Photosynthèse – compter les bulles d'oxygène de l'élodée

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Une expérience classique : un brin d'élodée (Elodea) est placé dans un bécher d'eau sous un entonnoir renversé surmonté d'un tube collecteur. À la lumière, la plante réalise la photosynthèse et libère du dioxygène sous forme de bulles que l'on peut compter. Les élèves rapprochent ou éloignent la lampe, ou font glisser les curseurs de lumière, de CO₂ et de température, pour voir varier le rythme des bulles ; un graphique de l'intensité de la photosynthèse en fonction du facteur choisi montre le point actuel et une courbe à saturation (lumière, CO₂) ou une courbe avec un optimum (température).

Leçon : La photosynthèse chez les plantes ; facteurs influençant la photosynthèse

Ce qu’elle montre

L'élodée libère du dioxygène comme sous-produit de la photosynthèse (dioxyde de carbone + eau → glucose + dioxygène, grâce à la lumière absorbée par la chlorophylle) : le nombre de bulles par minute mesure donc sa vitesse. Le modèle combine trois facteurs limitants. Augmenter l'intensité lumineuse ou le CO₂ accroît la vitesse jusqu'à un plateau, car un autre facteur devient limitant. La température agit sur les enzymes : la vitesse est maximale vers 30 °C, diminue de part et d'autre et s'annule au-delà de 45 °C. Sans lumière ou sans CO₂, aucune bulle ne se forme.

Mode d’emploi

Menez un test équitable : modifiez un seul facteur et gardez les deux autres fixes. Réglez l'Axe horizontal du graphique sur Intensité lumineuse, déplacez la lampe ou le curseur Intensité lumineuse par paliers et relevez les bulles/min du compteur à chaque valeur. Recommencez avec la Concentration de CO₂ dans l'eau puis la Température comme variable, en choisissant chaque fois l'axe correspondant, et comparez la forme des trois courbes.

Paramètres modifiables

Intensité lumineuse 0–100 %
Concentration de CO₂ dans l'eau 0–0,1 %
Température 0–50 °C
Axe horizontal du graphique Intensité lumineuse, Concentration de CO₂, Température
Afficher le compteur de bulles

Questions à explorer

Quel gaz forme les bulles, et pourquoi leur nombre par minute mesure-t-il la vitesse de la photosynthèse ?
Pourquoi le nombre de bulles cesse-t-il d'augmenter quand la lumière est déjà intense ?
Que devient le nombre de bulles au-delà d'environ 35 °C, et pourquoi ?

Questions fréquentes

Comment se déroule l'expérience de photosynthèse avec l'élodée ?

Un brin d'élodée est placé dans l'eau sous une lampe, puis on compte les bulles d'oxygène qu'il libère pendant une durée fixe. Le nombre de bulles par minute indique la vitesse de la photosynthèse. On modifie un seul facteur, comme l'intensité lumineuse, en gardant constantes la concentration en CO₂ et la température, puis on trace la vitesse en fonction de ce facteur.

À quoi ressemble le graphique de la vitesse de photosynthèse en fonction de la distance à la lumière ?

C'est une courbe décroissante : la vitesse est maximale près de la lampe, diminue quand la distance augmente et se rapproche de zéro loin de celle-ci. L'intensité lumineuse baisse avec le carré de la distance : en doublant la distance, il ne reste qu'un quart de la lumière. Le graphique en fonction de l'intensité lumineuse est différent : il monte, puis atteint un plateau.

Que peut-on utiliser à la place du comptage des bulles d'oxygène ?

Mesurer le volume de gaz recueilli est plus précis, car les bulles n'ont pas toutes la même taille et certaines passent inaperçues. Le gaz peut être recueilli dans un tube à essai, une seringue à gaz ou un tube capillaire gradué. Une sonde à dioxygène dissous convient aussi : elle enregistre la concentration au cours du temps, sans dépendre des bulles.

Idées pour la classe

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