Histoire naturelle
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Influence de la lumière sur la végétation

Documents anciens d'histoire naturelle
tiré de "Feuille des jeunes naturalistes" 1870-1914
attention de nombreuses informations peuvent ne plus être d'actualité
 

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INFLUENCE DE LA LUMIÈRE SUR LA VÉGÉTATION.
II. — Son rôle sur l'assimilation chlorophyllienne.

Les végétaux trouvent dans le sol et dans l'atmosphère le carbone qui leur est indispensable; mais c'est principalement dans l'air qui les environne qu'ils puisent cet élément, non point, il est vrai, à l'état de corps simple et solide; mais sous forme de combinaison avec l'oxygène, c'est-à-dire d'acide carbonique. Ce gaz, pénétrant par les stomates dans le tissu des feuilles, vient se mettre en contact avec le protoplasma verdi par la chlorophylle et là, sous l'influence des rayons du soleil, il se décompose en oxygène qui retourne en partie dans l'atmosphère, et en carbone qui, se fixant dans les plantes, concourt à leur accroissement et à la formation de nouveaux organes.

Ce phénomène, auquel on a donné le nom d'assimilation chlorophyllienne, a été découvert par Bonnet, et ensuite étudié par Senebier et Ingenhouz. C'est à ces deux physiologistes que revient la gloire d'avoir reconnu la nature et la provenance des gaz absorbés et exhalés par les feuilles vertes placées dans l'eau et soumises à l'action des rayons solaires. Ce sont eux aussi qui ont montré que la décomposition de l'acide carbonique ne peut s'effectuer si les plantes sont dépourvues de chlorophylle et sont mises à l'abri de la lumière.

L'assimilation est, en effet, intimement liée à la présence de la matière verte dans les cellules végétales; car les plantes qui ne doivent pas leur coloration à cette substance ne jouissent point de la propriété de s'assimiler le carbone et de dégager de l'oxygène. — Les recherches de M. Lory sur les orobanches et sur la plupart des phanérogames parasites; celles de MM. Grischor et Marcet sur les champignons, prouvent, en effet, que toutes les plantes non chlorophylliféres n'éliminent point pendant le jour de l'oxygène, mais de l'acide carbonique, dont le dégagement augmente avec l'élévation de température. Ainsi, il n'y a que les plantes vertes qui soient capables de fixer le carbone dans leurs tissus. Cependant, il existe des feuilles colorées qui se comportent de la même manière que les feuilles vertes. On peut ranger dans celte catégorie l'arroche rouge des jardins et les frondes de la plupart des algues. M. Aimé s'est, en effet, assuré par de nombreuses expériences que toutes les algues vertes, rouges ou brunes éliminent pendant le jour de l'oxygène, dont la quantité est telle que cet observateur a pu en recueillir un litre en agitant des plantes réparties sur une surface de moins d'un mètre carré.

Les thalles des Floridées et des Corallinées réduisent comme les algues vertes l'acide carbonique sous l'influence de la lumière. C'est ce que n'a point remarqué M. Van Tieghem (1), qui a comparé aux orobanches et aux champignons les plantes appartenant à ces deux ordres. Lorsque ce physiologiste vint à découvrir la présence de globules amylacés dans le tissu des Floridées, il s'étonna de trouver dans ces algues, considérées par lui comme exclusivement comburantes, un principe peu différent de l'amidon, de cette substance qui, accompagnant toujours la chlorophylle, joue pour cette raison un très grand rôle dans l'assimilation.

C'est M. Rosanoff qui a démontré par ses expériences sur les Ceramium rubrum, Dumontia filiformis, que « les Floridées ne sont pas plus comburantes qu'une plante chlorophyllifére quelconque. Elles dégagent, sous l'action des rayons solaires, de l'oxygène, si on a soin de leur fournir constamment de l'acide carbonique. La décomposition de ce dernier gaz est d'autant plus intense que la plante reçoit plus de lumière et est soumise à une température plus rapprochée de 15 à 20°. » (Rosanoff, Notice sur le rôle physiologique du pigment rouge des Floridées. — Ann. des sc. naturelles, 1865; tome IV, n° 5 el n° 6.)

