Géométrie et capture des proies chez les plantes carnivores
Des chercheurs de l’Université d’Oxford, en collaboration avec le Mathematical Institute, ont récemment dévoilé une étude révolutionnaire publiée dans les Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS). Leur recherche se concentre sur les plantes carnivores du genre Népenthès, plus communément connues sous le nom de plantes à sarracénie, qui se trouvent principalement dans les régions tropicales d’Asie du Sud-Est. Ces plantes sont réputées pour leurs pièges en forme de coupes destinés à capturer des proies, généralement des insectes.
L’étude, dirigée par le Dr. Chris Thorogood du Jardin botanique d’Oxford, a cherché à comprendre pourquoi ces plantes présentent une telle variété de formes et de tailles. Les chercheurs ont découvert que la forme, la taille et la géométrie des sarracénies influencent le type de proies qu’elles sont capables de piéger. Les sarracénies utilisent un mécanisme bien connu pour capturer leurs proies : un bord glissant au sommet, appelé péristome, recouvert de crêtes qui retiennent une mince pellicule d’eau, provoquant ainsi la chute de la proie dans un liquide digestif au fond du piège.
Pour étudier cette diversité de formes, les chercheurs ont appliqué des modèles mathématiques aux plantes cultivées au Jardin botanique. Ils ont classé les formes en quatre groupes, facilitant ainsi les comparaisons grâce à des reconstructions mathématiques. En utilisant une approche de « masse ponctuelle », équivalente à un insecte glissant dans le piège, ils ont mesuré l’efficacité de capture hypothétique pour chaque forme. De plus, le coût énergétique de production du péristome a été calculé en tenant compte de la superficie relative et de la pente des différentes structures.
Les résultats ont montré que la géométrie du péristome avait un impact significatif sur la capacité de la plante à capturer certaines proies. Par exemple, les péristomes très évasés semblaient particulièrement adaptés à la capture d’insectes marcheurs tels que les fourmis. Cette diversité de formes pourrait être liée à l’environnement des sarracénies, qui se développent dans des habitats pauvres en azote, tels que les montagnes, les marécages et les forêts tropicales. En capturant des insectes riches en azote, elles bénéficient d’un avantage nutritionnel par rapport aux plantes non carnivores.
L’étude a également révélé que la taille du piège était en corrélation avec les types de proies disponibles dans un habitat donné. Cette adaptation permettrait aux sarracénies de maximiser leur efficacité de capture en fonction des ressources disponibles.
En résumé
En fin de compte, cette recherche démontre que la variété de formes et de tailles observée chez les sarracénies carnivores est une réponse évolutive aux différentes proies disponibles dans leur environnement. En utilisant des modèles mathématiques, les chercheurs ont contribué à élucider ce mystère botanique et ouvert la voie à de futures études sur ces fascinantes plantes carnivores au Jardin botanique d’Oxford.