Synthèse de Nathalie |
Cette année, les TPE, Travaux Pratiques Encadrés, se sont vus consacrer deux heures par semaine durant lesquelles les élèves traiteront tout au long de l’année, un thème choisi par les professeurs. Dans notre classe, le thème devait concerner la croissance et avoir un rapport avec la biologie et les mathématiques.
Ayant ainsi formé un groupe de quatre personnes, nous avions tout d’abord pensé étudier les champignons. Mais le thème étant très vaste et les informations peu nombreuses, nous avons décidé d’aborder un nouveau sujet. Etant tous intéressés par la vie des plantes, nous nous sommes arrêtés sur la croissance des plantes grimpantes. Nous nous demandions effectivement, comment ces plantes qui ne disposent pas du sens de la vue, réussissaient-elles à s’orienter vers un support et à croître sur celui-ci. La problématique une fois établie, nous avons abouti à trois hypothèses. L’évolution des plantes grimpantes est due au contact avec un support, avec la lumière ou encore grâce à une rotation permanente des plantes. Pour vérifier ces hypothèses, nous avons procédés à plusieurs démarches. Tout d’abord, nous avons fait une étude documentaire puis une étude expérimentale et par observation cinématographique, nous avons pu voir de quelle manière les plantes grimpantes évoluaient.
I.Etude documentaire
La documentation sur la croissance des plantes grimpantes fut longue et peu fructueuse. En effet, les résultats ont été peu abondants et seulement deux supports écrits ont pu être trouvés. Le premier étant un ouvrage intitulé La physiologie végétale, édition Masson, collection Abrégé, écrit par
R. HELLER, R. ESNAUET et C. LANCE. La partie nous intéressant se trouve dans le chapitre " le mouvement révolutif ", situé entre les pages 72 à74. L’autre support à pu être trouvé dans l’encyclopédie Universalis, dans l’article du " thigmotropisme végétal ", dans la partie 3.
Afin de limiter le sujet et en avoir une bonne connaissance, nous avons décidé de n’étudier que les plantes volubiles. Une plante grimpante volubile est une plante qui peut en grandissant s’agripper puis s’enrouler autour de son support. Ainsi, la question posée est : par quel mécanisme la plante réussit-elle à trouver son support ? Avant de trouver son support, la plante " décrit des cercles ". Ainsi, le mouvement de révolution décrit par l’apex, c’est- à- dire l’extrémité de la tige est une hélice que l’on appelle circumnutation. Le phénomène de circumnutation permet en effet à la plante de " tourner dans les airs " en décrivant des hélices afin de trouver son support. Et une fois le support trouvé, la plante s’y accroche et continue de croître en " tournant et en s’agrippant " autour de son support. Et c’est grâce au fait d’un continuel mouvement révolutif des plantes que nous les voyons enroulés autour d’un support, d’un poteau par exemple.
Le mouvement en hélice décrit par les plantes grimpantes volubiles est rapide. En effet, en moyenne, une plante mer 1h30 à faire une rotation, soit 16 rotations en 24h. De plus l’extrémité de la plante décrit des cercles dont le rayon peut dépasser 15cm, ce qui est " énorme " pour un végétal. Cette large rotation accorde ainsi à la plante une large exploration de l’espace et lui permet de trouver son support même si celui-ci est parfois éloigné de celle-ci.
La croissance des plantes grimpantes est indépendante du milieu, ainsi qu’il pleuve ou qu’il vente, la plante ne grandira pas plus ou moins vite. En effet, le mouvement révolutif est dû à l’inégalité de croissance entre les faces de la plante ; c’est- à- dire que lorsque la plante, du moins son extrémité s’incline vers la gauche, la face droite de celle-ci croît plus vite que la face gauche, et vice versa. Mais bien que la circumnutation soit un phénomène endogène, le sens de l’enroulement des plantes grimpantes n’est lui pas dû au hasard. En effet, le phénomène de rotation possède un caractère génétique qui oblige la plante grimpante de tourner dans un sens précis, qui est inscrit dans ses gènes.
II. Démarche expérimentale
Bien que les résultats trouvés dans les livres soient satisfaisants et nous ont énormément appris sur la vie des plantes grimpantes, nous ne nous sommes pas simplement contentés de les reprendre. Effectivement, nous avons voulu les vérifier par nous même. Ainsi, nous avons décidé d’effectuer quatre expériences qui avaient pour but de justifier nos hypothèses. Et pour que chaque membre du groupe puisse personnellement réaliser une expérience, il a tout d’abord fallu acheter des graines d’haricots et emprunter au lycée quatre pots, huit potences, quatre plaques de verre, quatre serviettes, deux lampes et enfin du terreau. Le matériel n’a cependant pas été complet en une seule fois, il y a effectivement eu un problème sur le nombre de potences. Finalement, ayant obtenu tout le matériel nécessaire, les expériences ont pu être réalisés.
