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Zeste de Science, Pourquoi les arbres ont-ils cette forme ? - ZdS#12

Pourquoi les arbres ont-ils cette forme ? - ZdS#12

Bonjour à tous !

Si je vous demande de dessiner des branches d'arbres

vous allez sûrement faire quelque chose qui ressemble à ce que fait mon petit frère. Oui

Quand on a appris à dessiner on avait déjà remarqué que... il fallait faire une branche puis la diviser en deux

puis que chacune des branches se divisait en branches plus petites, etc. Léonard de Vinci, lui-même, avait établi à son époque

une relation entre le diamètre du tronc et le diamètre des branches qu'il porte.

Et quand j'ai appris ça, ...

ça m'a sciée.

Mais vous ne vous êtes jamais demandé pourquoi on retrouve toujours plus ou moins cette forme ?

Un groupe de recherche interdisciplinaire

composé de bio-mécaniciens,

de physiciens des systèmes complexes,

d'éco-physiologistes des arbres.

(j'adore les mots de plus de trois syllabes)

Et donc ce groupe s'est intéressé à la question suivante... Et si la forme des arbres était juste le résultat de la lutte contre le vent

et de la compétition pour accéder à la lumière.

Les chercheurs ont choisi de tester leurs hypothèses par la modélisation. Et ça donne ça !

Ouais ! Faut reconnaître qu'on est un peu loin du dessin de mon petit frère. Pour créer ces arbres virtuels, ce n'est pas si simple.

Les chercheurs doivent intégrer tout un tas de connaissances, en biologie, en mécanique et en météorologie.

Ils vont donner à ces arbres des paramètres qui sont un peu comme leurs gènes. Par exemple, avoir des feuilles larges et opaques qui captent bien la lumière, ou des branches solides,

ou être capable de faire pousser de nouvelles branches rapidement.

Et puis le modèle inclut deux règles qui sont issues de deux découvertes récentes. D'une part, la localisation des nouvelles branches qui bourgeonnent dépend de la lumière reçue.

Et d'autre part, le diamètre des branches est contrôlé par les effets du vent.

Et ça s'appelle la thigmomorphogénèse.

Bam ! Six syllabes !

Parfait !

Sauf que ...

tout ça ne suffit pas expliquer la croissance d'un arbre dans une forêt. Il manque un élément clé.

L'é-vo-lu-tion.

Oui !

Les paramètres ou les gènes des arbres dont je vous parlais ont une certaine variabilité à l'échelle d'une forêt.

Un arbre va avoir des branches plus solides,

l'autre va être plus sensible à la lumière.

Et certaines mutations peuvent apparaître au cours de l'évolution

L'évolution est ensuite simulée sur île virtuelle, baignée de soleil et de vent.

Pourquoi une île ?

Non ! Pas parce que les chercheurs rêvaient de partir en vacances. Quoique !

Mais parce qu'on peut supposer qu'elle est isolée

et qu'elle ne reçoit pas de graines de l'extérieur.

Voici une représentation des différentes espèces sur une île forêt de vingt mille arbres.

Chacun des points représente un arbre.

Et la taille du point représente l'étendue de son feuillage.

Les couleurs correspondent à des variétés d'arbres différentes, donc avec des paramètres gènes différents.

Ce qu'on constate d'abord, c'est une sélection naturelle, enfin virtuelle du coup,

des arbres ayant les propriétés les plus favorables à la survie.

Donc branches robustes, croissance rapide.

Et à la fin, on a plus que la variété d'arbres représentée en vert. Ah ! Et au cas où vous ne l'auriez pas remarqué, vous venez de voir l'évolution d'une forêt de vingt mille arbres, pendant dix mille ans.

Rien que ça !

On peut aussi rentrer dans cette forêt virtuelle et observer la structure des arbres.

Les chercheurs ont mis en évidence que la compétition pour la lumière va contrôler la division branches et donner une forme fractale aux arbres. Et ils ont montré, qu'il existe un lien entre opacité du feuillage et dimension fractale de l'arbre.

