Les feuilles vertes sont des éléments essentiels du monde végétal, responsables de la photosynthèse, le processus vital qui convertit la lumière en énergie chimique. La diversité des formes, des tailles et des textures des feuilles est immense, reflétant l'adaptation des plantes à des environnements variés. Cet article explore les différents types de feuilles vertes et les méthodes pour les identifier, en tenant compte de leurs caractéristiques optiques, anatomiques et physiologiques.
Comportement spectral de la végétation
Plutôt que de parler de signature spectrale, il est plus approprié de parler de comportement spectral de la végétation. Les propriétés optiques des feuilles sont intimement liées à leurs caractéristiques biochimiques, notamment la teneur en pigments, la structure cellulaire, la teneur en eau et l'état physiologique. Ces éléments varient au cours du temps, entraînant des changements dans la structure et les caractéristiques des couverts végétaux.
Pigments foliaires et absorption de la lumière
Tous les végétaux renferment des pigments, notamment les chlorophylles (pigments verts), les carotènes (pigments orangés) et les anthocyanes (pigments bleus rouges), les pigments chlorophylliens étant de loin les plus abondants. La chlorophylle possède deux bandes d'absorption dans le bleu (450 nm) et dans le rouge (660 nm). La présence des pigments foliaires dans les végétaux est donc responsable de la forte absorption du rayonnement visible, avec un maximum relatif de réflectance autour du vert (550 nm).
Structure anatomique et réflectance
La structure anatomique des feuilles joue un rôle très important dans la signature spectrale de la végétation. Si les pigments chlorophylliens absorbent la majeure partie du rayonnement visible qui leur parvient, ils sont en revanche totalement transparents au rayonnement de plus grande longueur d'onde. Le proche infrarouge traverse donc la feuille jusqu'à une couche cellulaire formée de cellules irrégulières et d'espaces intercellulaires dans lesquels sont stockés les gaz échangés entre la feuille et l'atmosphère, le parenchyme lacuneux ou mésophylle. C'est au niveau de cette couche, lieu d'échange entre l'oxygène et le dioxyde de carbone dans les processus de la photosynthèse et de la respiration, que le rayonnement proche infrarouge est fortement réfléchi. La réflectance dans les bandes rouge et proche infrarouge est donc directement liée à la biomasse végétale.
Teneur en eau et signature spectrale
La teneur en eau des feuilles est également un facteur qui va fortement influencer la signature spectrale de la végétation, dans les longueurs d'onde de l'infrarouge moyen. Plus la teneur en eau est forte, plus la réflectance de la végétation diminue, en particulier aux longueurs d'onde 1450 nm et 1900 nm qui correspondent aux bandes d'absorption de l'eau.
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Variations spectrales selon le type de végétal et l'état de santé
On parle de comportement spectral plutôt que de signature spectrale pour bien montrer que la réflectance de la végétation n'est pas constante. Elle varie non seulement en fonction des types de végétaux (les résineux par exemple, ont une réflectance moins importante que les feuillus dans le proche infrarouge), mais également selon l'état de santé d'une plante. La signature spectrale de la végétation dans le visible ne varie pratiquement pas quelque soit le type de végétal. En revanche, on note des différences sensibles dans le proche infrarouge, liées à la structure du parenchyme lacuneux.
Changements physiologiques et signature spectrale
Les changements physiologiques qui accompagnent la croissance d'une plante, depuis la phase de maturation jusqu'à sa sénescence, qu'elle soit naturelle (stades phénologiques) ou liée au stress, influent fortement sur la signature spectrale de la végétation. Lorsque vient l'automne par exemple, les plantes diminuent leur activité photosynthétique, les pigments chlorophylliens disparaissent laissant aux autres pigments foliaires le soin d'exprimer leurs couleurs. Les cellules entrent peu à peu en état de plasmolyse, entraînant une déstructuration des couches cellulaires.
Feuilles simples : définition et caractéristiques
Une feuille simple est définie comme une feuille qui possède un bourgeon axillaire, se trouvant à l'aisselle de la feuille. Les feuilles simples peuvent présenter une grande variété de formes, de tailles et de textures, ce qui contribue à la diversité des espèces végétales. Ce type de feuille est probablement le plus courant. Les nervures secondaires de la feuille simple pennée sont disposées de manière régulière de chaque côté de la nervure principale. Un exemple est le camélia, un arbre à feuille simple entière pennée, à forme ovale et à surface et bord lisse.
Feuilles composées : définition et distinction
Une feuille composée est une feuille qui possède plusieurs "feuilles" appelés folioles. Chacune de ces folioles peut être décrite comme une feuille simple en termes de forme, de bord et de disposition des nervures. La principale distinction entre une feuille composée et une feuille simple réside dans la présence d'un unique bourgeon axillaire qui soutient toutes les folioles de la feuille composée. En comparaison, chaque feuille simple possède son propre bourgeon axillaire.
Types de feuilles composées
La feuille composée pennée a 2 rangs de folioles disposés de chaque côté et le long de la nervure centrale. C'est une feuille composée pennée avec un foliole terminal. Une feuille composée trifoliée est une feuille qui se divise en trois folioles distinctes, qui sont attachées à la même tige. La forme de chaque foliole peut varier, mais elles sont généralement de taille similaire. La feuille composée pectinée a la structure des dents d'un peigne. Les folioles sont attachées à la tige par un pétiole court et chaque foliole a une pointe effilée. Les folioles sont profondément divisées en lobes ou en dents, ce qui leur confère cet aspect dentelé ou frangé.
