Tout ce que vous avez toujours voulu savoir sur le tournesol

Tournesols - Peint en 1888Vincent Van Gogh(1853-1890)

 

L'hélianthus annuus, cultivé en Amérique du Sud par les Amérindiens du Pérou depuis plus de 3000 ans avant Jésus-Christ.

Les Espagnols l'introduisirent en Europe vers 1510 pour l'huile de table à partir des ses graines et la récupération du tourteau () pour la nourriture animale.

Sa culture se développa particulièrement en Russie. Elle est aujourd'hui largement répandue par la culture dans tous les continents.

Pour pousser, le tournesol a des besoins thermiques très importants pour une plante originaire des régions tempérées ; capable de se contenter de peu d'eau, il souffre cependant en cas de sècheresse en culture non irriguée ; cela explique que sa zone de culture soit notamment en Europe méridionale ; carte ci-contre :

"Répartition des surfaces tournesol en 1996

Total : 915 000 ha

Tournesol alimentaire : 880 000 ha, Tournesol industriel : 35 000 ha

Sources : ONIC/SIDO"

Le développement de la culture du tournesol en France est lié à la décolonisation qui mit fin au quasi monopole de l'huile d'arachide.

Cultivé pour son exploitation, le tournesol est aussi une plante qui lutte contre la pollution.

 

Présentation du tournesol

Le tournesol, ou grand soleil, mot emprunté à l'italien tornasole qui signifie "qui se tourne vers le soleil", est une grande plante annuelle, appartenant à la famille des Astéracées , dont les fleurs sont groupées en capitules () de grandes dimensions. Le capitule de tournesol est une « faune fleur ». Il contient, en fait, deux sortes de fleurs : A la périphérie, des fleurs ligulées (). Au centre, des fleurs tabulées ou fleuron, qui sont hermaphrodites ().

Noms communs du tournesol : grand-soleil, soleil des jardins, soleil commun, graine à perroquet...
Le nom générique latin, signifie " fleur de soleil ".

C'est une grande plante annuelle, à tige très forte et peu ramifiée, pouvant atteindre jusqu'à 3 m de hauteur. Les feuilles simples, ovales, alternes, sauf à la base où elles sont parfois opposées, ont un pétiole () plus ou moins long et sont rudes au toucher. Les capitules, réceptacles floraux charnus, peuvent atteindre 30 cm de largeur. Ils sont entourés d'un involucre () à bractées () ovales avec un sommet pointu.

Les fleurs extérieures ligulées et disposées sur un seul rang, sont jaunes. Les fleurs centrales en tube sont jaune pâle mais insérées dans des bractées pailletées plus sombres qui donnent au disque central une couleur noire. Les fruits sont des akènes surmontés par deux écailles en arête. La racine principale est pivotante ().

 

La beauté cache souvent des caractères géométriques. Si la fleur de tournesol plaît tant à l'œil, c'est qu'elle a des propriétés remarquables. On distingue nettement deux types de parastiches : celles qui tournent dans le sens direct et celles qui tournent dans le sens indirect .

 

Une fleur de tournesol est constituée de deux groupes de spirales. Différents chercheurs l'ont expliqué par la croissance des plantes et ont utilisé des modèles informatiques et des expériences de laboratoire .
D'après les chercheurs l'apparition des spirales est basée sur l'angle d'or égal à 360°/(1+phi)=137,5°. La croissance de la plante forme deux séries de spirales tournant en sens contraire.

L'existence de deux types de parastiches est déjà étonnant, mais le plus frappant est le nombre de parastiches de chaque type : 21 parastiches directes et 34 indirectes. Or 21 et 34 sont deux termes consécutifs de la célèbre suite de Fibonacci !!

Né à Pise 1170, probalement décédé en Italie en 1250. Fibonacci a joué un rôle important dans la renaissance des mathématiques anciennes et y a apporté une contribution significative.

 

Cette suite se forme en partant de 0 et 1 puis en obtenant le terme suivant par l'addition des deux termes précédents.
On obtient ainsi les nombres suivants : 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55 …

Quel que soit le tournesol, cette propriété est vérifiée.

La floraison du tournesol se fait en couronne, de façon très centripète (), et débute par la sortie des anthères () (organes males) suivie de la sortie des stigmates () (organes femelles). Dans la pratique, on considère qu’elle à démarré quand 50 % des capitules ont des fleurs ligulées étalées.