De son côté, la réponse au vent,

(pour rappel, thigmomorphogénèse, six syllabes)

influence l'évolution du diamètre des branches

Et en bonus, les chercheurs ont même montré que l'on retrouve la loi de Léonard de Vinci sur la taille des branches.

Dans un arbre, la somme des sections des branches portées par un tronc est égale à la section de ce tronc.

En tout cas, cette étude a montré que le couple lumière / vent, à lui-seul, permet de faire émerger la forme, bien connue, des arbres d'aujourd'hui. Voilà ! J'espère que vous avez apprécié ce sujet...

parce que moi en tout cas...

ça m'a bien branché.

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Pourquoi les arbres ont-ils cette forme ? - ZdS#12 Warum|die|Bäume|||diese|Form| Why do trees have this shape? - ZdS#12 ¿Por qué los árboles tienen esa forma? - ZdS#12 Waarom hebben bomen zo'n vorm? - ZdS#12 Porque é que as árvores têm essa forma? - ZdS#12 为什么树的形状是这样的?- ZdS#12 Warum haben die Bäume diese Form? - ZdS#12

Bonjour à tous ! Guten Tag|an|alle Good morning all ! Hallo zusammen!

Si je vous demande de dessiner des branches d'arbres Wenn|ich|Sie|frage|zu|zeichnen|(Pluralartikel)|Zweige| If I ask you to draw tree branches Wenn ich euch bitte, Baumäste zu zeichnen

vous allez sûrement faire quelque chose qui ressemble à ce que fait mon petit frère. Sie|werden|sicher|tun|etwas|Sache|die|ähnelt|an|das|was|tut|mein|kleiner|Bruder you will surely do something like what my little brother does. werdet ihr wahrscheinlich etwas machen, das aussieht wie das, was mein kleiner Bruder macht. Oui Ja Ja

Quand on a appris à dessiner on avait déjà remarqué que... Wenn|man|hat|gelernt|zu|zeichnen|man|hatte|bereits|bemerkt|dass When we learned to draw we had already noticed that... Als wir das Zeichnen gelernt haben, hatten wir bereits bemerkt, dass... il fallait faire une branche puis la diviser en deux man|musste|machen|eine|Branche|dann|sie|teilen|in|zwei you had to make a branch and then divide it in two man einen Ast machen musste und ihn dann in zwei Teile teilen musste

puis que chacune des branches se divisait en branches plus petites, etc. da|dass|jede|der|Äste|sich|teilte|in|Äste|kleinere|kleinere|usw then that each of the branches divided into smaller branches, etc. und dass sich jeder dieser Äste in kleinere Äste teilte, usw. Léonard de Vinci, lui-même, avait établi à son époque Léonard|von|Vinci|||hatte|etabliert|zu|seiner|Zeit Leonardo da Vinci himself established in his time Leonardo da Vinci selbst hatte zu seiner Zeit

une relation entre le diamètre du tronc et le diamètre des branches qu'il porte. eine|Beziehung|zwischen|der|Durchmesser|des|Stammes|und|der|Durchmesser|der|Äste|die er|trägt ||||||trunk||||||| a relationship between the diameter of the trunk and the diameter of the branches it bears. eine Beziehung zwischen dem Durchmesser des Stammes und dem Durchmesser der Äste, die er trägt, hergestellt.

Et quand j'ai appris ça, ... Und|als|ich habe|gelernt|das And when I learned that... Und als ich das erfahren habe, ...

ça m'a sciée. das|mich|überrascht ||sawed it saw me off. hat es mich umgehauen.

Mais vous ne vous êtes jamais demandé pourquoi on retrouve toujours plus ou moins cette forme ? Aber|Sie|nicht|||jemals|gefragt|warum|man|findet|immer|mehr|oder|weniger|diese|Form But have you ever wondered why we always find more or less this shape? Aber haben Sie sich nie gefragt, warum wir immer mehr oder weniger diese Form finden?

Un groupe de recherche interdisciplinaire Eine|Gruppe|von|Forschung|interdisziplinär Eine interdisziplinäre Forschungsgruppe

composé de bio-mécaniciens, zusammengesetzt|aus|| bestehend aus Biomechanikern,

de physiciens des systèmes complexes, von|Physiker|der|Systeme|komplexen physicists of complex systems, Komplexitätsphysikern,

d'éco-physiologistes des arbres. ||der|Bäume tree eco-physiologists. von Ökophysiologen der Bäume.