Pour expliquer le phénomène singulier que présentent les algues, certains physiologistes prétendent que le pigment auquel elles doivent leur teinte, n'est autre chose que de la chlorophylle dont la couleur verte serait masquée par un acide qui agirait sur cette substance de la même manière que tous les acides faibles ou énergiques sur certaines teintures végétales, comme celle de tournesol par exemple. Cette opinion a quelque raison d'être, puisque un grand nombre d'algues rouges et brunes peuvent verdir lorsqu'on les met au contact de la potasse ou de la soude. Ces bases auraient pour effet de neutraliser l'action de l'acide et par suite de transformer le pigment coloré en une matière verte dont la dissolution alcoolique se comporte comme celle de la chlorophylle. — Que la substance colorante des algues soit de la chlorophylle transformée, il n'en est pas moins vrai qu'il existe toujours dans le tissu des thalles des granules verts disséminés dans la masse pigmentaire et en vertu desquels ces cryptogames, selon MM. Cloez et Gratiolet, décomposent l'acide carbonique.

De toutes les expériences des savants que je viens de nommer, on peut conclure que la présence de la chlorophylle est nécessaire à l'assimilation; mais cette matière ne suffit pas pour déterminer la production de ce phénomène : il faut encore le concours de la lumière.

Que cet agent vienne à faire défaut, les plantes vertes cessent d'absorber de l'acide carbonique et d'éliminer de l'oxygène. Si, par exemple, on transporte dans un endroit obscur des végétaux placés sous une cloche, on s'apercevra au bout d'un certain temps que la cloche contiendra de l'acide carbonique. Il se produit donc pendant l'obscurité un phénomène inverse à celui qui se manifeste pendant le jour, puisque les plantes, au lieu de décomposer l'acide carbonique et de rejeter l'oxygène, inspirent au contraire ce dernier gaz qui, en se combinant avec leur carbone, donne lieu à une production et à une expiration d'acide carbonique.

C'est aussi pour cette raison que les plantes perdent pendant la nuit une partie de leur poids. Ce fait a été reconnu par M. Boussingault, qui, ayant fait végéter dix pois clans une chambre sombre, remarqua an bout de deux mois une perte de matière organique égale à 52, 9 %. Celle perte, qu'accusent les végétaux mis à l'abri de la lumière, provient de ce qu'ils consomment une partie du carbone qu'ils se sont assimilée sous l'action des rayons du soleil, pour former avec l'oxygène inspiré de l'acide carbonique, dont la proportion, comme l'a démontré ce chimiste pour le laurier-rose, est, à surfaces égales et pour des temps égaux, beaucoup moindre que la quantité du même gaz décomposé dans les cellules pendant le jour.

L'obscurité exerce donc des effets défavorables sur les plantes pourvues de chlorophylle, puisque celles-ci, au lieu d'augmenter en carbone, en brûlent aux dépens de leur propre substance.

Une foule d'autres expériences montrent que la lumière est un agent indispensable à l'assimilation chlorophyllienne, qui, dans ces derniers temps, a été l'objet de nombreuses recherches de la part des physiologistes.

MM. Cloez et Gratiolet ont étudié ce phénomène sur des portions de Myriophyllum, Potamogeton, Ceratophyllum et Naias plongées dans l'eau. Il résulte de leurs expériences que les plantes aquatiques dégagent au soleil, par la face supérieure de leurs feuilles, de l'oxygène dont l'abondance est telle que six tiges de Potamogeton perfoliatum, portant 145 feuilles et ayant 160 centimètres cubes de volume, peuvent produire, en dix heures, 2 litres 35 de gaz, c'est-à-dire prés de quinze fois leur propre volume. Ces deux savants ont de plus observé que la lumière exerce, suivant son intensité, une influence plus ou moins grande sur l'élimination d'oxygène qui, ralentie par un simple nuage, devient plus active lorsque le ciel est complètement découvert. En plaçant des écrans devant des appareils qui renfermaient des plantes aquatiques, de manière à intercepter les rayons solaires, M. Cloez a pu rendre insensible l'exhalation de gaz.

MiM. Calvert et Ferraud, par des méthodes différentes de celles qui avaient été mises en usage avant eux, sont arrivés à déterminer la quantité des gaz produits par les plantes pendant le jour et pendant la nuit. Les analyses que firent ces deux physiologistes de l'air contenu dans les tiges creuses et dans certaines parties de végétaux tenant au sol (gousses de baguenaudier, tiges de berce, roseau, laitron), les ont conduits aux conclusions suivantes :

1° Les gaz inclus se composent d'oxygène et d'une proportion d'acide carbonique plus forte pendant la nuit que pendant le jour.

2° La réduction de l'acide carbonique qui s'effectue avec plus de vivacité à un soleil ardent qu'à une faible lumière, commence dès l'arrivée du crépuscule pour se continuer même sous l'influence de la lumière diffuse.

