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Theses Year : 2012

Dynamic effects of an external mechanical stimulation on poplar growth

Effets de la dynamique sur la croissance du peuplier en réponse à une stimulation mécanique externe

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Abstract

Unlike animals that can run away when their environment is hostile, plants must adapt to the place where they are. In particular, they perceive the deformations induced by mechanical perturbations and alter their growth by a phenomenon called thigmomorphogenesis. This phenomenon has been studied in the case of static, but little is known in the more realistic case of a dynamic load like the wind. Thus, this thesis focuses on the effects of the dynamic growth of plants. The model plant chosen in this study is the unbranched poplar. We first analyse the dynamic behaviour of the poplar. Experiments and finite element calculations have revealed a spatial and frequency organization of the vibration modes induced by gradients of the mechanical properties of the plant. These results are used in a second experiment in which we measure over time the geometric properties of young poplars subjected to various static and dynamic stimulations. We then show that the dominant effect of mechanical stimulation on the growth response is the static component, suggesting a fast accomodation of the plant to the mechanical treatment. Our results also suggest a delocalization of the plant response compared to deformations induced by the perturbation, indicating a transport signal. These elements are finally gathered to amend and supplement the model of perception of strains in plants.
Contrairement aux animaux, qui peuvent fuir face à un environnement hostile, les plantes doivent s'adapter au milieu dans lequel elles se trouvent. En particulier, elles percoivent les déformations induites par une perturbation mécanique et modifient leur croissance par un phénomène appelé thigmomorphogénèse. Ce phénomène a été étudié dans le cas de sollicitations statiques, mais peu d'éléments sont connus dans le cas plus réaliste d'une sollicitation dynamique comme le vent. Ainsi, cette thèse porte sur les effets de la dynamique sur la croissance de plantes, où nous avons choisi comme plante modèle le peuplier non ramifié. Nous nous attachons dans un premier temps à caractériser la dynamique modale du peuplier. Des expériences et des calculs numériques par éléments finis ont mis en évidence une organisation spatiale et fréquentielle des modes de vibrations induites par les gradients de propriétés mécaniques de la plante. Ces résultats sont utilisés dans une seconde expérience au cours de laquelle le suivi au cours du temps des propriétés géométriques de jeunes peupliers soumis à diverses perturbations statiques et dynamiques est réalisé. On montre alors que l'effet dominant de la stimulation mécanique sur la réponse de croissance est celui de la composante statique. Nos résultats suggèrent de plus une délocalisation de la réponse de la plante par rapport aux déformations induites par la perturbation, indiquant un transport du signal. Ces différents éléments sont finalement rassemblés afin de modifier et compléter le modèle de perception des déformations chez les végétaux.
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Dates and versions

tel-00803553 , version 1 (22-03-2013)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00803553 , version 1
  • PRODINRA : 316160

Cite

Christelle C. Der Loughian. Effets de la dynamique sur la croissance du peuplier en réponse à une stimulation mécanique externe. Biomécanique [physics.med-ph]. Ecole Polytechnique X, 2012. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00803553⟩
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