(j'adore les mots de plus de trois syllabes) ich liebe|die|Wörter|mit|mehr|||Silben (I love words longer than three syllables) (ich liebe Wörter mit mehr als drei Silben)

Et donc ce groupe s'est intéressé à la question suivante... Und|also|diese|Gruppe|hat sich|interessiert|an|die|Frage|folgende And so this group became interested in the following question... Und daher hat sich diese Gruppe mit folgender Frage beschäftigt... Et si la forme des arbres était juste le résultat de la lutte contre le vent Und|wenn|die|Form|der|Bäume|wäre|nur|das|Ergebnis|der|der|Kampf|gegen|den|Wind What if the shape of the trees was just the result of the struggle against the wind Und wenn die Form der Bäume nur das Ergebnis des Kampfes gegen den Wind wäre?

et de la compétition pour accéder à la lumière. und|der|die|Wettbewerb|um|Zugang|zur|das|Licht and competition for the light. und dem Wettbewerb, um ans Licht zu gelangen.

Les chercheurs ont choisi de tester leurs hypothèses par la modélisation. Die|Forscher|haben|gewählt|zu|testen|ihre|Hypothesen|durch|die|Modellierung The researchers chose to test their hypotheses through modelling. Die Forscher haben sich entschieden, ihre Hypothesen durch Modellierung zu testen. Et ça donne ça ! Und|das|gibt|das And that gives it! Und das kommt dabei heraus!

Ouais ! Faut reconnaître qu'on est un peu loin du dessin de mon petit frère. Ja|Man muss|zugeben|dass wir|sind|ein|bisschen|weit|von|Zeichnung|von|meinem|kleinen|Bruder Yeah ! You have to admit that we are a bit far from my little brother's drawing. Ja! Man muss zugeben, dass wir ein bisschen weit vom Zeichnen meines kleinen Bruders entfernt sind. Pour créer ces arbres virtuels, ce n'est pas si simple. Um|diese|virtuellen|Bäume||es|ist nicht|so|einfach|einfach To create these virtual trees, it is not so simple. Um diese virtuellen Bäume zu erstellen, ist es nicht so einfach.

Les chercheurs doivent intégrer tout un tas de connaissances, Die|Forscher|müssen|integrieren|alles|ein|Haufen|von|Wissen Researchers have to integrate a whole lot of knowledge, Die Forscher müssen eine ganze Menge an Wissen integrieren, en biologie, en mécanique et en météorologie. in|Biologie||Mechanik|und||Meteorologie in biology, mechanics and meteorology. in Biologie, Mechanik und Meteorologie.

Ils vont donner à ces arbres des paramètres qui sont un peu comme leurs gènes. Sie|werden|geben|an|diese|Bäume|einige|Parameter|die|sind|ein|wenig|wie|ihre|Gene They will give these trees parameters that are a bit like their genes. Sie werden diesen Bäumen Parameter geben, die ein wenig wie ihre Gene sind. Par exemple, avoir des feuilles larges et opaques qui captent bien la lumière, Zum|Beispiel|haben|(Pluralartikel)|Blätter|breit|und|undurchsichtig|die|einfangen|gut|das|Licht For example, having large, opaque leaves that capture light well, Zum Beispiel, breite und undurchsichtige Blätter zu haben, die das Licht gut einfangen, ou des branches solides, oder|(Pluralartikel)|Äste|solide oder solide Äste,

ou être capable de faire pousser de nouvelles branches rapidement. oder|sein|fähig|zu|machen|wachsen|von|neuen|Ästen|schnell or be able to grow new branches quickly. oder in der Lage zu sein, schnell neue Äste zu wachsen.

