La vitesse de départ s’écrit avec un v minuscule affecté d’un zéro en indice : v₀. L’unité est le mètre par seconde, m/s. L’accélération au tir est souvent donnée en fraction de l’accélération de la pesanteur : un g minuscule en italique. Le temps de freinage d’une spore dans l’air s’écrit avec la lettre grecque τ, la distance d’arrêt avec x suivi de l’indice stop.
La vitesse de tir n’est pas la vitesse de chute. La spore part à environ 1 m/s et tombe mille fois plus lentement, à environ 1 mm/s. L’accélération en g n’a rien à voir avec les grammes. Et la vitesse de tir ne dit rien de la portée : une petite spore est freinée par l’air presque aussitôt, alors que le lourd sporange du Pilobolus vole sur plusieurs mètres.
À gauche, un champignon à chapeau pointu, en forme de cône. Des spores tombent de sous les lames. Dans le cercle à droite, une lame est agrandie : à sa surface, à la base de la spore, une goutte grossit, puis la spore se détache, part sur le côté et tourne brusquement vers le bas. Le repère sur l’échelle sous le cercle atteint 0,1 mm : c’est la distance que la spore parcourt latéralement. En bas, le Pilobolus tire un sporange noir vers la lumière. Le voyant de la caméra rapide clignote.
Fiche de l'unité
mycologie rév. 2026-10Tir de la spore v₀, m/s
Unité dérivée du SI · grandeur : vitesse initiale d’une spore au tir
Le champignon tire une spore et atteint exactement l’espace entre les lames
Sous le chapeau, les lames sont presque serrées l’une contre l’autre, avec moins d’un millimètre entre elles. La spore est posée sur le flanc d’une lame. Si on la lâchait simplement, elle resterait collée à la même lame. C’est pourquoi le champignon la tire. La spore vole sur le côté d’environ un dixième de millimètre, s’arrête dans l’air et tombe dans l’espace entre les lames.
Le tir est produit par une goutte d’eau. Elle se forme à la base de la spore et, à un moment donné, fusionne avec le film qui recouvre sa surface. L’eau se déplace brutalement, le centre de masse se décale et la spore s’arrache à environ un mètre par seconde. L’accélération est alors de l’ordre de dix mille g. Le tir entier dure quelques microsecondes.
D’autres champignons tirent plus fort. Le Pilobolus, qui pousse sur le crottin, lance son sporange à deux mètres et demi, droit dans l’herbe, vers la lumière. Les asques des ascomycètes éjectent des spores à des dizaines de mètres par seconde. Mais pour une petite spore, ce qui compte n’est pas la vitesse, c’est la rapidité avec laquelle l’air l’arrête.
01 · Définition
tir · freinage · chuteLa vitesse de tir v₀ est la vitesse de la spore juste après son détachement. On la mesure sur les images de la caméra rapide : de combien de micromètres la spore s’est déplacée entre deux images. Ensuite l’air la freine, et la vitesse chute vite.
Pour une petite particule, l’air est visqueux, comme le miel pour un petit pois. La force de résistance est proportionnelle à la vitesse, et la vitesse décroît de façon exponentielle avec la constante de temps τ. Plus la particule est petite, plus τ est petit : pour une spore de 5 µm, il vaut environ 0,08 ms. Pendant ce temps, la spore parcourt la distance x = v₀·τ, environ 0,1 mm, et s’arrête.
Une fois arrêtée, la spore tombe. La pesanteur équilibre la résistance à la vitesse v = g·τ, soit moins d’un millimètre par seconde. À cette vitesse, la spore descend entre les lames et sort de sous le chapeau. Le gros sporange du Pilobolus freine beaucoup plus lentement, c’est pourquoi il vole sur des mètres. Pour lui, la résistance croît plus vite que la vitesse, et le calcul comporte une correction pour le nombre de Reynolds.
Pourquoi la spore ne colle pas à la lame voisine
En haut, le lieu du tir en coupe : les lames d’un chapeau, un asque d’ascomycète dans un fruit sur un épi, ou le Pilobolus sur du crottin. Appuyez sur « Tir » : le projectile part à la vitesse v₀ et sa trajectoire est calculée avec la résistance de l’air. L’affichage est ralenti : les premières microsecondes sont étirées, sinon on ne les verrait pas. Les curseurs modifient la vitesse, la taille du projectile et l’écart entre les lames ou l’angle de tir. « Sans air » dessine où le projectile serait allé dans le vide. Le vert montre les lames et la cible, le prune la spore et son trajet, le rouge le tir manqué et le trajet sans air. En bas, trois vues. « Trajectoire » montre le trajet à l’échelle réelle. « Vitesse » montre comment elle chute avec le temps, en échelle logarithmique. « Taille et distance » montre jusqu’où volent des particules de tailles différentes à la même vitesse.
La spore tombe à la verticale, et le champignon en tient compte
Une fois arrêtée, la spore tombe tout droit vers le bas. Si la lame est inclinée, la spore la heurte et reste collée. C’est pourquoi le champignon maintient ses lames à la verticale : si l’on incline le pied, il se courbe en quelques heures et redresse le chapeau. Chez les petits champignons à chapeau pointu et conique, les lames sont étroites et hautes, et les espaces entre elles font des fractions de millimètre. L’espace doit être plus grand que la distance parcourue par la spore, mais pas de beaucoup : ainsi, davantage de spores tiennent sur les lames.
