Bien que Robert Frost ait pu imaginer quelque chose de plus poétique, les physiologistes des arbres vous diront que la réponse est l’anthocyane. C’est le pigment que les feuilles produisent en automne, créant les affichages lumineux de feuillage rouge et violet qui attirent des milliers de touristes nostalgiques (et leurs portefeuilles) en Nouvelle-Angleterre.
Mais la chimie n’en est pas la cause. « Nous connaissons les raisons biochimiques de base (les feuilles deviennent rouges) », explique le chercheur du Service forestier américain Paul Schaberg — sous stress, les sucres des feuilles sont convertis en anthocyanes — « mais l’écologie et les mécanismes exacts sont encore inconnus. » Pourquoi un érable devient-il jaune une année et rouge l’année suivante? Les nuits froides sont-elles le déclencheur? La couleur rouge sert-elle à dissuader les insectes nuisibles? « Il existe des dizaines de théories concurrentes », dit-il.
C’est pourquoi lui et son stagiaire, Will Young, étudiant en foresterie de l’Université du Vermont, regardent un érable à sucre devant la station de recherche du Service forestier sur Spear Street à Burlington, dans le Vermont. Sous l’arbre, ils ont installé un congélateur recouvert de bâche, festonné de fils bleus et de tubes argentés qui montent dans les branches. À l’intérieur des tubes, l’antigel s’écoule vers les brindilles sélectionnées et les maintient plus froides que les branches environnantes.
Et, chose certaine, les branches refroidies affichaient des feuilles rouge brillant la semaine dernière et sont maintenant un gris de novembre nu, tandis que les branches environnantes sont toujours recouvertes de feuilles jaunes. « Si nous pouvons comprendre ce qui déclenche la production d’anthocyanes — le froid fait clairement partie du tableau —, nous pourrons mieux comprendre les raisons pour lesquelles l’arbre produit des anthocyanes », explique Schaberg. » La fabrication du pigment a un coût métabolique pour l’arbre en fin de saison; alors, quels sont les avantages? »
Pour explorer cette question, Schaberg et Paula Murakami, sa collègue du Service des forêts, ont collaboré avec des chercheurs de l’Université du Vermont, John Shane, Gary Hawley et d’autres membres de la Rubenstein School of Environment and Natural Resources de l’UVM.
Pendant des décennies, les manuels de foresterie ont affirmé que les anthocyanes n’avaient aucune fonction pendant que les arbres se préparaient à laisser tomber leurs feuilles; elles devenaient simplement visibles lorsque les molécules de chlorophylle verte se décomposaient en automne. Mais des recherches plus récentes du monde entier ont proposé de nombreuses façons dont les anthocyanes pourraient bénéficier aux arbres en automne: comme écran solaire pour protéger les feuilles de l’excès de lumière, comme antioxydant pour aider à réparer les dommages causés aux feuilles et pour aider à résister au froid et à la sécheresse. En bref : c’est fait, pas laissé.
Un article récent dans la revue Trees, co-écrit par des chercheurs du Service des forêts et de l’UVM, a montré que chez les érables à sucre, les tiges des feuilles de couleur rouge étaient plus fermement attachées que leurs frères jaunes. Cette observation ajoute une autre pièce à l’hypothèse explorée par Schaberg et ses collègues: les anthocyanes pourraient permettre aux arbres de continuer à absorber les sucres et les nutriments des feuilles plus tard à l’automne — un avantage évident pour un érable à sucre vivant sur un flanc de montagne froid avec une saison de croissance courte.
» Moi? Je monte et je descends des échelles avec du ruban adhésif « , dit Will Young, avec un sourire, alors qu’il place soigneusement de minuscules disques de feuilles hachées dans un tube à essai de méthanol. Dans le cadre d’une bourse minoritaire de l’USDA qu’il a reçue à l’École Rubenstein, chaque semaine, Young travaille avec des chercheurs dans des laboratoires du Service des forêts et sur le campus, alors qu’ils mesurent les niveaux de sucre, enregistrent la teneur en chlorophylle et recherchent des indices sur la façon dont un érable gagne sa vie.
« Dans Ressources naturelles 1, mon premier jour ici, nous avons parlé des raisons pour lesquelles les feuilles deviennent rouges », explique Young. » C’est le Vermont. Tout le monde se soucie des feuilles rouges. »
Et l’une des raisons pour lesquelles les gens se soucient des feuilles rouges est que leur rôle dans le paysage et l’économie du Vermont peut être menacé par le changement climatique.
Le oct. 1 au Proctor Maple Research Center de l’UVM à Underhill Center, les chercheurs Tim Perkins, Abby van den Berg et Tom Vogelmann ont lancé un nouveau projet à la recherche de réponses à la question: pourquoi les feuilles deviennent-elles rouges?
« Comme l’équipe du Service des forêts, nous posons une question de base sur l’influence de la température sur la couleur des feuilles. L’hypothèse est que les nuits fraîches, mais pas gelées, favorisent le développement des anthocyanes « , explique van den Berg.
« Mais sous-jacent à cette question fondamentale, nous voulons être en mesure de mieux prédire comment le changement climatique va affecter la coloration automnale », dit-elle.
Au Centre Proctor, les chercheurs ont environ 200 plants en pots. Certains, dans une baignoire bleue réfrigérée, sont maintenus plus froids que l’air environnant — un groupe seulement la nuit, d’autres tout le temps. Au cours de l’automne, van den Berg a surveillé le développement de la couleur des semis avec un appareil photo numérique et à l’aide d’un compteur portatif pour mesurer la teneur en anthocyanes et en chlorophylle.
« Le froid nocturne peut empêcher la feuille d’exporter tous les sucres qu’elle a produits pendant la journée dans la brindille et donc ils sont piégés dans la feuille », dit-elle. Et ces sucres sont l’épine dorsale de la synthèse des anthocyanes — « ils fournissent les précurseurs », dit-elle. Avec un climat qui se réchauffe, les chercheurs veulent savoir comment ce processus va changer, peut-être en coupant, en prolongeant ou en retardant la saison du « peeping des feuilles ».
Au terme de leur projet de trois ans, financé par l’USDA, van den Berg espère avoir des prévisions plus claires sur l’avenir du feuillage rouge.
» Chez Proctor, notre principal objectif est la production de sirop d’érable, mais beaucoup de ces producteurs dépendent du tourisme d’automne pour vendre leur produit. La saison des feuilles imprègne vraiment les économies locales toute l’année « , explique van den Berg. Le département du tourisme du Vermont a chiffré les dépenses des visiteurs au cours de la saison touristique d’automne de l’année dernière à 363 millions de dollars.
Et le changement climatique peut affecter non seulement les feuilles, mais aussi les espèces d’arbres des forêts de la Nouvelle-Angleterre. « Si nous perdons nos érables à sucre ou nos érables rouges (à cause du changement climatique) », demande van den Berg, « qu’est-ce que cela va faire pour notre couleur d’automne? »