Et puis le modèle inclut deux règles qui sont issues de deux découvertes récentes. Und|dann|das|Modell|enthält|zwei|Regeln|die|sind|abgeleitet|von|zwei|Entdeckungen|jüngsten And then the model includes two rules that come from two recent discoveries. Und dann enthält das Modell zwei Regeln, die aus zwei aktuellen Entdeckungen stammen. D'une part, la localisation des nouvelles branches qui bourgeonnent dépend de la lumière reçue. Einer|Seite|die|Lokalisierung|der|neuen|Zweige|die|sprießen|hängt ab|von|dem|Licht|empfangen ||||||||bud||||| On the one hand, the location of the new branches that bud depends on the light received. Einerseits hängt die Lage der neuen Äste, die sprießen, vom empfangenen Licht ab.

Et d'autre part, le diamètre des branches est contrôlé par les effets du vent. Und|andere|Seite|der|Durchmesser|der|Äste|ist|kontrolliert|durch|die|Effekte|des|Wind And on the other hand, the diameter of the branches is controlled by the effects of the wind. Und andererseits wird der Durchmesser der Äste durch die Auswirkungen des Windes kontrolliert.

Et ça s'appelle la thigmomorphogénèse. Und|das|heißt|die|Thigmomorphogenese ||||thigmomorphogenesis And it's called thigmomorphogenesis. Und das nennt man Thigmomorphogenese.

Bam ! Six syllabes ! Bam|sechs|Silben Bam! Sechs Silben!

Parfait ! Perfekt Perfekt!

Sauf que ... Außer|dass Except that ... Außer dass ...

tout ça ne suffit pas expliquer la croissance d'un arbre dans une forêt. das|das|nicht|reicht|aus|zu erklären|das|Wachstum|eines|Baumes|in|einem|Wald all this is not enough to explain the growth of a tree in a forest. das alles nicht ausreicht, um das Wachstum eines Baumes im Wald zu erklären. Il manque un élément clé. Es|fehlt|ein|Element|Schlüssel A key element is missing. Es fehlt ein Schlüsselelement.

L'é-vo-lu-tion. E-vo-lu-tion. Die E-vo-lu-tion.

Oui ! Ja Ja!

Les paramètres ou les gènes des arbres dont je vous parlais Die|Parameter|oder|die|Gene|der|Bäume|deren|ich|Sie|sprach The parameters or genes of the trees I was telling you about Die Parameter oder die Gene der Bäume, von denen ich Ihnen erzählt habe ont une certaine variabilité à l'échelle d'une forêt. haben|eine|gewisse|Variabilität|auf|der Ebene|eines|Waldes have some variability at the scale of a forest. weisen eine gewisse Variabilität im Maßstab eines Waldes auf.

Un arbre va avoir des branches plus solides, Ein|Baum|wird|haben|(Pluralartikel)|Äste|mehr|solide Ein Baum wird stärkere Äste haben,

l'autre va être plus sensible à la lumière. der andere|wird|sein|mehr|empfindlich|gegenüber|das|Licht the other is going to be more sensitive to light. der andere wird lichtempfindlicher sein.

Et certaines mutations peuvent apparaître au cours de l'évolution Und|einige|Mutationen|können|auftreten|im|Verlauf|der|Evolution And some mutations may appear during evolution Und einige Mutationen können im Laufe der Evolution auftreten,

L'évolution est ensuite simulée sur île virtuelle, Die Evolution|ist|dann|simuliert|auf|Insel|virtuell The evolution is then simulated on a virtual island, Die Evolution wird dann auf einer virtuellen Insel simuliert, baignée de soleil et de vent. getaucht|von|Sonne|und|von|Wind bathed in sun and wind. von Sonne und Wind durchflutet.

Pourquoi une île ? Warum|eine|Insel Why an island? Warum eine Insel?

Non ! Pas parce que les chercheurs rêvaient de partir en vacances. Nein|nicht|weil|dass|die|Forscher|träumten|von|abreisen|in|Urlaub No ! Not because the researchers dreamed of going on vacation. Nein! Nicht weil die Forscher davon träumten, in den Urlaub zu fahren. Quoique ! Obwohl Although Although! Obwohl!

