Qu'est-ce qui fait monter la sève dans les arbres ?
Ce qui fait monter la sève dans les arbres, c’est avant tout l’évaporation de l’eau par les feuilles : en s’échappant, elle exerce une traction qui aspire vers le haut toute la colonne d’eau contenue dans le bois. Ce mécanisme, appelé théorie de la cohésion-tension, permet à certains arbres de hisser l’eau à plus de cent mètres de hauteur, sans aucune pompe. La poussée des racines et la capillarité n’y jouent qu’un rôle secondaire.
Sève brute et sève élaborée
Il faut d’abord distinguer deux sèves :
- la sève brute, faite d’eau et de sels minéraux puisés dans le sol, monte des racines vers les feuilles par le xylème, le tissu conducteur du bois ;
- la sève élaborée, riche en sucres produits par la photosynthèse, circule depuis les feuilles vers le reste de la plante par le phloème, situé juste sous l’écorce.
La question de la montée de la sève concerne surtout la sève brute, qui doit vaincre la pesanteur sur toute la hauteur de l’arbre.
La capillarité ne suffit pas
Les vaisseaux du xylème sont très fins, souvent bien moins d’un millimètre de diamètre, ce qui fait penser à la capillarité : l’eau monte d’elle-même dans un tube étroit. Mais les calculs montrent que dans des vaisseaux de cette taille, la capillarité ne peut élever l’eau que de quelques dizaines de centimètres à quelques mètres au plus. Elle est donc très loin d’expliquer l’alimentation de la cime d’un grand arbre.
La transpiration et la cohésion de l’eau
Le moteur principal est la transpiration. Les feuilles portent de très nombreux petits orifices, les stomates, par lesquels l’eau s’évapore. Cette perte crée une dépression qui tire sur l’eau des vaisseaux. Grâce aux liaisons entre molécules d’eau, la cohésion, la colonne liquide ne se rompt pas : elle se comporte comme un fil continu qui va des racines jusqu’aux feuilles. Chaque molécule qui s’évapore entraîne donc la suivante. L’adhésion de l’eau aux parois des vaisseaux contribue aussi à maintenir la colonne.
Cette explication a été proposée à la fin du XIXe siècle par les Irlandais Henry Dixon et John Joly. L’énergie qui fait monter l’eau vient en définitive du Soleil, qui provoque l’évaporation : l’arbre ne dépense presque rien pour transporter sa sève brute.
La poussée racinaire
Les racines peuvent aussi pousser la sève vers le haut. En accumulant des sels minéraux, elles attirent l’eau du sol par osmose et créent une légère pression. C’est elle qui explique les « pleurs » de la vigne taillée au printemps, ou la sève qui coule des érables lorsqu’on les entaille. Cette poussée est utile surtout quand les feuilles sont absentes ou que la transpiration est faible, mais elle reste trop faible pour alimenter seule un grand arbre.
Les limites de hauteur des arbres
Plus l’arbre est haut, plus la tension dans les vaisseaux est forte. Au-delà d’un certain seuil, des bulles d’air peuvent se former et rompre la colonne d’eau : c’est l’embolie, qui bloque le vaisseau. La sécheresse accroît ce risque. Les plus grands arbres connus, des séquoias à feuilles d’if de Californie, dépassent 110 mètres. Une étude publiée en 2004 dans la revue Nature estimait que la difficulté d’alimenter en eau les feuilles les plus hautes limite la hauteur maximale des arbres à environ 120 à 130 mètres.
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