Après pollinisation, toute fleur donne naissance à un fruit. Dans le cas du tournesol, le fruit est un akène (fruit sec indéhiscent () à une seule graine), qui est improprement appelé « graine ». L’akène ainsi obtenu est composé d’une amande et d’un péricarpe () (coque). La phase de maturation qui conduit à la formation de cette graine est une période de lipidogenèse durant laquelle se forment les corps gras. Le nombre d’akènes par capitule est variable.

 

Germination-levée Phase végétative

Germination levée
stade A1 :

Apparition des hypocotyles () en crosse.

Germination levée
stade A2 :

Emergence des cotylédons() et premières feuilles visibles.

Phase végétative stade B3-B4 :

La seconde paire de feuilles opposées apparaît et fait environ 4 cm de long ; les pétioles sont visibles du dessus.

Phase bouton floral Floraison

Phase bouton floral stade E1 :

Apparition du bouton floral étroitement inséré au milieu des jeunes feuilles : STADE BOUTON ÉTOILÉ.

Phase bouton floral stade E2 :

Le bouton se détache de la couronne foliaire(), les bractées sont nettement distinguables des feuilles. Son diamètre varie de 0,5 à 2 cm.

Phase bouton floral stade E4 :

Le bouton est nettement dégagé des feuilles, son diamètre varie de 5 à 8 cm, il demeure horizontal. Une partie des bractées se déploie.

Floraison stade F1:

Le bouton floral s’incline ; les fleurs ligulées sont perpendiculaires au plateau.


Floraison stade F3.2 :

Les trois cercles de fleurons les plus externes ont leurs anthères visibles et dégagées et leurs stigmates déployés. Les trois cercles suivants ont leurs anthères visibles et dégagées.



Le tournesol pourrait-il se tourner vers le soleil ?

Ce phénomène est-il physiquement possible ?

On connait à certaines plantes la faculté de s'incliner vers une source de lumière. Ce phénomène a un nom, il s'agit du phototropisme. Pour illustrer ce phénomène et en expliquer les mécanismes nous avons réalisé une expérience.

Protocole :

- Nous avons réalisé plusieurs semences de blé.

- Nous les avons placé dans différents milieux.

- Nous avons obtenus les résultats suivants :

 

Graines de blé dans l'obscurité
Graines de blé exposées à une lumière latérale venant de gauche

Les germinations sont très jeunes. Les blés sont en pleine phase de croissance. Aucun d'entre eux n'est percé par la feuille. Ils se penchent vers la lumière venant de gauche. La réaction phototropique est générale.

 

Expérimentations :

 

En T : Expérience témoin, le coléoptile () s'incline vers la lumière.

En a : La section de l'extrémité (ou apex) du coléoptile engendre l'arrêt immédiat de la croissance.

En b : L'apex du coléoptile étant recouvert d'un matériel empêchant le passage de la lumière, la croissance se fait verticalement.

En c : La tige du coléoptile est recouverte d'un matériel empêchant le passage de la lumière mais l'apex étant laissé libre, le coléoptile s'incline vers la lumière.

La croissance se fait donc par l'apex.

 

Interprétation shématique :

Dans le cas de l'échantillon privé de lumière : Dans le cas d'une exposition latérale :

 

C'est donc l'auxine qui est responsable de la croissance des coléoptiles, cette auxine est produite àl'apex. Dans le cas d'un éclairage homogène ou d'un éclairage nul, l'auxine se diffuse verticalement par rapport à sa zone de production. En revance, dès lors que la tige subit un éclairage lattéral, l'auxine est déviée et ne se diffuse plus que du côté opposé à la lumière. Les cellules approvisionnées en auxine croîssent alors que les autres, celles du côté du soleil ne croîssent plus, la croissance de la tige est donc inégale d'un côté à l'autre, d'où l'inclinaison globale de la tige.

Certaines plantes subissent donc l'influence du soleil, qui modifie leur port. Mais est-ce le cas du tournesol ? Subit-il le soleil de la même manière que les coléoptiles de blé ?

Une différence semble éloigner les coléoptiles des tournesol... si les coléoptiles ne sont percés par les feuilles que tard, les tournesols commencent par produire leurs feuilles, les fleurs surviennent ensuite. Se pose alors la question de savoir si le phototropisme agit toujours sur une tige pourvue de feuilles. Nous avons donc poursuivit l'expérience avec les blés en les laissant pousser et voici les résultats :

 

Les germinations sont plus âgées. Les blés sont en fin de croissance. Certains d'entre eux sont percés par la feuille. Certains se penchent vers la lumière venant de gauche. La réaction phototropique est moins générale mais encore bien visible.