Mais parce qu'on peut supposer qu'elle est isolée Aber|weil|dass man|kann|annehmen|dass sie|ist|isoliert But because we can assume that she is isolated Aber weil man annehmen kann, dass sie isoliert ist

et qu'elle ne reçoit pas de graines de l'extérieur. und|dass sie|nicht|erhält|keine|von|Samen|von|der Außenwelt and that it does not receive seeds from outside. und dass sie keine Samen von außen erhält.

Voici une représentation des différentes espèces sur une île forêt de vingt mille arbres. Hier ist|eine|Darstellung|der|verschiedenen|Arten|auf|eine|Insel|Wald|von|zwanzig|tausend|Bäume Here is a representation of the different species on a forest island of twenty thousand trees. Hier ist eine Darstellung der verschiedenen Arten auf einer Waldinsel mit zwanzigtausend Bäumen.

Chacun des points représente un arbre. Jeder|der|Punkte|repräsentiert|einen|Baum Each of the dots represents a tree. Jeder Punkt repräsentiert einen Baum.

Et la taille du point représente l'étendue de son feuillage. Und|die|Größe|des|Punkt|repräsentiert|die Ausdehnung|von|sein|Laub And the size of the dot represents the extent of its foliage. Und die Größe des Punktes repräsentiert das Ausmaß seines Laubs.

Les couleurs correspondent à des variétés d'arbres différentes, Die|Farben|entsprechen|zu|verschiedenen|Sorten|von Bäumen|unterschiedlichen The colors correspond to different varieties of trees, Die Farben entsprechen verschiedenen Baumarten, donc avec des paramètres gènes différents. also|mit|verschiedenen|Parametern|Genen|unterschiedlichen therefore with different gene parameters. also mit unterschiedlichen genetischen Parametern.

Ce qu'on constate d'abord, c'est une sélection naturelle, Das|was man|feststellt|zuerst|es ist|eine|Selektion|natürliche What we notice first is a natural selection, Was wir zuerst feststellen, ist eine natürliche Selektion, enfin virtuelle du coup, endlich|virtuelle|von|Schlag finally virtual suddenly, schließlich virtuell, daher,

des arbres ayant les propriétés les plus favorables à la survie. die|Bäume|haben|die|Eigenschaften|die|am|günstigsten|für|das|Überleben trees with the most favorable properties for survival. Bäume mit den günstigsten Eigenschaften für das Überleben.

Donc branches robustes, croissance rapide. Also|Äste|robuste|Wachstum|schnell So strong branches, fast growth. Also robuste Äste, schnelles Wachstum.

Et à la fin, on a plus que la variété d'arbres représentée en vert. Und|an|die|Ende|man|hat|mehr|als|die|Vielfalt|der Bäume|dargestellt|in|grün And in the end, we have more than the variety of trees represented in green. Und am Ende haben wir nur noch die Baumarten, die in grün dargestellt sind. Ah ! Et au cas où vous ne l'auriez pas remarqué, Ah|und|im|Fall|wo|Sie|nicht|es hätten|nicht|bemerkt Ah! And in case you haven't noticed, Ah! Und falls Sie es nicht bemerkt haben, vous venez de voir l'évolution d'une forêt de vingt mille arbres, Sie|kommen|von|sehen|die Entwicklung|eines|Waldes|von|zwanzig|tausend|Bäume you have just seen the evolution of a forest of twenty thousand trees, haben Sie gerade die Entwicklung eines Waldes mit zwanzigtausend Bäumen gesehen, pendant dix mille ans. während|zehntausend|Jahre|Jahre for ten thousand years. über zehntausend Jahre.

Rien que ça ! Nichts|als|das Just that ! Dat is alles! Nichts weniger!

On peut aussi rentrer dans cette forêt virtuelle et observer la structure des arbres. Man|kann|auch|eintreten|in|diesen|Wald|virtuell|und|beobachten|die|Struktur|der|Bäume You can also enter this virtual forest and observe the structure of the trees. Man kann auch in diesen virtuellen Wald eintreten und die Struktur der Bäume beobachten.