Ayant préalablement fait germer les graines d’haricots, les deux premières expériences avaient pour but de vérifier si c’était le fait que la plante doive " toucher " le support pour s’enrouler autour de celui-ci. La première expérience consistait à planter une pousse d’haricot près d’un support et la seconde sans support. Les troisième et quatrième expériences devaient déterminer si la lumière et sa position avaient une quelconque influence sur la direction vers laquelle se tourne la plante. Ainsi, on a planté une pousse d’haricot avec deux supports et placé une lampe à gauche et pour la dernière expérience, on a repris le même dispositif mais on a placé une lampe à droite.
Tout au début des expériences, chacun a mis un point de repère sur un papier calque posé sur les vitres, c’est- à- dire que l’on a marqué la position de l’apex qui est l’extrémité de la tige. Et ainsi, toutes les dix minutes durant une heure et demi, nous avons marqué sur le papier calque les différentes positions de l’apex des plantes. On a alors constaté que la plante de l’expérience une, montrait un début de spirale autour de son support. Tandis que la plante de l’expérience deux tournait dans différentes directions. Les plantes des expériences trois et quatre ont elles aussi réalisées des demi-cercles et se sont toutes deux tournées vers le support placé le plus proche de la lumière.
Ainsi, les expériences ont mis en valeur l’aspect biologique du sujet. En effet, ayant démontré que les plantes avaient besoin du contact avec le support pour s’orienter et que la direction prise par celles-ci dépendait de la lumière, nous avons vérifié le phénomène de la circumnutation ainsi que le phototropisme des plantes grimpantes. Cependant, la durée des expériences n’a pas été suffisante pour présenter un aspect mathématique. Nous disposons toutefois de certaines données que l’on peut considérer comme mathématiques, comme la vitesse de rotation d’une plante grimpante.
III. Démarche cinématographique
Les quatre expériences n’ayant pas durées assez longtemps pour pouvoir observer en détail la croissance des plantes, une vidéo a été effectuée par Jean. En effet, chez lui, il a placé quatre plantes sous une lumière blanche et fixe, et à l’aide d’une caméra webcam, il a programmé une prise d’image toutes les dix minutes durant huit heures. Ainsi, cette vidéo a permit de suivre l’évolution des plantes. Et nous avons pu constater que les plantes décrivaient des cercles pour trouver leur support, le phénomène de la circumnutation est ainsi confirmé.
Conclusion
autres L’étude de la croissance des plantes grimpantes a montré que même si celles-ci ne possédaient pas " d’yeux ", elles pouvaient tout de même s’orienter vers leur support. C’est grâce au phénomène de la circumnutation que l’apex des plantes grimpantes peut " tournoyer " dans les airs et rencontrer son support. Cette rotation permanente permet donc aux jeunes pousses d’agripper leur support et d’y croître. Et constatant l’orientation de la croissance des végétaux par rapport à la lumière, le phototropisme est lui aussi confirmé. Nos hypothèses de départ vérifiées, toutes nos questions ont donc trouvé leurs réponses.
Bilan personnel
Composé de quatre personnes, notre groupe est pour ainsi dire un peu nombreux, ce qui accroît la difficulté d’organisation. Mais personnellement, je pense qu’il y avait une bonne technique de travail, et cela est dû tout d’abord à une bonne entente du groupe. En effet, chaque membre du groupe ne possédant pas les mêmes " outils de travail ", a tout de même pu s’investir dans le sujet. Par exemple, pour ceux qui ne disposaient pas de l’Internet chez eux, la documentation s’est réalisée dans les bibliothèques, même si les résultats n’ont pas étaient fructueux. L’implication de chaque membre du groupe se traduit par la volonté de " faire quelque chose " ; comme par exemple, de planter des haricots chez soi afin de réaliser les expériences. Ainsi, cette bonne entente a conservé le groupe dans une bonne ambiance, facilitant grandement le travail et a maintenu la persévérance de chacun.
Le plus difficile, je pense, était le choix du sujet. Le thème de la croissance était tout de même assez vaste et pour trouver un sujet qui avait un rapport avec la biologie et les mathématiques, mais qui surtout nous intéressait, nous avons dû longuement nous entretenir. Et le sujet une fois établi, le " problème " de la documentation s’est imposé. Etant donné le nombre restreint, il n’a pas été aisé de trouver des informations qui avaient une réelle valeur pour notre problématique. Mais ces difficultés n’ont pas entravé l’avancé du sujet et la réalisation des expériences.
Les TPE ont donc permit l’assimilation d’un nouveau vocabulaire, mais aussi d’apprendre à travailler en groupe, de partager les informations et surtout d’écouter les idées et les opinions des membres du groupe.