samedi 26 juillet 2008

La montée de sève

Lorsque l'on voit un épicéa de 90 mètres de haut, on est en droit de se demander "comment la sève peut-elle monter à des hauteurs pareilles?" surtout quand on sait qu'elle circule dans des conduits de 50 micromètres de diamètre ! On peut considérer plusieurs hypothèses : la pression hydrostatique (pression à l'intérieur d'une colonne d'eau), la capillarité (la même qui fait monter l'eau sur le bord d'un verre), l'osmose (mouvement d'eau entre des compartiments de concentrations différentes) tout en prenant en compte la viscosité (grossièrement, l'incidence sur la vitesse d'ascension en fonction des frottements et de la consistance de la sève brute).

Séquoïa géant en Californie

Dans le premier cas, celui de la pression hydrostatique d'une colonne de fluide, la hauteur que pourrait atteindre la sève grâce à cela équivaut à 10.2 mètres (avec la formule h = P/ρg, si vous désirez des détails sur les calculs, contactez moi). Dans le cas de la capillarité, faisant appel à la loi de Jurin (h = 2σ/ρgr), la sève atteint péniblement 0.57 mètre. Et enfin l'osmose (ou poussée racinaire en langage botanique), qui est la poussée due à l'entrée de l'eau dans les racines, permet à l'eau de monter sur 7.4 mètres.
Ce n'est pas vraiment brillant jusqu'ici, certes tous ces phénomènes apparaissent lors de la montée de la sève ! Cependant, on n'atteint certainement pas les 90 mètres, et c'est sans compter la viscosité qui n'arrange pas tout ça. Mais il y a un autre phénomène que l'on a pas étudié ici!! Mais il fallait simplement y penser :
Les plantes, comme nous, transpirent. Sur leurs feuilles, on trouve des petites ouvertures appelées stomates (constituées de deux cellules de garde, contrôlant l'ouverture ou la fermeture du stomate). C'est par ces ouvertures que les échanges gazeux de la plante s'effectuent (la respiration par exemple) et aussi la perte d'eau.

Stomate

Si les producteurs d'antitranspirants devaient viser une nouvelle clientelle, ce serait sans aucun doutes les plantes, ces dernières transpirent en 1 heure la totalité de leur poids en eau ! Et si on réfléchit deux minutes on comprend aisément l'impact de ce phénomène sur la montée de la sève dans les vaisseaux. Imaginez simplement un petit bassin d'eau (modélisant le sol), un cylindre qui y trempe (modélisant l'arbre) et une pompe en haut (modélisant la perte d'eau). Si l'on tire sur la pompe, l'eau va monter dans le cylindre, cette modélisation est équivalente à quand l'eau s'évapore sous l'effet de la chaleur ou de la régulation du métabolisme de la plante, cela créer une tension sur l'eau dans l'arbre (nb : la sève contient un pourcentage très élevé d'eau), comme si on l'aspirait vers l'extérieur. Cette tension permet d'après les calculs de faire monter la sève jusqu'à 100 mètres ! On a donc trouvé le véritable phénomène physique expliquant un tel exploit.

Expérience illustrant la montée de la sève par transpiration : à gauche, le sac empêche les échanges gazeux de la fleur, la sève ne monte donc pas jusqu'à elle, contrairement à la fleur d'à coté, où l'on voit clairement le colorant affluer aux pétales grâce à la transpiration.

Donc voilà, nouveau mystère résolu ! Ma source vient d'un exercice de thermodynamique que j'ai fait à la fac en 1ère année ;). La photographie de l'expérience provient du site Biomédia de ma Fac.

3 commentaires:

  1. La suite, la suite !

    -D'Erlon

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  2. Bonjour,
    Je suis actuellement en 1S et moi et mon groupe avons orientés notre TPE sur la monté de sève dans les végétaux. A notre niveau il est difficile de réaliser les calculs mettant en application la loi de Jurin par exemple. Serait-il possible d'avoir le détail des calculs?

    Angie.

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  3. Bonjour Angie,

    Je veux bien vous aider, mais pour cela pourriez vous m'envoyer un mail à l'adresse donnée à droite "qui me parle"?

    Merci et à très bientot :)

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