Pourquoi les arbres ne gèlent-ils pas et n'éclatent-ils pas en hiver comme des tuyaux froids?

Dans de nombreux cas, des arbres faire geler partiellement dans le froid de l'hiver et éclater comme des tuyaux de plomberie dans une maison non chauffée. Quand l'eau liquide se transforme en glace, il se dilate en volume à cause de la façon dont les molécules d'eau s'étalent pour former un réseau cristallin solide. Si l'eau est contenue dans un récipient fermé, il peut appuyer si fort qu'il gèle et se dilate qu'il éclate le récipient. Cet effet explosif est fréquent dans les maisons insuffisamment chauffées, où le froid fait éclater les tuyaux de plomberie. Le tissu de transport des fluides dans les arbres (xylème et phloème) peut être vu comme de petits tuyaux transportant de l'eau et des nutriments dans tout l'arbre. Eux aussi peuvent geler et éclater, provoquant la fissuration et/ou l'explosion de l'arbre. Le crépitement ou le coup de feu que vous entendez dans la forêt en hiver est le bruit des arbres qui gèlent et éclatent. L'éclatement n'est généralement pas aussi violent ou aussi mortel pour l'arbre que ce à quoi vous pourriez vous attendre pour plusieurs raisons.. Un arbre a des centaines à des dizaines de milliers de ces canaux fluides. Si l'un éclate, l'arbre en a beaucoup d'autres sur lesquels s'appuyer. en outre, chaque canal est petit, de sorte qu'un canal individuel qui éclate ne fait pas beaucoup de dégâts.

En plus des canaux de fluide, chaque cellule de l'arbre est elle-même un petit sac d'eau qui peut éclater lorsqu'il est gelé. Si l'eau à l'intérieur des cellules gèle, c'est instantanément fatal à l'arbre. Alors que de nombreux arbres peuvent supporter le gel des canaux de transport des fluides à l'extérieur des cellules, aucun ne peut survivre à la congélation intracellulaire. Les arbres qui survivent dans les climats froids doivent donc protéger l'intérieur de leurs cellules du gel. La résistance au froid des arbres est causée par de nombreux facteurs:

Les arbres sont plus doux et plus flexibles que le métal. Au fur et à mesure que l'eau dans les canaux et entre les cellules gèle et se dilate, le tissu de l'arbre peut s'étirer quelque peu au lieu d'éclater.
En préparation pour l'hiver, les cellules de nombreux arbres se débarrassent d'une grande partie de leur contenu en eau. Moins d'eau signifie moins d'expansion lors de la congélation. L'arbre entre dans un milieu déshydraté, état dormant pour survivre à l'hiver.
En préparation pour l'hiver, certains arbres produisent plus de sucre. Quand ce sucre se dissout dans l'eau, il abaisse le point de congélation de l'eau et agit ainsi comme antigel. Dans les érables, cette hivernisation productrice de sucre peut finalement se retrouver sous forme de sirop d'érable sur vos crêpes.
Certains arbres profitent de la surfusion. En surfusion, l'eau peut être maintenue liquide bien en dessous de son point de congélation traditionnel s'il n'y a pas de centres de nucléation sur lesquels des cristaux de glace commencent à se former. Crédit:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2014/01/15/why-dont-trees-freeze-and-burst-in-the-winter-like-cold-pipes/