Une légère augmentation de l'humidité incite les pommes de pin à enrouler leurs écailles pour empêcher une dispersion inefficace des graines par temps humide.

Introduction

Les naturalistes avertis connaissent depuis longtemps la vieille astuce consistant à utiliser des pommes de pin pour prédire le temps qu'il fera. S'il fait sec, les pommes de pin au sol laisseront tomber leurs fines écailles et s'ouvriront comme les doigts d'un poing qui se déploie. S'il y a de la pluie et de l'humidité dans l'air, les écailles se resserreront comme un pont-levis de château, se chevauchant et scellant le cône en une boule serrée.

L'idée est simple : ouvrir et libérer les graines lorsque les conditions sont les meilleures pour que les vents les transportent au loin. Le temps humide freine la dispersion.

Mais comment « sentent-ils » l'humidité lorsque les pommes de pin ne contiennent pas de cellules vivantes ? Et comment se déplacent-ils sans muscles ni nerfs ?

Image: Kami Rao / https://www.flickr.com/photos/51715344@N07/21359909380 / CC BY - Creative Commons Attribution seul

Les pommes de pin ont des écailles minces qui s'ouvrent dans des conditions sèches pour disperser les graines par le vent. Mais les écailles se referment dans des conditions humides qui décourageraient la dispersion des graines.

Les écailles des pommes de pin ont un mécanisme pour se fermer (à gauche) dans des conditions humides qui empêchent la dispersion des graines. Mais ils s'ouvrent dans des conditions sèches pour disperser les graines par le vent. 

La stratégie

Le secret réside dans la structure de leurs écailles. Les écailles de pomme de pin ont plusieurs couches avec différentes qualités. Le côté le plus à l'extérieur de l'échelle (qui fait face vers le bas lorsque les écailles sont ouvertes) est constitué d'une couche de cellules extensibles lâchement emballées. La couche interne (vers le haut lorsque les écailles sont ouvertes) est constituée de fibres rigides serrées comme des câbles.

Diagram showing how a pine cone scale opens and closes
Image: Biomimicry Institute / Copyright © - Tous droits réservés

Un diagramme schématique illustre comment l'expansion des cellules sur la face inférieure des écailles d'une pomme de pin provoque l'enroulement de l'écaille vers le haut, fermant ainsi le cône.

Lorsque les écailles sont ouvertes et que l'air devient humide, des gouttes d'eau commencent à tomber ou à perler sur la couche supérieure. L'eau glisse vers la tige centrale du cône et est canalisée à l'intérieur de la balance. Là, l'eau remplit les cellules et les espaces vides entre elles. Cette couche se dilate et s'étire, tandis que la couche supérieure moins flexible reste plus tendue. Les écailles se plient vers le haut au milieu jusqu'à ce qu'elles se recourbent complètement.

Lorsque le taux d'humidité atteint environ 20 %, il suffit d'un changement d'humidité de XNUMX % pour déclencher la fermeture de la balance. Ensuite, lorsque l'air devient plus sec, l'eau contenue dans les écailles s'évapore, la couche externe rétrécit et les écailles rouvrent.

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Les écailles des pommes de pin se déploient pour disperser les graines par le vent. Mais l'humidité remonte, les écailles se referment pour éviter que les graines ne se dispersent dans des conditions climatiques défavorables.

Le potentiel

Le schéma efficace, sensible et piloté par l'eau des pommes de pin inspire les ingénieurs à concevoir des mécanismes capables de se déplacer et/ou de changer de forme sans nécessiter d'apport d'énergie. De telles innovations pourraient conduire à de nouveaux systèmes pour transporter l'eau, ou à plus petite échelle, pour servir d'interrupteurs d'activation pour la robotique.

Les scientifiques explorent également de nouveaux matériaux qui réagissent rapidement aux changements environnementaux. Les tissus "intelligents" pourraient réagir automatiquement aux changements de température ou d'humidité. Lorsque le tissu est mouillé par la sueur ou l'humidité, les couches du tissu peuvent s'ouvrir et le rendre plus respirant. Lorsque les conditions se dessèchent, le matériau peut retrouver son tissage serré d'origine.

Des matériaux de construction inspirés de la même manière pourraient également réagir aux variations d'humidité. Dans l'air sec et chaud de midi, les stores autoréglables, par exemple, peuvent se plier pour créer de l'ombre et garder les maisons fraîches. De la nuit aux petits matins humides, ils se détendaient et s'ouvraient à nouveau.

Dernière mise à jour 18 août 2016