Les graines de riz détectent les vibrations des gouttes de pluie, selon le MIT

Des travaux récents montrent que les graines de plantes sont capables de détecter les vibrations provoquées par des gouttes de pluie qui tombent, et qu’elles peuvent sortir de leur dormance pour « accueillir » l’eau.

Alors que le clapotis régulier d’une averse pousse souvent les humains à se blottir et à se détendre, il semblerait qu’il produise l’effet inverse sur les graines de riz : il les incite à germer « en anticipation » de la pluie imminente.

Cette découverte, signée par les ingénieurs en mécanique du MIT Nicholas Makris et Cadine Navarro, constitue la première preuve directe que des graines et de jeunes plantules peuvent percevoir des sons de l’environnement naturel et y réagir.

« Ce que dit cette étude, c’est que les graines peuvent percevoir le son d’une manière qui les aide à survivre », explique Makris.

« L’énergie du son de la pluie suffit à accélérer la croissance d’une graine. »

Évidemment, les plantes ne disposent pas d’un appareil auditif comparable au nôtre pour entendre au sens strict. En revanche, l’étude indique que les graines répondent aux mêmes vibrations que celles qui, chez l’être humain, peuvent être interprétées par l’oreille comme une expérience sonore.

Expériences sur des graines de riz : protocole et conditions

Pour tester cette idée, l’équipe a placé près de 8,000 graines de riz dans des bacs peu profonds remplis d’eau, à une profondeur d’environ 3 centimètres (1 pouce). Une partie des graines a ensuite été soumise, pendant une durée de six jours, à des gouttes d’eau tombant à la surface.

Les chercheurs ont modulé la hauteur de chute et la taille des gouttes afin de reproduire des averses d’intensités différentes. Ils ont aussi modifié la position des graines pour évaluer l’influence de la profondeur et de la distance sur la germination.

Un hydrophone a enregistré les vibrations acoustiques produites par l’impact des gouttes. Ces mesures ont confirmé que le dispositif reproduisait bien les vibrations générées par de véritables gouttes de pluie dans la nature - par exemple lors des averses soutenues qui peuvent parfois marteler les flaques, étangs et zones humides du Massachusetts.

Pour celles et ceux qui auraient soudain envie d’écouter un orage, les auteurs ont également mis en ligne la percussion singulière d’une averse du Massachusetts résonnant sur une flaque, offrant un aperçu rare de ce que « vit » une graine immergée.

« Cela donne un nouveau sens à la quatrième micro-saison japonaise, intitulée “La pluie qui tombe réveille le sol” », ajoute Makris.

Des gouttes de pluie aux vibrations : un déclencheur de germination

Au cours de l’étude, les graines exposées aux chutes de gouttes ont germé jusqu’à environ 37 % plus vite que celles qui n’avaient pas reçu ce traitement d’averse simulée, alors même qu’elles étaient maintenues dans des conditions par ailleurs identiques.

Statolithes et pressions acoustiques : le mécanisme envisagé

Cette capacité d’adaptation semblerait passer par les statolithes : des organites sensibles à la gravité, qui se déposent vers le bas de certaines cellules végétales. Ils fournissent à la plante une indication de direction gravitationnelle (gravitropisme), utile pour orienter la croissance des racines vers le bas et celle des pousses vers le haut.

Les ondes engendrées par l’impact des gouttes de pluie pourraient transmettre, à travers l’eau et possiblement le sol, une force suffisante pour bousculer ces statolithes et amorcer la croissance de la graine.

De fait, les augmentations les plus fortes des vitesses de germination ont été observées chez les graines présentant les niveaux de déplacement des statolithes les plus élevés, en raison de leur proximité avec les points d’impact des gouttes.

Ces résultats laissent entendre que les graines placées plus près de la surface ont davantage de chances de réagir, car elles se trouvent à une profondeur favorable à la fois à l’absorption d’humidité et à la croissance.

Les vibrations acoustiques sont particulièrement marquées en milieu immergé. Comme l’eau est plus dense que l’air, les ondes de pression y sont amplifiées et se propagent plus facilement : sous l’eau, la pluie paraît donc nettement plus forte.

À titre de comparaison, les sons produits par la pluie dans une flaque peu profonde se situent dans une plage de l’ordre de centaines de Pascals, alors qu’une conversation humaine typique à une distance de 1 mètre (3.3 pieds) peut se situer autour de 0.005 à 0.05 Pascals.

« Donc, si vous êtes une graine à quelques centimètres de l’impact d’une goutte de pluie, les pressions sonores que vous subissez dans l’eau ou dans le sol équivalent à ce que vous endureriez à quelques mètres d’un réacteur d’avion dans l’air », précise Makris.

Les chercheurs estiment que d’autres types de graines végétales pourraient répondre de manière comparable à des sons environnementaux. Ils ont finalement choisi le riz, car son gravitropisme présente des similitudes avec celui de nombreuses autres plantes.

Le riz, aliment de base indispensable pour des milliards de personnes, pousse aussi dans des environnements sous l’eau, ce qui le rend particulièrement adapté à ce montage expérimental.

Ces travaux ont été publiés dans Rapports scientifiques.