Les chercheurs ont mis en évidence que la compétition pour la lumière Die|Forscher|haben|gelegt|in|Beweis|dass|die|Konkurrenz|um|das|Licht Researchers have shown that the competition for light Die Forscher haben aufgezeigt, dass der Wettbewerb um Licht va contrôler la division branches et donner une forme fractale aux arbres. wird|kontrollieren|die|Abteilung|Zweige|und|geben|eine|Form|fraktale|an die|Bäume will control branch division and give a fractal shape to the trees. regelt de verdeling van takken en geeft bomen een fractale vorm. die Verzweigung der Äste kontrolliert und den Bäumen eine fraktale Form verleiht. Et ils ont montré, qu'il existe un lien entre opacité du feuillage et dimension fractale de l'arbre. Und|sie|haben|gezeigt|dass es|gibt|eine|Verbindung|zwischen|Opazität|des|Laub|und|Dimension||des|Baumes And they showed that there is a link between the opacity of the foliage and the fractal dimension of the tree. Und sie haben gezeigt, dass es einen Zusammenhang zwischen der Opazität des Laubs und der fraktalen Dimension des Baumes gibt.

De son côté, la réponse au vent, Von|sein|Seite|die|Antwort|auf|Wind For its part, the response to the wind, Van haar kant, de reactie op de wind, Auf der anderen Seite, die Antwort auf den Wind,

(pour rappel, thigmomorphogénèse, six syllabes) zur|Erinnerung|Thigmomorphogenese|sechs|Silben (as a reminder, thigmomorphogenesis, six syllables) (zur Erinnerung, Thigmomorphogenese, sechs Silben)

influence l'évolution du diamètre des branches Einfluss|die Entwicklung|des|Durchmesser|der|Äste beeinflusst die Entwicklung des Durchmessers der Äste

Et en bonus, les chercheurs ont même montré que l'on retrouve la loi de Léonard de Vinci Und|in|Bonus|die|Forscher|haben|sogar|gezeigt|dass||findet|das|Gesetz|von|Leonardo|von|Vinci And as a bonus, researchers have even shown that we find Leonardo da Vinci's law Und als Bonus haben die Forscher sogar gezeigt, dass das Gesetz von Leonardo da Vinci zu finden ist sur la taille des branches. über|die|Größe|der|Äste on branch size. über die Größe der Äste.

Dans un arbre, la somme des sections des branches portées par un tronc In|einem|Baum|die|Summe|der|Querschnitte|der|Äste|getragen|von|einem|Stamm ||||||||||||trunk In a tree, the sum of the sections of the branches carried by a trunk In een boom is de som van de doorsneden van de takken die door een stam worden ondersteund In einem Baum ist die Summe der Querschnitte der Äste, die von einem Stamm getragen werden, est égale à la section de ce tronc. ist|gleich|an|die|Abschnitt|von|diesem|Stamm is equal to the section of this trunk. is gelijk aan de doorsnede van deze stam. gleich dem Querschnitt dieses Stammes.

En tout cas, cette étude a montré que le couple lumière / vent, In|allem|Fall|diese|Studie|hat|gezeigt|dass|das|Paar|Licht|Wind In any case, this study showed that the light/wind couple, Auf jeden Fall hat diese Studie gezeigt, dass das Licht-/Windverhältnis, à lui-seul, permet de faire émerger la forme, bien connue, des arbres d'aujourd'hui. an|||ermöglicht|zu|machen|hervorzubringen|die|Form|gut|bekannt|der|Bäume|von heute by itself, makes it possible to bring out the well-known shape of today's trees. alleen al, brengt de bekende vorm van de bomen van vandaag naar voren. Allein ihm ermöglicht es, die heute bekannten Formen der Bäume hervorzubringen. Voilà ! J'espère que vous avez apprécié ce sujet... Da ist|Ich hoffe|dass|Sie|haben|geschätzt|dieses|Thema Here ! I hope you enjoyed this topic... Das ist es! Ich hoffe, Ihnen hat dieses Thema gefallen...

parce que moi en tout cas... weil|dass|ich|in|alles|Fall because me anyway... denn ich auf jeden Fall...

ça m'a bien branché. das|mich|gut|interessiert that connected me well. Ik had er echt zin in. es hat mich wirklich interessiert.

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