Le bord autour de l'ouverture du piège d'une sarracénie, le péristome, est distinctif. Souvent, les crêtes descendent dans le piège à écueil, mais pourquoi ? Pourquoi ne pas avoir quelque chose de barbelé à la place pour empêcher les insectes de remonter ? David Labonte et ses collègues ont examiné la topographie de ces jantes. Ils concluent les entrées se plient de manière complexe pour augmenter la mouillabilité et la glissance des pièges.

Nepenthes est un genre de plantes qui chasse sous les tropiques, principalement en Asie du sud-est. Il produit des feuilles modifiées qui forment des tasses, ou pichets, avec un couvercle sur le dessus. Les proies, généralement des arthropodes, viennent se nourrir au pichet et, en s'aventurant sur le rebord, tombent dedans. Certaines plantes le font en produisant des cristaux de cire qui peuvent coller aux coussinets d'insectes et empêcher l'adhérence. Mais pas tout Nepenthes les plantes font cela. Certains utilisent de l'eau pour créer un piège humide. Comment la plante peut utiliser l'eau de manière fiable, sans qu'elle s'écoule rapidement, est un casse-tête.

Le piège humide fonctionne en utilisant de l'eau pour créer une surface à faible adhérence sur la plante. Pour ce faire, la plante maintient une fine pellicule d'eau en place, de sorte que, idéalement, vous auriez une surface très hydrophile. Le problème avec cela est que la cuticule, la couche la plus externe de la plante, doit être une barrière à l'eau pour retenir l'humidité quand il fait chaud. Ces besoins contradictoires, être très humide tout en restant une barrière étanche, sont la raison pour laquelle Labonte et ses collègues ont étudié les pièges.

La réponse réside dans les crêtes du péristome, qui se présentent sous deux formes.

Les crêtes les plus faciles à voir sont les crêtes macroscopiques. Ceux-ci forment des canaux polaires, montant et descendant dans le piège. L'eau tombe dans ces crêtes et ruisselle en les mouillant. Ce que l'eau ne fait pas très bien coule à travers les crêtes. L'équipe a expérimenté pour voir à quel point il était difficile pour l'eau de se déplacer d'un canal principal à l'autre. La réponse est de très.

Ce qu'ils ont découvert, c'est que l'eau s'accumulait dans un canal. Une fois que l'eau était plus profonde que le canal, l'eau s'accumulait comme un renflement au lieu de déborder jusqu'à ce qu'elle atteigne un angle critique. Ensuite, une masse de celui-ci se déplacerait pour remplir le canal suivant. Au lieu de couler doucement, il se déplaçait en une série d'étapes au hasard. Combinez cela avec la facilité avec laquelle l'eau est guidée pour couler dans les canaux, et il est clair qu'une fois que l'eau pénètre dans le péristome, elle coule dans une direction très spécifique au lieu de serpenter à travers.

Outre les canaux macroscopiques, le péristome possède des canaux microscopiques. « Chaque canal microscopique est formé par une seule rangée de cellules épidermiques se chevauchant, formant une série de gradins », écrivent Labonte et ses collègues. Ces canaux unicellulaires attirent l'eau par tension superficielle et permettent sa circulation verticale à travers le péristome. capillaritéCes canaux créent un film d'eau stable qui peut provoquer l'aquaplanage des insectes vers le piège situé en dessous. L'aquaplanage n'est possible que s'il existe un canal stable le long duquel le film d'eau peut se former. C'est là qu'interviennent les canaux macroscopiques, qui guident l'eau le long des crêtes microscopiques.

Cette combinaison architecturale au niveau du péristome contribue à l'efficacité des pièges, expliquent les auteurs dans leur article. « Bien que la cuticule du péristome soit modérément hydrophile, elle reste parfaitement mouillable et glissante grâce à la rugosité des canaux microscopiques, qui accroît la stabilité des films d'eau sous les coussinets adhésifs, provoquant ainsi l'aquaplanage des insectes. Ensemble, ces deux mécanismes constituent un système de piégeage efficace qui permet aux plantes carnivores de capturer certains des insectes grimpants les plus habiles. »

Comprendre comment la surface d'un pichet peut devenir si glissante pourrait avoir des applications au-delà de la botanique et de l'entomologie. En comprenant comment ces surfaces fonctionnent, il peut être possible de concevoir des surfaces glissantes mouillables ailleurs sans avoir besoin d'interaction chimique.

Une préimpression bioRxiv de cet article est disponible gratuitement sur https://doi.org/10.1101/2020.10.09.332916