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.

C'est l'histoire d'un Douglas, d'un Bouleau et d'un champignon...

"La raison du plus fort est toujours la meilleure..." disait Jean de la Fontaine dans son poème du loup et de l'agneau. En effet la compétition fait rage dans la nature et peu de place est laissée pour les faibles. Mais ne désespérons pas, ce système n'est pas le seul qui fasse ses preuves dans notre belle nature, regardez par exemple les animaux sociaux, comme les fourmis, les thermites, les hommes! (heu...admettons). Ce sont des espèces parmi tant d'autres qui ont choisi l'entraide et la solidarité pour mieux s'en sortir et combattre l'ennemi commun.

Mais hier, en cours d'écologie, j'ai vu un cas magnifique d'une entraide entre différentes espèces....d'arbres! Pourtant nous savons bien que derrière leur paisible et immobile apparence, un combat acharné pour l'espace et la lumière se tient sous nos yeux. Et pourtant...

L'histoire se passe entre un Douglas (espèce de pin), un Bouleau (l'arbre à tronc blanc très courant), et un champignon. Il faut savoir que les arbres, et les plantes en général vivent en entente très cordiale avec des champignons qui les aident à récupérer des éléments nutritifs du sol en échange d'un petit cadeau carboné issus de photosynthèse.


A gauche, un Bouleau.

A droite, des pommes de pins d'un Douglas

Ce que vous ne savez peut-être pas et qui est ahurissant, c'est que les champignons sont composés de petits filaments appelés "mycélium", qui peuvent atteindre (tenez vous bien) 1 kilomètre de long pour 1 gramme de terre, ces filaments peuvent s'étendre sous terre sur des dizaines de kilomètres...C'est vous dire à quel point, le chapeau que vous ramassez par terre n'est que la face émergée de l'iceberg!

Mais dans le cas que je vous présente, Douglas et Bouleau sont tout deux reliés grâce à un même mycélium qui fournit l'un et l'autre en matière organique. L'expérience menée consistait à mettre à l'ombre le Douglas, et laisser le bouleau éclairé. Le Douglas ainsi privé de sa vitale lumière ne peut plus faire de photosynthèse et dépérit par manque de carbone. Mais c'était sans compter sur le Bouleau et le mycélium intermédiaire. En effet, le Bouleau pour aider son ami le pin, lui transmet une partie de son carbone par l'intermédiaire du mycélium...

Bel acte de solidarité non? Mais pourquoi le Bouleau fait-il cela? Pourquoi s'occupe-t-il de la survie d'un individu d'une autre espèce? Il n'y a pas réellement de réponse, mais l'hypothèse principale avancée par mon professeur, serait basée sur un échange d'azote parallèle du Douglas vers le Bouleau. Je ne rentrerai pas dans les détails de cet échange, mais visiblement l'un et l'autre s'entraident pour conserver un équilibre le plus sain possible!

Et dire que des gens coupent ces arbres sans se douter une seconde de ce qu'il s'y passe...C'est un exemple pour tous!