Ecoulements critiques et plantes

par Alexandre Ponomarenko

Thèse de doctorat en Physique des liquides

Sous la direction de Christophe Clanet.

Soutenue en 2012

à Paris 6 .


  • Résumé

    Dans cette thèse de physique appliquée à la physiologie végétale nous nous intéressons à deux phénomènes liés aux plantes. L'ascension capillaire dans des coins et la verse des céréales et des arbres. Lorsque les plantes sont soumises à de forts stress hydriques, des bulles de gaz apparaissent dans leur sève, c'est l'embolie. Il y a des situations avec interfaces sève/air dans les plantes. De plus nous observons sur les coupes anatomiques des plantes des géométries en forme de coin. Ces géométries et la présence d'interfaces liquide/vapeur permettraient l'ascension capillaire de la sève. Ceci pourrait réparer les embolies soit en remplissant les vaisseaux qui se sont vidés de leur sève, soit en assurant un flux de sève de secours, le temps que de nouveaux vaisseaux remplis de sève soient formés. Nous avons caractérisé la dynamique de l'ascension capillaire dans des géométries en forme de coin et nous l'avons appliquée à l'ascension capillaire dans des rameaux embolisés. La verse est la chute des plantes, elle est causée entre autre par le vent. Elle apparaît tous les ans dans les champs de céréales, détruisant en moyenne 30% des récoltes. Les forêts en sont aussi victimes lors des grandes tempêtes, on pense à Lothar et Martin en 1999 et Klaus en 2009 pour la France. La comparaison entre la vitesse des vents et le pourcentage d'arbres cassés indique une vitesse critique de 150 km/h pour laquelle presque tous les arbres sont détruits. En nous intéressant aux effets de la géométrie des plantes et à leur caractère fragile nous avons déterminé des critères de rupture et notamment retrouvé une vitesse critique proche de 150 km/h pour laquelle les arbres sont versés

  • Titre traduit

    Critical flows and plants


  • Résumé

    In this physics PHD thesis applied to vegetal physiology we focus on two phenomenons dealing with plants. The capillary ascension of liquids in corners and lodging of cereals and trees. When plants are under high hydraulic stress, we observe gas bubbles appearing in their sap, this is gaseous embolism of plants. Hence, there are situations with sap/air interfaces in plants. And we observed on anatomic views of plant vessels geometries with corners. Those geometries and the fact there are liquid/vapor interfaces enable the capillary ascension of sap. This could be a mechanism for embolism repair in filling back emptied vessels or in assuring a safety flux of sap while new vessels -full of sap- form in the plant. We have characterised the dynamics of capillary ascension in a various panel of corner geometries and applied it to the ascension of liquids in stems emptied from their sap. Still in vegetal domain, we study lodging, that is the falling of plants. Here we focus on the falling due to wind and by the mechanism of stem breaking. Lodging by wind is very frequent for cereals, it causes a loss of 30% of the harvest, it is a great deal for farmers. During great storms, forests are also damaged, we have had recently in France the Lothar and Martin storm in 1999 and Klaus storm in 2009. Comparing the speeds of wind during the storms and the percentage of trees damaged shows that above a critical wind speed almost every trees fall, that speed is 150 km/h. Looking at curved geometry of cereals and brittleness of trees we could deduce criterions of lodging and especially predict wind lodging speeds

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Informations

  • Détails : 1 vol. (168 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 163-168. 111 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
  • Consultable sur place dans l'établissement demandeur
  • Cote : T Paris 6 2012 267
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