Les prairies occupent jusqu'à 40% de la superficie terrestre de la Terre et représentent d'énormes plages de températures et de précipitations. Les grandes plaines nord-américaines, en particulier, englobent des gradients importants de température et de précipitations. Les espèces répandues dans les Grandes Plaines ont souvent des caractéristiques morphologiques, physiologiques et structurelles. adaptations qui leur permettent de répondre à un environnement varié. La compréhension de ces traits peut aider à évaluer la sensibilité et la robustesse d'un écosystème face aux futurs changements climatiques.

Dans un nouvel article publié dans Annals of Botany, les auteurs Seton Bachle et Jesse B. Nippert ont exploré la relation entre la variabilité environnementale et traits de feuille en utilisant l'herbe répandue des Grandes Plaines, Andropogon gerardii, une espèce qui représente plus de 70 % de la biomasse annuelle de la prairie à herbes hautes. Les auteurs ont utilisé la microscopie confocale fluorescente pour étudier les feuilles de quatre sites différents, en comparant les caractéristiques microanatomiques des feuilles aux données climatiques de chaque site. Les caractéristiques étudiées comprenaient le diamètre du xylème, l'épaisseur de la gaine du faisceau, la surface du mésophylle et l'épaisseur de la paroi du xylème, entre autres.

Les traits microanatomiques étudiés ont montré une grande variation à la fois au sein et entre les sites, bien qu'ils n'aient pas montré de tendances latitudinales claires. Le meilleur prédicteur de la variabilité était l'interaction de la température et des précipitations au cours d'une saison de croissance donnée. Pour plusieurs traits liés à l'assimilation du carbone, comme la surface du mésophylle, les chercheurs ont trouvé une corrélation directe avec la température annuelle moyenne. Aucune relation de ce genre n'a été établie pour les précipitations. Les mesures liées à l'efficacité de l'utilisation de l'eau par les plantes n'étaient pas indépendantes, mais covariaient les unes avec les autres et montraient une plus grande variabilité régionale.

« Lorsque des individus de A. gerardii « Les réponses fonctionnelles des stratégies d’utilisation de l’eau, mesurées dans toute la région, illustrent une tendance claire à maximiser le transport ou le stockage de l’eau », écrivent les auteurs. « La plus grande variabilité régionale des caractéristiques microanatomiques associées à l’utilisation de l’eau pourrait favoriser les populations de… » A. gerardii persister pendant les périodes de sécheresse qui nécessiteraient autrement une diminution de l'assimilation du carbone causée par la fermeture des stomates, la dégradation de l'appareil photosynthétique et l'augmentation du stress hydrique entraînant la perte d'intégrité des vaisseaux ou la cavitation.

Dans l'ensemble, les résultats montrent comment la variation intra-espèce des traits microanatomiques peut expliquer la variation des traits au niveau de la feuille entière signalés à travers les gradients de température.