 

Les germinations sont âgées. Les blés ont terminé leur croissance. Tous ont été percés par la feuille. Ils ne se penchent pas vers la lumière venant de droite. La réaction phototropique ne se réalise plus.

 

Dès la sortie des feuilles, les colèoptiles cessent de "suivrent" la lumière et reprennent une croissance verticale.

Dans le cas du tournesol, il est entendu que les feuilles sont présentent bien avant les fleurs. De plus, ce n'est pas la rotation de la tige qui fait la célébrité des tournesols, mais bel et bien la rotation de la fleur de tournesol !! Le phototropisme est-il alors toujours une hypothèse valable ?

 

Phototropisme, peut-être pas exactement, mais il existe plusieurs formes de tropisme dont le phototropisme fait parti.

Le tropisme étant le terme général désignant la réaction d'une plante par rapport à un facteur extérieur.
Le facteur extérieur qui provoque la réaction s'appelle un stimulus :

(+) Positif: si la réaction de la plante s'oriente ou est attirée par le stimulus.
(-) Négatif: si la réaction de la plante évite ou s'éloigne du stimulus.
(o) :aucun comportement.

On distingue 6 sortes de tropisme : le phototropisme, le géotropisme, l'hydrotropisme, le chimiotropisme, le thigmotropisme et l'héliotropisme.

 

On a vu précédemment que le PHOTOTROPISME se manifeste par une orientation en fonction de la lumière.
phototropisme (+) : mouvement de la tige et des feuilles qui s'oriantent vers la lumière.

 

Le GÉOTROPISME se manifeste par une orientation en fonction du sol.
Exemple: géotropisme +: enfoncement des racines dans le sol.
Exemple: géotropisme -: orientation de la tige vers le haut.

 

 

HYDROTROPISME:
Ce comportement se manifeste aussi par une orientation.
Exemple: hydrotropisme: mouvement des racines vers l'eau.


 

 

 

Le CHIMIOTROPISME : une partie d'une plante réagit à des substances chimiques, on caractérise ce comportement de chimiotropisme.Voici des exemples de ce phénomène:
Une racine reçoit une eau contenant des engrais d'un côté et du côté opposé, on verse une eau distillée; cette eau est privée totalement de sels minéraux. On remarqueras que les racines de la plante se développeront du coté où l'engrais a étét versé. C'est alors que les racines effectuent un comportement de chimiotropisme positif.

 

Le THIGMOTROPISME : une partie de la plante est attirée par un objet quelconque: tuteur, roche etc... on appelle ce comportement thigmotropisme positif. Voici quelques exemples de ce comportement:
L'image de gauche représente le comportement des racines près d'une roche.

L'image de droite représente les tiges de plantes du pois qui s'enroulent autour d'un tuteur de bois.

 

 

 

 

L'HELIOTROPISME : une partie d'une plante suit le mouvement apparent du soleil.
Le tournesol, illustre bien ce phénomène. Le matin sa fleur est en direction de l'est et vers midi la plante s'est courbée en direction du sud.

 

Chez le tournesol ce n'est pas la tige entière qui tourne. En effet, le tournesol doit son nom à son héliotropisme spectaculaire, l'ensemble de la partie aérienne de cette plante, et plus particulièrement les feuilles, se déplaçant afin de rester face au soleil du matin au soir ; un mouvement qui s'arrête cependant au moment de la floraison, le capitule demeurant alors face au soleil levant.

Durant la première partie de floraison, le capitule est sujet à l’héliotropisme (il s’oriente face au soleil) ; Il se fixe ensuite dans une direction Est / Sud Est.

 

Conclusion

Une excitation physique ou chimique entraîne chez de nombreux organismes des mouvements désordonnés (kinêsis) ou, au contraire, un mouvement orienté. Ce dernier prend le nom de tropisme lorsque l'organisme est fixe. Le tropisme est positif ou négatif suivant que le mouvement s'oriente vers la source de l'excitation ou dans le sens opposé. Les tropismes s'observent surtout chez les végétaux.

Ces comportements peuvent être induits par la lumière. La pesanteur peut aussi induire des comportements de ce type. La température entraîne également des mouvements orientés. Au cours de la vie d'un organisme, ces réactions de tropisme peuvent se modifier.

Le tournesol est donc une espèce parmi tant d'autres qui réalise l'héliotropisme. Sa rotation n'est donc pas qu'un mythe, il s'agit bien là d'une réaction biologique commune chez les végétaux. Mythe ou réalité, le voile est levé !

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