Les grands arbres peuvent connaître des limitations d'eau même lorsque l'eau du sol est facilement disponible. Pourquoi est-ce? Nous pouvons considérer les tissus conducteurs d'eau dans un arbre (le xylème) comme une paille, et la transpiration (perte d'eau) à travers les feuilles comme la puissance d'aspiration pour tirer l'eau vers le haut de la paille. Plus la paille (xylème) est longue, plus la puissance d'aspiration (transpiration) nécessaire est importante, et il y a une limite à la durée de la paille en fonction de la puissance d'aspiration maximale. Les grands arbres doivent maintenir des taux de transpiration élevés pour que l'eau s'écoule des racines, ce qui signifie que la canopée supérieure des grands arbres est souvent soumise à un stress hydrique et peut avoir des difficultés à retenir l'eau. Alors, comment les grands arbres retiennent-ils l'eau dans leur canopée supérieure ?

Dans un récent article paru dans Physiologie des arbres, Wakana Azuma et ses collègues micro-spectroscopie infrarouge appliquée (une technique utilisée par les chimistes) pour comprendre comment la canopée supérieure des arbres est adaptée aux limitations de l'eau. La micro-spectroscopie infrarouge utilise la lumière infrarouge pour provoquer des vibrations dans les liaisons chimiques, qui émettent ensuite de la lumière infrarouge lorsque les vibrations se dissipent. La lumière émise est spécifique à certains types de liaisons chimiques, ce qui permet à cette technique de déterminer où se trouvent les produits chimiques.

Dans les grands arbres, la capacité de transport de l'eau est souvent insuffisante pour maintenir la transpiration dans la canopée supérieure pendant la journée, ce qui est important pour la photosynthèse et la survie. Pour répondre à la demande en eau de leur canopée, de nombreux grands arbres doivent donc compter sur une certaine forme d'eau stockée (réapprovisionnée la nuit) pendant la journée. Où et comment les grands arbres stockent l'eau dans la canopée supérieure sont importants pour comprendre les mécanismes que les arbres ont évolués pour surmonter le stress hydrique dû à la hauteur, et pour comprendre les adaptations possibles que les plantes peuvent utiliser pour faire face à la sécheresse. En regardant des feuilles aussi hautes que 51 m au-dessus du sol dans cryptomeria japonica, Azuma et ses collègues ont découvert que les feuilles de la canopée supérieure avaient des quantités plus élevées de glucides structuraux et dissous, et une teneur en eau plus élevée que les positions inférieures de la canopée. Ils concluent que les feuilles de la canopée supérieure utilisent ces hydrates de carbone pour retenir l'eau malgré les conditions de stress hydrique imposées par la hauteur. L'application d'une technique utilisée principalement par les chimistes à la rétention d'eau dans les feuilles par Azuma et ses collègues représente la première étape majeure vers la compréhension des mécanismes utilisés par les grands arbres pour survivre à des conditions limitées en eau.