Le gel détruit tout...
... à cause d'une propriété particulière de l'eau.
Lorsque la température descend en dessous de 0°C, l'eau contenue dans les tissus vivants les fait éclater en gelant... sauf pour ceux qui savent se prémunir de cet effet destructeur.
Voici comment relier une propriété physique de l'eau - elle augmente de volume lorsqu'elle passe à l'état solide - et les caractéristiques du vivant.
On peut commencer par une expérience très classique, consistant à placer une petite bouteille en verre remplie d'eau au congélateur.
Si on veut éviter d'avoir à recommencer la démonstration à chaque séance, il vaut mieux remettre la bouteille fêlée au congélateur rapidement, avant que tout s'effondre en fondant.
Il existe de nombreuses variantes, telles que :
- une bouteille en plastique qui va prendre une forme ventrue et dont on pourra comparer le volume avec son homologue laissé à température ambiante ;
- une seringue remplie d'un volume d'eau connu. Dès qu'elle gèle, on peut constater le recul du piston, donc mesurer l'augmentation de volume.
Voici un petit échantillonnage d'aliments qu'on va placer au congélateur.
Remarquons au passage qu'il s'agit en réalité d'organes souterrains : un tubercule, une racine, un bulbe. Mais rien n'empêche de rajouter une feuille de salade, un poireau, etc.
Après passage au congélateur, c'est la catastrophe !
Tout est ramolli, suintant un liquide peu ragoutant. C'est normal, les parois cellulaires ont éclaté sous l'effet du gel. Une évidence : c'est devenu immangeable.
Question corrélative : comment se fait-il que les carottes, pomme de terre et oignons résistent au gel de l'hiver ?
Réponse 1 : les maraîchers prennent soin de les mettre sous abri.
Réponse 2 : le sol constitue une bonne protection pour les plantes bisannuelles qui passent l'hiver sous forme d'organes de réserves. C'est une peu à cela qu'on voulait en venir.
Un prolongement possible de cette séquence pourrait consister à essayer de comprendre ce qui se passe de plus près. Ce pourrait être une façon originale de passer à l'observation des cellules d'oignon. Le résultat n'est pas si probant. Les cellules d'oignons congelés conservent encore des parois bien visibles.
Puisqu'on en est à parler des adaptations au gel hivernal, c'est l'occasion d'étudier le bourgeon. Fréquemment exposé aux températures négatives.
Comment fait-il ? Il reste sec à l'intérieur grâce à la bourre et surtout aux écailles imperméables... un beau sujet pour une démarche d'investigation en forme d'énigme.
Les bourgeons de marronniers sont les plus démonstratifs. Choisir un spécimen dont les branches basses sont facilement accessibles et se munir d'un sécateur.
Le thème de l'eau étant tout à fait propice à l'interdisciplinarité, on peut glisser vers les mesures adoptées par tout un chacun pour se prémunir du gel :
- le salage des routes dont le but est d'abaisser le point de congélation (une bouteille d'eau très salée placée au congélateur ne gèle pas)
- l'ajout d'antigel dans le liquide de refroidissement (même protocole avec du glycérol par exemple).