02 · Conversion
unités de vitesse · tirs côte à côte · distance selon la tailleDes mètres par seconde aux longueurs de spore
Saisissez une vitesse et choisissez une unité. Le premier onglet la convertit en d’autres unités, y compris en longueurs de spore par seconde : c’est ainsi qu’on compare les vitesses de projectiles de tailles différentes. Le deuxième place côte à côte les tirs de différents champignons. Le troisième calcule jusqu’où volent, à cette vitesse, des particules de tailles différentes.
Règle mnémotechnique : 1 m/s, c’est 1 µm par microseconde et 3,6 km/h. À cette vitesse, une spore de 5 µm parcourt deux cents fois sa longueur en une milliseconde.
La distance est calculée pour une sphère de même masse dans l’air immobile à 20 °C. Une vraie spore est allongée, tourne sur elle-même et se retrouve dans de faibles courants d’air sous le chapeau. Les chiffres donnent donc un ordre de grandeur. Les expériences avec prises de vues donnent des distances voisines : 0,05—0,2 mm chez les champignons à chapeau.
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04 · Instruments de mesure
caméra · cible · piège à spores · colonne de sédimentationLe tir dure des microsecondes, sa trace des années
Caméra rapide
On place la caméra sur un microscope et on filme un morceau de lame de profil. Pour voir le tir lui-même, il faut des centaines de milliers d’images par seconde. La vitesse se calcule d’après le déplacement de la spore entre deux images voisines. À 250 000 images par seconde, il s’écoule 4 µs entre les images, et la spore se déplace de quelques micromètres, soit à peu près sa propre longueur.
Cibles pour le Pilobolus
Le sporange du Pilobolus est collant et adhère à ce qu’il touche. La portée se mesure donc simplement : on place des lames de verre autour de la culture à différentes distances et, le matin, on compte les sporanges collés sur chacune. C’est ainsi que Buller a déjà obtenu une portée de plus de deux mètres. Si l’on met la culture dans une boîte sombre percée d’une seule fenêtre, presque tous les impacts se regroupent autour de la fenêtre.
Piège à spores
Les spores sorties de sous le chapeau sont emportées par le vent. Pour savoir combien il y en a dans l’air, on installe un piège à spores. Une pompe aspire environ 10 litres d’air par minute à travers une fente étroite, et les spores se collent sur un ruban fixé à un tambour qui tourne lentement. Au microscope, on voit à quelles heures il y avait le plus de spores. C’est ainsi qu’on établit les bulletins pour les allergiques et les alertes sur les maladies des céréales.
Colonne de sédimentation
Inutile de filmer la spore en vol : on peut mesurer comment elle tombe. Dans une colonne de verre fermée, il n’y a pas de courants d’air, et la spore sédimente à vitesse constante. À partir de cette vitesse, on trouve τ : τ = v/g. Et en connaissant τ et la vitesse de tir, on obtient la distance d’arrêt. Une spore deux fois plus grosse sédimente quatre fois plus vite : τ croît comme le carré de la taille.
05 · Règles d’écriture
vitesse · accélération · distanceLa vitesse s’écrit en m/s, l’accélération en m/s² ou en g
La vitesse s’écrit en mètres par seconde. L’accélération s’écrit en mètres par seconde au carré ou en fraction de g, et alors g se place après le nombre. La distance est donnée avec la taille du projectile : sans elle, on ne peut pas comparer le nombre à une autre expérience.
m/s² est une unité d’accélération, pas de vitesse. g est déjà une accélération, « g par seconde » ne veut rien dire. Une distance sans la taille du projectile ne dit rien : une spore deux fois plus grosse vole quatre fois plus loin. La portée est une longueur, pas une vitesse. La vitesse de sédimentation est une vitesse, elle a un « par seconde ». Et la constante de temps a aussi une unité : des secondes ou des millisecondes.
06 · Unités voisines
mycologieLa distance parcourue par une spore est déterminée par sa taille : elle croît comme le carré du diamètre. C’est pourquoi la feuille sur la taille des spores est la voisine directe de celle-ci. La feuille sur la croissance du mycélium dit si une nouvelle colonie poussera à partir d’une spore tombée, et à quelle vitesse.
Distance d’arrêt ∝ d².
mm/dCe qui poussera à partir d’une spore tombée.
1 m/s = 3,6 km/h.
07 · Section historique
archives · de la loupe de Buller à la caméra rapideComment on a vu ce qui dure des microsecondes
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La vitesse de tir se mesure sur deux ou trois images
La spore accélère en quelques microsecondes et commence presque aussitôt à freiner. Même à 250 000 images par seconde, seules quelques-unes de ses positions entrent dans l’image. La vitesse se calcule d’après le déplacement entre les premières images après le détachement, et chaque micromètre d’erreur sur la position donne une erreur d’un quart de mètre par seconde.
De plus, la spore freine déjà entre les images. La vitesse trouvée à partir des deux premières images est la vitesse moyenne sur 4 µs, et non la vitesse initiale. Aussi trouve-t-on souvent la vitesse initiale autrement : on ajuste une courbe de freinage sur toutes les images du vol et on la prolonge en arrière jusqu’au moment du détachement.
Avec le Pilobolus, c’est plus simple : le projectile est gros et vole longtemps. Mais ici aussi, la portée sur les cibles n’est pas la même chose que la vitesse : on la convertit par la résistance de l’air, qui dépend de la taille et de la forme du sporange. C’est pourquoi la description d’une expérience indique toujours comment le nombre a été obtenu.
Les sept unités de base du SI
Catalogue des grandeurs
Mycologie · 12 fiches
Une goutte d'acide change la couleur du jus, le sel colore la flamme, l'eau gèle d'un coup. En dessous, toutes les fiches Simetrium, par discipline et par ordre alphabétique.
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