Qu’est-ce qui affecte la taille des feuilles ?

la taille des feuilles est conditionnée par la surface foliaire. Il existe bien des zones géographiques où la chaleur et l’abondance d’eau font qu’il n’y a pas de limite théorique à la taille des feuilles. Il s’agit principalement du bassin amazonien et de la forêt équatoriale africaine. Là, les plantes ont suffisamment d’eau pour rafraîchir leurs feuilles en permanence par transpiration et maintenir une température optimale pour la photosynthèse, loin de la température de l’air ambiant. Dans le reste de la zone intertropicale où l’eau est moins disponible, les feuilles sont plus petites car le risque de surchauffe est trop grand durant la journée pour les grandes feuilles due à leur incapacité à perdre rapidement la grande quantité de chaleur acquise par le rayonnement solaire. En zone tempérée, en altitude et dans les zones arctiques, ce n’est pas le risque de surchauffe qui est le facteur limitant, mais le risque de gel durant la nuit. Avec une couche isolante d’air importante, la grande feuille dissipe une trop grande part d’énergie dans les longues longueurs d’onde vers le ciel, qui ne peut pas être compensée par la température de l’air ambiant. Ce phénomène peut provoquer un gel même lorsque la température de l’air ambiant est supérieure à zéro. Résultat : sur 51% de la surface de la planète, c’est le risque de dommages par le gel durant la nuit qui est le facteur limitant de la taille des feuilles et non la chaleur du jour. C’est une idée nouvelle qui bat en brèche l’idée que seules la chaleur et l’eau expliquent la taille des feuilles. Cette règle énergétique prévaut pour expliquer les différences de taille au sein d’une même espèce selon leur emplacement au sud ou au nord de son aire de répartition. De même un même arbre peut produire des feuilles de taille différente, celles de la canopée en contact avec le rayonnement solaire étant plus petites que celles poussant à l’ombre de la canopée.

Souvent très grandes sous les tropiques, les feuilles sont toutes petites aux latitudes élevées ou en altitude. Jusqu'ici, les botanistes pensaient que c'est l'eau et l'humidité qui étaient déterminants. La taille était déterminée par l'équilibre entre quantité d'eau disponible et risque de surchauffe. Autrement dit : s'il y a beaucoup d'eau, il y a des grandes feuilles. Mais ça ne marche pas dans toutes les régions du globe : un autre facteur intervient: la propension à geler, plus forte pour les grandes feuilles. La nature détermine la taille des feuilles en fonction des risques de gel nocturne, et de surchauffe dans la journée.

Les plantes tropicales arborent des feuilles beaucoup plus imposantes que les végétaux établis aux hautes latitudes ou en altitude. Une vaste étude répond enfin formellement à cette énigme qui agite les scientifiques depuis plus d'un siècle : cette répartition planétaire se serait établie en fonction des risques de gel nocturne. Les premiers écologues au 19e siècle pensaient que c'était les fortes précipitations tropicales qui permettaient aux espèces à feuilles larges de s'épanouir, ce qui n'est pas le cas. A partir des années 1960, physiciens et physiologistes se sont attaqués au problème : ils avaient relevé qu'au milieu de l'été, les grandes feuilles étaient plus sujettes à la surchauffe que les petites. Nous avons constaté que, sur une grande partie de la planète, ce n'est pas la surchauffe qui limite la taille des feuilles, mais le risque de gel pendant la nuit. En fait, chaque objet est entouré d'une couche limite d'air. Or, plus une feuille est grande, plus cette couche isolante est épaisse, et empêche la feuille de capter la chaleur de son environnement dans la journée. Les grandes feuilles sont ainsi plus vulnérables au refroidissement nocturne, pendant lequel elles perdent leur chaleur par rayonnement. Pour une feuille, plus les nuits sont froides, plus il est avantageux de réduire sa surface.