Reaching heights of over 100 meters, Californian sequoias tower over Earth’s other estimated 60,000 tree species. Growing in the misty Sierra Nevada mountains, their massive trunks support the tallest known trees in the world. But even these behemoths seem to have their limits. No sequoia on record has been able to grow taller than 130 meters – and many researchers say these trees won’t beat that cap even if they live for thousands of years to come. So what exactly is stopping these trees from growing taller, forever?
Pouvant atteindre plus de 100 mètres, les séquoias de Californie dominent les 60 000 autres espèces d'arbres sur Terre. Poussant dans les montagnes brumeuses de la Sierra Nevada, leurs troncs massifs supportent les plus grands arbres connus au monde. Mais même ces colosses semblent avoir leurs limites. Aucun séquoia n'a été enregistré avec une hauteur de plus de 130 mètres - et de nombreux chercheurs estiment que ces arbres ne battront pas cette limite même si ces arbres vivaient encore pendant des milliers d'années. Qu'est-ce qui empêche ces arbres de grandir plus, à l'infini ?
It all comes down to sap.
Tout est lié à la sève.
In order for trees to grow, they need to bring sugars obtained from photosynthesis and nutrients brought in through the root system to wherever growth is happening. And just like blood circulates in the human body, trees are designed to circulate two kinds of sap throughout their bodies – carrying all the substances a tree’s cells need to live. The first is phloem sap. Containing the sugars generated in leaves during photosynthesis, phloem sap is thick, like honey, and flows down the plant’s phloem tissue to distribute sugar throughout the tree. By the end of its journey, the phloem sap has thinned into a watery substance, pooling at the base of the tree.
Pour que les arbres puissent pousser, ils ont besoin de sucres obtenus grâce à la photosynthèse, et de nutriments obtenus grâce aux racines, partout où l'arbre pousse. Et tout comme le sang circule dans le corps humain, les arbres ont deux types de sèves qui coulent dans leur corps - apportant toutes les substances nécessaires aux cellules pour vivre. La première est la sève élaborée. Contenant les sucres générés par les feuilles lors de la photosynthèse, la sève élaborée est épaisse, comme du miel, et descend dans le tissu appelé phloème pour distribuer les sucres dans l'arbre. À la fin de son voyage, la sève élaborée s'est transformée en une matière aqueuse, qui se dépose au pied de l'arbre.
Right beside the phloem is the tree’s other tissue type: the xylem. This tissue is packed with nutrients and ions like calcium, potassium, and iron, which the tree has absorbed through its roots. Here at the tree’s base, there are more of these particles in one tissue than the other, so the water from the phloem sap is absorbed into the xylem to correct the balance. This process, called osmotic movement, creates nutrient-rich xylem sap, which will then travel up the trunk to spread those nutrients through the tree. But this journey faces a formidable obstacle: gravity. To accomplish this herculean task, the xylem relies on three forces: transpiration, capillary action, and root pressure.
Juste à côté du phloème se trouve l'autre type de tissu de l'arbre : le xylème, qui est rempli de nutriments et d'ions comme le calcium, le potassium et le fer, que l'arbre a absorbés à travers ses racines. Ici, à la base de l'arbre, il y a plus de ces particules dans un tissu que dans l'autre, ainsi l'eau du phloème est absorbée dans le xylème pour rééquilibrer la balance. Ce procédé, appelé osmose, crée une sève brute riche en nutriments, qui remonte alors dans le tronc pour distribuer ces nutriments dans l'arbre. Mais lors de son voyage, la sève fait face à un obstacle majeur : la gravité. Pour accomplir cette tâche herculéenne, la sève brute s'appuie sur trois forces : la transpiration, la capillarité et la poussée racinaire.
As part of photosynthesis, leaves open and close pores called stomata. These openings allow oxygen and carbon dioxide in and out of the leaf, but they also create an opening through which water evaporates. This evaporation, called transpiration, creates negative pressure in the xylem, pulling watery xylem sap up the tree. This pull is aided by a fundamental property of water called capillary action. In narrow tubes, the attraction between water molecules and the adhesive forces between the water and its environment can beat out gravity. This capillary motion is in full effect in xylem filaments thinner than human hair. And where these two forces pull the sap, the osmotic movement at the tree’s base creates root pressure, pushing fresh xylem sap up the trunk. Together these forces launch sap to dizzying heights, distributing nutrients, and growing new leaves to photosynthesize – far above the tree’s roots.
Pendant la photosynthèse, les feuilles ouvrent et ferment des pores, appelés stomates. Ouverts, ces pores permettent à l'oxygène et au dioxyde de carbone d'entrer et de sortir de la feuille, mais ils créent aussi une ouverture à travers laquelle l'eau s'évapore. Cette évaporation, appelée transpiration, crée une pression négative dans le xylème, faisant monter le xylème aqueux vers le haut de l'arbre. Cette poussée est aidée par une propriété fondamentale de l'eau appelée capillarité. Dans des tubes très fins, l'attraction entre les molécules d'eau et les forces d’adhérence entre l'eau et son environnement peut battre la gravité. Cette capillarité est à son maximum dans les filaments du xylème qui sont plus fins qu'un cheveu. Et tandis que ces deux forces poussent la sève, l'osmose à la base de l'arbre crée une pression dans les racines, poussant le xylème frais dans le tronc. Ensemble, ces forces envoient la sève à des hauteurs vertigineuses, distribuant des nutriments, créant ainsi de nouvelles feuilles pour la photosynthèse -
But despite these sophisticated systems, every centimeter is a fight against gravity. As trees grow taller and taller, the supply of these vital fluids begins to dwindle. At a certain height, trees can no longer afford the lost water that evaporates during photosynthesis. And without the photosynthesis needed to support additional growth, the tree instead turns its resources towards existing branches.
très haut au-dessus des racines. Mais malgré ces systèmes sophistiqués, chaque centimètre est une bataille contre la gravité. Alors que les arbres poussent de plus en plus haut, l'approvisionnement en fluides vitaux commence à s'amenuiser. À une certaine hauteur, les arbres ne peuvent plus se permettre de perdre l'eau qui s'évapore lors de la photosynthèse. Et sans la photosynthèse nécessaire à une croissance supplémentaire,
This model, known as the “hydraulic limitation hypothesis,”
l'arbre tourne alors ses ressources vers les branches existantes.
is currently our best explanation for why trees have limited heights, even in perfect growing conditions. And using this model alongside growth rates and known needs for nutrients and photosynthesis, researchers have been able to propose height limits for specific species. So far these limits have held up – even the world’s tallest tree still falls about fifteen meters below the cap. Researchers are still investigating the possible explanations for this limit, and there may not be one universal reason why trees stop growing. But until we learn more, the height of trees is yet another way that gravity, literally, shapes life on Earth.
Ce modèle, appelé « modèle à limitation hydraulique », est notre meilleure explication pour comprendre pourquoi les arbres ont une hauteur limitée, même dans des conditions parfaites de croissance. En couplant ce modèle avec des taux de croissance et les besoins connus en nutriments et en photosynthèse, les chercheurs ont proposé des tailles maximales pour des espèces spécifiques. Jusqu'à présent, ces tailles ont tenu bon - car même l'arbre le plus grand du monde est à quinze mètres sous cette limite. Les chercheurs continuent de chercher des explications à cette limite, peut-être existe-t-il d'autres réponses quant à la taille maximale des arbres. Jusqu'à ce que nous en sachions plus, la hauteur des arbres est encore une façon de voir que la gravité façonne, au sens propre, la vie sur Terre.