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Distribution des feuilles sur la tige
En plus des différents formes et couleurs, il existe trois distributions de base des feuilles. Les feuilles opposées, comme celles d'un érable, sont insérées par paires au même niveau sur la tige. Les feuilles alternées, comme celles d'un noisetier, sont associées à des niveaux différents sur la tige. Les feuilles verticillées, comme celles du gaillet gratteron, sont disposées en verticilles autour de la tige.
Vocabulaire botanique essentiel
Pour bien comprendre la morphologie des feuilles, il est utile de connaître certains termes botaniques spécifiques. La plante plonge ses racines vers la terre (géotropisme positif) et élance sa végétation (tiges et feuilles) vers la lumière (héliotropisme). Le système racinaire est également un site d’échanges entre plantes et un organe sensoriel. Les rhizomes sont des tiges souterraines avec des feuilles réduites. La tige porte bourgeons, feuilles, fleurs et fruits. La feuille est le siège de la photosynthèse. Le pétiole est la "queue" de la feuille, et le limbe est la surface plane.
Exemples de feuilles et leur morphologie
La feuille de tilleul (Tilia cordata) est dite cordiforme (en forme de cœur). La feuille de frêne (Fraxinus excelsior) est composée de 7 à 15 folioles, et elle est dite pennée. Une même plante, comme la coriandre (Coriandrum sativum), peut développer des formes de feuilles différentes selon son environnement. Les feuilles s’insèrent de manière définie le long de la tige, avec un angle constant entre deux feuilles successives.
La fleur et le fruit : transformations de la feuille
La fleur est le site de la reproduction sexuée des plantes. La floraison est une transformation importante de la plante, qui transforme ses feuilles en diverses pièces florales. La fleur peut être spectaculaire ou discrète. Les fleurs peuvent être isolées ou rassemblées en inflorescences (épi, capitule, ombelle, corymbe). Le fruit est issu de la transformation de la fleur après la fécondation.
Schéma général d’une feuille
Le limbe est la partie principale de la feuille, pouvant prendre des formes diverses. Il est rattaché à la tige par le pétiole, au niveau d’un nœud. Au pied du pétiole, on trouve des stipules. Au point d’insertion de la feuille, on trouve un bourgeon axillaire. Le limbe est sillonné de nervures formant un réseau vasculaire.
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Formes de limbe
- Feuille entière: limbe sans division, dent, découpure ni saillie.
- Feuille ovale: limbe en forme d’œuf, base plus large que le sommet.
- Feuille obovale: limbe en forme d’œuf, partie la plus large au sommet.
- Feuille elliptique: limbe en forme d’ellipse.
- Feuille lancéolée: limbe en forme de fer de lance, 3 à 4 fois plus long que large, partie la plus large du côté du pétiole.
- Feuille oblancéolée: limbe en forme de fer de lance, partie la plus large au sommet.
- Feuille réniforme: limbe en forme de rein, plus large que long, échancré à la base.
- Feuille incisée: limbe découpé irrégulièrement, incisions plus profondes que des dents.
- Feuille lyrée ou lyriforme: limbe avec un lobe supérieur grand et arrondi, lobes inférieurs plus petits.
- Feuille roncinée: limbe à dents profondes, aiguës et rabattues vers la base.
- Feuille sagittée: limbe en forme de pointe de flèche.
- Feuille hastée: limbe en forme de hallebarde, lobes de la base presque horizontaux.
- Feuille falciforme: limbe en forme de faux ou de faucille.
- Feuille ensiforme: limbe en forme d’épée, long, étroit, pointu.
- Feuille subulée: limbe en forme d’alène de cordonnier, bords parallèles, terminé par une pointe.
- Feuille aciculaire: limbe en forme d’aiguille, allongé, mince, terminé en pointe.
- Feuille oblongue: limbe plus long que large, bords quasiment parallèles.
- Feuille linéaire: limbe long, étroit, bords parallèles.
- Feuille rubanée: limbe en forme de ruban, extrémités de largeur égale.
- Feuille orbiculaire: limbe en forme de cercle.
- Feuille rhomboïdale: limbe en forme de losange.
- Feuille cordée: limbe en forme de cœur.
- Feuille obcordée: limbe en forme de cœur, pointe en bas.
- Feuille spatulée: limbe en forme de spatule, large au sommet, étroit à la base.
- Feuille panduriforme: limbe étranglé au milieu, comme un huit ou un violon.
- Feuille acutilobée: limbe dont les lobes sont pointus.
- Feuille lunée: limbe en forme de demi-lune.
- Feuille cunéiforme: limbe en forme de coin ou de triangle renversé.
- Feuille peltée: pétiole fixé au centre du limbe, limbe orbiculaire.
- Feuille deltoïde: limbe de forme triangulaire.
Nervation des feuilles
Les nervures sont pennées lorsqu’elles sont disposées comme les barbes des plumes d’un oiseau. Elles sont palmées lorsqu’elles partent du même endroit à la base de la feuille et s’écartent comme les doigts d’une main.
Profondeur des échancrures
- Limbe pennatilobé: échancrures douces ou peu profondes.
- Feuille pennatifide: échancrures atteignent le milieu de chaque demi-limbe.
- Feuille pennatipartite: échancrures dépassent le milieu du demi-limbe sans atteindre le limbe principal.
Feuilles composées : types et caractéristiques
- Feuille pennée: folioles disposées comme les barbes d’une plume d’oiseau.
- Feuille imparipennée: feuille pennée avec une foliole terminale (nombre impair de folioles).
- Feuille paripennée: feuille pennée avec un nombre pair de folioles.
- Feuille pectinée: fines lamelles comme les dents d’un peigne.
- Feuille trifoliolée: trois folioles rattachées au sommet du pétiole.
- Feuille palmée: plus de 3 folioles fixées sur le sommet du pétiole et partant en éventail.
- Feuille pédalée: folioles disposées comme attachées sur le pétiolule de la foliole précédente.
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