jusqu’où le vent peut-il transporter les graines d’une plante ? Nouveau modèle
Alors que le climat de la Terre continue de changer, la capacité d’une plante à s’adapter à son environnement changeant est essentielle à sa survie. Souvent, pour rester en vie, une plante doit se déplacer en libérant ses graines, mais les plantes sont enracinées dans le sol et ne peuvent pas se déplacer elles-mêmes. Au lieu de cela, ils dépendent des animaux ou du vent pour transporter leurs graines vers un nouvel endroit.
Jouant un rôle fondamental essentiel dans un écosystème, les plantes contribuent au bien-être de la santé humaine en aidant à créer des ressources comme la nourriture et les médicaments. Par conséquent, pour mieux comprendre comment les plantes peuvent maintenir leur résilience face à des défis tels que le changement climatique, une équipe de chercheurs de l’Université du Missouri et de l’Université d’État du Michigan ont récemment collaboré pour développer un modèle mathématique innovant capable de fournir des prévisions rapides et fiables de la distance parcourue. le vent peut transporter les graines d’une plante.
« Une fois que les graines sont libérées d’une plante, nous voulions savoir jusqu’où elles peuvent aller, car à mesure que les conditions de vent fluctuent, les graines seront déplacées différemment en raison de leur poids, de leur taille et de leur forme », a déclaré Binbin Wang, professeur adjoint à le Département de génie civil et environnemental du MU College of Engineering. « Ce modèle nous donne une meilleure idée de la probabilité qu’une graine atterrisse sur le sol dans différentes conditions selon le type de graine, le type de plante et la vitesse du vent. »
L’un des avantages du modèle est sa capacité à prédire la probabilité que les graines finissent par atterrir sur le sol lorsque les vents sont turbulents, a déclaré Jeffrey Wood, professeur adjoint à l’École des ressources naturelles du Collège d’agriculture, d’alimentation et de ressources naturelles de MU.
« Comme les tourbillons créés par les courants d’une rivière, il existe également des tourbillons qui tourbillonnent dans l’atmosphère, en particulier dans la partie la plus basse la plus proche de la surface de la Terre », a déclaré Wood. « Ces tourbillons atmosphériques, appelés turbulences, sont des mouvements chaotiques et tourbillonnants qui peuvent transporter des gaz et de la chaleur dans l’atmosphère. Ils déplacent également les graines dans l’air. »
Les changements dans une partie de l’écosystème peuvent créer un « effet boule de neige » sur d’autres parties. Par exemple, une perte de diversité végétale peut perturber la fragile stabilité de l’ensemble de l’écosystème et avoir un impact sur les populations humaines et animales. C’est pourquoi il est important de comprendre la dispersion des graines. Les plantes ne peuvent faire ce mouvement qu’une seule fois au cours de leur vie – sous forme de graine, a déclaré Lauren Sullivan, professeur adjoint au Collège des sciences naturelles de la Michigan State University.
Par exemple, si les vents sont faibles, calmes et non turbulents lorsqu’une plante produit ses graines, celles-ci pourraient tomber directement et ne se propager nulle part, a-t-elle expliqué.
« Comprendre comment les plantes se déplacent sous forme de graines tout au long de l’année est essentiel pour analyser comment elles seront capables de gérer le changement climatique », a déclaré Sullivan. « Ce mouvement est également important pour accroître la diversité de l’écosystème. En tant que biologiste, au lieu de faire des hypothèses sur la façon dont les plantes se déplacent, nous sommes désormais en mesure de collaborer avec des chercheurs qui peuvent prendre en compte des aspects tels que l’aérodynamique et la micrométéorologie. Cette approche innovante peut nous aider à développer des modèles précis et suffisamment simples pour faire de bonnes prédictions en peu de temps. »
Le modèle, qui effectue des prévisions basées sur le type de graine et de plante, la hauteur de la plante et la vitesse du vent, peut développer une année entière de données prédictives en un ou deux jours seulement. Il est similaire à d’autres modèles créés par Wang pour prédire la propagation des œufs de poisson dans les rivières ou la propagation de gouttelettes respiratoires chargées de virus dans l’air.
Dans le cadre de leurs travaux futurs, l’équipe développera des programmes éducatifs destinés aux étudiants de la maternelle à la 12e année et aux étudiants du niveau collégial. Par exemple, ils offriront aux étudiants l’occasion d’explorer comment différentes disciplines, comme l’agriculture, les sciences biologiques et l’ingénierie, peuvent travailler ensemble pour résoudre différents problèmes du monde réel.