Selon une équipe internationale de scientifiques dirigée par un chercheur de l’Université du Maine, la façon dont les feuilles reflètent la lumière peut éclairer l’histoire évolutive des plantes à graines.




Selon Dudu Meireles, les spectres de réflectance des plantes, ou le profil lumineux des feuilles se reflètent sur différentes longueurs d’onde, capturent le changement et la diversification des plantes à graines à la suite de l’évolution. Le professeur adjoint d’évolution et de systématique des plantes à l’UMaine et ses collègues des États-Unis, du Canada, de Suisse et d’Angleterre ont exploré remark les spectres ont évolué et se sont diversifiés au cours des 350 derniers hundreds of thousands d’années d’évolution des plantes.

Comment les feuilles réfléchissent la lumière révèle l'histoire évolutive des plantes à graines

Les chercheurs ont découvert qu’en mesurant le spectre lumineux réfléchi par une feuille, ils peuvent identifier la plante, en apprendre davantage sur sa chimie et son évolution, et déterminer sa place dans l’arbre de vie, explique Meireles. Spectra peut également être utilisé pour « fournir des évaluations révolutionnaires de l’évolution des feuilles et de la diversité phylogénétique des plantes à l’échelle mondiale », a écrit le groupe dans son rapport pour l’étude. Meireles dit qu’il espère éventuellement effectuer ces mesures à length à l’aide de véhicules aériens sans pilote, d’avions ou de satellites.




« Nous savons peu de choses sur la façon dont les caractéristiques des plantes et la chimie ont évolué vehicle la collecte des données est difficile et lente, mais les spectres nous permettent de collecter ces données à des taux sans précédent. Dit Meireles.

New Phytologist, une revue internationale de recherche en phytologie, a publié les conclusions du groupe dans son numéro d’octobre 2020 et a fait la promotion de l’étude en couverture. La couverture présente également des œuvres d’Adriana Cavalcanti d’Orono, étudiante à Intermedia MFA. Selon le journal, l’art des feuilles créé à partir de perforations de feuillage d’automne évoque « comment les spectres de réflexion de la lumière capturent la diversité chimique des feuilles et révèlent l’histoire évolutive des plantes ».

Cavalcanti dit qu’elle a créé l’œuvre d’art, intitulée « Biomimétisme », l’automne dernier en perforant une variété de feuilles et en collant les différents cercles sur du bois récupéré pour former une feuille multicolore. La façon dont la technologie se mêle à la science et à la mother nature a inspiré la pièce, dit-elle, ajoutant remark les observations de la mother nature ont influencé plusieurs progrès technologiques.

Tout en travaillant sur ses recherches sur les spectres de réflectance des plantes, Meireles a encouragé Cavalcanti, qui est également botaniste, à soumettre « Biomimicry » à New Phytologist, dit-elle. La revue, qui accepte des illustrations originales reflétant le sujet principal de chaque numéro, a choisi son posting pour représenter les découvertes de Merieles.

« Quand j’ai appris que mon travail avait été sélectionné pour la couverture, ce fut une grande surprise. Premièrement, parce que je ne vois généralement pas d’œuvres d’art sur la couverture des revues scientifiques. Deuxièmement, parce qu’il n’a pas été créé dans cet esprit, « Dit Cavalcanti. « Pour moi, c’est juste un exemple de la façon dont nous devons être ouverts d’esprit à propos de nos propres créations artistiques l’importance de laisser un espace pour que les gens aient leur propre perception de l’art. »

L’équipe de recherche a mené l’étude en utilisant un ensemble de données de in addition de 16000 spectres de réflectance au niveau des feuilles, allant de la lumière noticeable à la lumière infrarouge, de 544 espèces de plantes à graines dans les latitudes tropicales et tempérées des Amériques et d’Europe. Ils ont mesuré les spectres de feuilles à l’aide de deux spectroradiomètres de champ à gamme complète, de clips de feuilles et de resources de lumière artificielle.

Alors que les spectres mettent en évidence l’histoire phylogénétique des plantes à graines, l’emplacement du sign présentant cette information and facts dans les spectres peut varier selon les lignées végétales, selon les chercheurs. Ils ont découvert, par exemple, que le sign produisant le document évolutif de la lignée monocotylédone des plantes est situé dans la lumière proche infrarouge réfléchie par leurs feuilles, mais que le signal de la lignée gymnosperm réside dans la lumière infrarouge à ondes courtes réfléchie par les feuilles. Pour surveiller la diversité des plantes, Meireles dit que les scientifiques doivent mesurer le spectre complet de la lumière réfléchie par les feuilles plutôt que par une poignée de bandes.

L’équipe a créé un modèle qui peut aider à simuler comment différentes dynamiques évolutives, telles que l’adaptation convergente à l’ombre, affectent les spectres. Leur cadre a également révélé que l’évolution contraint la variation des spectres chez les plantes à graines à des degrés différents, en particulier pour la région noticeable associée aux pigments tels que la chlorophylle et les caroténoïdes.

Meireles et ses collègues espèrent que l’augmentation de la disponibilité de données spectrales à haute résolution non seulement pour les feuilles, mais aussi au niveau de la canopée et du paysage aidera à améliorer la façon dont les scientifiques surveillent la biodiversité des plantes.

« La fonction de l’écosystème, et par extension le bien-être humain, dépendent de la biodiversité. Nous devons surveiller la diversité pour la comprendre, la gérer et la préserver, et les spectres de réflectance sont l’un des meilleurs outils dont nous disposons pour faire ce travail efficacement. » Dit Meireles.