Il résulte donc de toutes ces expériences que la lumière solaire joue un rôle considérable sur l'assimilation dans les cellules à chlorophylle. Cette source lumineuse est, de plus, la seule qui puisse produire un tel phénomène; car la lumière artificielle qui peut provoquer le verdissement des feuilles étiolées est incapable d'amener les plantes vertes à éliminer de l'oxygène. Biot,qui éclaira au moyen d'un réverbère de son appareil géodésique des feuilles d'Agave americana plongées dans de l'eau, ne remarqua aucun dégagement de bulles gazeuses. — De Candolle n'obtint aussi aucun résultat en exposant des Lycium barbareum et Arisiolochia à la lumière de six lampes d'Argand.

Quant aux rayons qui ont la plus grande influence sur l'élimination d'oxygène, ce sont, d'après les recherches de MM. Daubeny, Draper, Rosanoff, Cloez, Graliolet et Sachs, les moins réfrangibles et les plus éclairants.

Daubeny, qui fit à ce sujet des expériences au moyen de cylindres diversement colorés et dans lesquels étaient renfermées des feuilles vertes appartenant à des plantes terrestres, trouva, en analysant par la méthode eudiométrique les gaz contenus dans ses appareils, que les feuilles exposées à la lumière orangée dégagent plus d'oxygène que celles qui sont frappées par les rayons rouges et violets.

D'après Draper, qui présenta aux différentes régions du spectre des feuilles plongées dans de l'eau saturée d'acide carbonique, l'élimination d'oxygène est à sou maximum dans le rayon jaune, tandis que les rayons rouges et violets produisent des effets pour ainsi dire nuls.

M. Rosanoff, qui a recherché le rôle divers que jouent les rayons lumineux sur la décomposition d'acide carbonique dans le tissu des thalles colorés des Floridées, a cru pouvoir conclure de ses expériences que la moitié du spectre, composée des rayons les plus réfrangibles (bleus, violets), est la moins favorable au dégagement de ce gaz.

MM. Cloez et Gratiolet, en plaçant dans des verres de couleurs différentes des flacons qui renfermaient des plantes aquatiques trempées dans de l'eau, ont reconnu que le volume de l'oxygène éliminé est beaucoup plus considérable dans les verres incolores et jaunes que dans les rouges, bleus et violets.

M. Sachs, au lieu de déterminer, comme l'avaient fait ces physiologistes, la quantité d'oxygène éliminé par les feuilles de plantes submergées, est arrivé au même résultat par un procédé beaucoup plus simple, qui consiste à compter les bulles gazeuses qui s'exhalent de la surface des feuilles. Les appareils que ce docteur employa à cet effet se composaient de plusieurs cylindres de verre d'égale capacité et contenant des dissolutions soit incolores, soit colorées par diverses substances (bichromate rouge de potasse, — oxyde de cuivre ammoniacal, etc.). Dans ces cylindres était transportée successivement une éprouvette qui renfermait des feuilles (Ceratophyllum, Myriophyllum) plongées dans de l'eau chargée -d'acide carbonique. Cet acide, destiné à la saturation de l'eau, était produit par du carbonate de chaux et de l'acide chlorhydrique dans un flacon qui communiquait avec l'éprouvette au moyen d'un tube en verre dont l'une des extrémités s'adaptait au bouchon du flacon et dont l'autre plongeait dans l'intérieur du liquide.

Il résulte des expériences faites par ce botaniste sur une foule de végétaux aquatiques, que le nombre des bulles gazeuses, à une température égale et pour des temps égaux, est beaucoup plus considérable à la lumière blanche qu'à la lumière bleue ou violette.

Toutes ces expériences suffisent pour faire voir combien est important le rôle de la lumière sur l'assimilation. C'est cet agent, en effet, qui, agissant sur l'acide carbonique absorbé et mis en contact avec la matière verte des plantes, fait subir à ce gaz une décomposition en vertu de laquelle les végétaux augmentent en carbone, élément qui leur est nécessaire pour s'accroître et se développer. Cette réduction, qui s'opère avec plus de rapidité sous l'influence des rayons les plus éclairants que sous l'action des plus réfrangibles, n'a cependant pas pour cause véritable la lumière, incapable de la produire à elle seule. S'il en est ainsi, quel est l'organe principal de l'assimilation? C'est, d'après la plupart des physiologistes, le protoplasma coloré en vert par la chlorophylle, par celle substance qui, selon eux, aurait la propriété de décomposer, de concours avec la lumière, l'acide carbonique que les plantes puisent dans l'atmosphère par les stomates de leurs feuilles.

Nancy. Ad. Lemaire.

(1) Van Tieghem. — Notice sur les globules amylacés des Floridées et des Corallinées (Annales des sciences naturelles, 1865; tome IV, n° 5).

 

 

 

  


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