déplacement des ions à travers les membranes cellulaires. Elle génère de minuscules courants qui permettent aux êtres vivants - humains compris - de coordonner leurs fonctions et de communiquer.

Les chercheurs ont voulu étudier les signaux électriques d’épicéas (Picea abies) pendant une éclipse solaire partielle survenue le 25 octobre 2022. L’observation s’est déroulée dans la forêt de Costa Bocche, près de Paneveggio, dans le massif des Dolomites (Italie).

L’objectif était de caractériser l’activité électrique des arbres durant l’éclipse, qui a duré une heure. Des capteurs conçus sur mesure ont été installés et raccordés à trois épicéas : deux arbres sains d’environ 70 ans (l’un en plein soleil, l’autre entièrement à l’ombre) et un arbre sain d’environ 20 ans, lui aussi en pleine ombre.

Les scientifiques ont également instrumenté cinq souches - vestiges d’arbres plus anciens qui faisaient autrefois partie d’une forêt intacte, avant d’être fortement endommagée par une tempête survenue quelques années plus tôt.

Pour chaque arbre et chaque souche, cinq paires d’électrodes ont été posées dans les couches internes et externes du bois, y compris sur des racines mises à nu, des branches et des troncs. Ces électrodes étaient reliées aux capteurs.

Grâce à ce dispositif, l’équipe a pu suivre l’activité bioélectrique de plusieurs arbres et souches, répartis sur quatre sites, tout au long de l’éclipse. Les analyses ont porté à la fois sur les réponses propres à chaque arbre et sur les signaux bioélectriques circulant entre les arbres.

Plus précisément, les chercheurs ont quantifié les variations des « potentiels bioélectriques » des arbres, c’est-à-dire des différences de tension de part et d’autre des membranes cellulaires.

Qu’ont-ils découvert ?

Autour de l’éclipse - avant son début comme pendant l’heure de l’évènement - l’activité électrique des trois arbres s’est mise à évoluer de manière nettement plus synchronisée. Ces modifications se produisent à des échelles microscopiques, par exemple au sein des molécules d’eau et de lymphe de l’arbre.

Les deux épicéas les plus âgés ont montré une réaction anticipatrice beaucoup plus marquée face à l’éclipse imminente que l’arbre plus jeune. Cela laisse penser que des arbres âgés auraient développé des mécanismes leur permettant d’anticiper et de répondre à ce type d’évènement, à l’instar de ce qui se produit lors des changements saisonniers.

Du point de vue humain, les éclipses solaires paraissent exceptionnelles. Pourtant, elles suivent des cycles susceptibles de se répéter plusieurs fois au cours de la vie d’arbres à longévité élevée. Les chercheurs ont aussi observé des ondes bioélectriques se propageant d’un arbre à l’autre, ce qui suggère que des arbres plus âgés pourraient transmettre une forme de connaissance écologique aux plus jeunes.

Une telle dynamique est cohérente avec des études indiquant que la signalisation à longue distance entre plantes peut les aider à coordonner diverses fonctions physiologiques lorsqu’elles font face à des changements environnementaux.

L’équipe a également mis en évidence des modifications des réponses bioélectriques des souches pendant l’éclipse, même si ces changements étaient moins prononcés que chez les arbres encore sur pied. Cela suggère que les souches étaient toujours vivantes.

Pour éprouver ces observations issues de l’expérience de terrain, les chercheurs ont ensuite mobilisé de la modélisation informatique et des méthodes d’analyse avancées, dont la théorie quantique des champs.

Ces travaux ont conforté les résultats obtenus sur le terrain : non seulement l’éclipse a influencé les réponses bioélectriques de chaque arbre, mais ces activités étaient aussi corrélées entre elles. Autrement dit, la réaction apparaît cohésive, comparable à celle d’un organisme, à l’échelle de la forêt.

Comprendre les connexions de la forêt

Ces résultats s’accordent avec un vaste corpus de recherches antérieures, menées par d’autres équipes, qui souligne l’ampleur des interconnexions entre arbres au sein des écosystèmes forestiers.

De tels comportements pourraient, à terme, peser sur la résilience de l’écosystème forestier, sur sa biodiversité et sur son fonctionnement global, en l’aidant à faire face à des variations rapides et imprévisibles.

Les observations rappellent aussi l’importance de protéger les forêts anciennes, qui constituent des piliers de la résilience des écosystèmes - et qui pourraient préserver et transmettre une connaissance écologique précieuse.

Cette recherche est présentée dans un documentaire, Il Codice del Bosco (The Forest Code), dont la première aura lieu en Italie le 1er mai 2025.

Monica Gagliano, professeure associée de recherche en biologie de l’évolution, Southern Cross University, et Prudence Gibson, enseignante-chercheuse en humanités végétales, UNSW Sydney

Cet article est republié depuis The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original.

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