Sciences Claires - Les plantes filles de l air

Les plantes, filles de l'air ?


Les plantes, filles de l'air ?

Par Franck Stevens

Article mis en ligne le 24/06/15
Dernière mise à jour le 25 juin 2015 à 00h01
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Pour grandir, les animaux ont besoin de manger : après digestion, une partie la matière qui compose leur nourriture devient partie intégrante de leur organisme et permet à celui-ci de se développer. Mais d'où les plantes tirent-elles la matière qui leur permet de grandir... ?

« Les plantes tirent leur matière de la terre », allez-vous peut-être me répondre. C'est en partie vrai, mais cela n'explique pas tout : vous constaterez par vous-même que, quand une plante d'intérieur grandit, la quantité de terre qu'il y a dans son pot ne diminue pas de façon proportionnelle !

Ce fait a été noté dès le 17ème siècle par un (al)chimiste d'origine bruxelloise, Jean-Baptiste Van Helmont, qui a fait pousser un jeune arbre dans une caisse remplie de terre et qui a soigneusement mesuré leurs poids avant et après. Il a alors fait un constat surprenant : alors que le poids de l'arbre avait augmenté de 74 kg, celui de la terre avait à peine diminué !

Illustration de l'expérience de Van Helmont.
Image : « Thin Air », par Stuart McMillen (traduction libre)

Or, l'une des lois fondamentales en science est la conservation de la masse : « rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » – en d'autres termes, on ne peut pas créer de la matière à partir de rien ! D'une façon ou d'une autre, pour gagner 74 kg, la plante de Van Helmont a donc dû prendre 74 kg de matière quelque part, ailleurs que dans la terre de son pot...

Les plantes trouvent en effet l'essentiel de la matière qui les constitue ailleurs que dans la terre : elles en tirent peut-être l'eau, l'azote et les éléments minéraux divers nécessaires à leur santé et à leur développement, mais cela ne représente qu'une petite fraction de leur masse totale.

Comme tous les êtres vivants, les plantes sont en effet principalement composées de trois éléments chimiques principaux : l'hydrogène, l'oxygène et, surtout, le carbone. C'est cet élément chimique qui est à la base de la chimie organique et donc de la majorité des molécules essentielles au vivant comme l'ADN

L'ADN, ou acide désoxyribonucléique, est une macromolécule biologique essentielle au fonctionnement de toutes les espèces vivantes connues et de beaucoup de virus. L'information génétique est en effet encodée dans sa structure (au moyen du code génétique) sous la forme d'une succession de quatre bases azotées l'adénine, la thymine, la cytosine et la guanine (souvent abrégées par A, T, C et G). Comme l'ARN, il est composé de nucléotides et il appartient à la famille des acides nucléiques.

, les protéines

Les protéines sont des macromolécules composées d'une ou de plusieurs longues chaînes d'acides aminés. Elles sont essentielles à la vie telle que nous connaissons et jouent des rôles très divers, allant du transport de molécules à la catalyse de réactions chimiques (on parle alors d'enzymes).

, les graisses, les sucres

Les glucides, aussi appelés sucres, sont des composés organiques essentiels à la vie, dont la formule est généralement de la forme Cn(H2O)n. Ils jouent notamment un rôle dans le stockage de l'énergie (sous la forme d'amidon chez les végétaux et de glycogène chez les animaux) et un rôle structural (les parois des cellules végétales sont par exemple faites de cellulose, tandis que l'exosquelette des insectes et fait de chitine).

et les vitamines.

Où les plantes trouvent-elles donc le carbone, si ce n'est pas dans le sol ? Dans l'air, tout simplement ! C'est la fameuse photosynthèse

La photosynthèse est le processus chimique grâce auquel certains organismes, comme les plantes, convertissent des composés inorganiques en composés organiques, des glucides, en utilisant la lumière du soleil comme source d'énergie. Ces glucides servent ensuite à leur tour de source d'énergie pour divers processus chimiques.

: les plantes sont capables d'utiliser l'énergie fournie par la lumière du soleil pour transformer le dioxyde de carbone CO2 en dioxygène O2 et, ce faisant, récupérer le carbone nécessaire à la formation de molécules organiques

Une molécule organique est une molécule qui contient au moins un atome de carbone. Par convention, on considère toutefois généralement que les molécules carbonées les plus simples (le monoxyde de carbone CO, le dioxyde de carbone CO2, ...) sont des composés inorganiques.

.

Grâce à la photosynthèse, les plantes capturent le carbone du CO2 de l'atmosphère pour former des molécules organiques

Notez au passage que vous réalisez en ce moment précis la transformation inverse puisqu'à chaque fois que vous respirez, vous absorbez de l'oxygène et rejetez du CO2. C'est l'une des raisons pour lesquelles vous êtes un peu plus léger le matin au réveil que le soir avant d'aller dormir : vous perdez environ 100 grammes de carbone par nuit en respirant !

Tout le monde connaît la photosynthèse, mais je ne pense pas qu'elle soit appréciée à sa juste valeur : nous lui devons notre existence pour au moins deux raisons.

Premièrement, et de façon assez évidente, c'est grâce à la photosynthèse que notre atmosphère est et reste riche en dioxygène. À l'époque de l'apparition de la vie, l'atmosphère primitive de la Terre était en effet majoritairement composée de CO2, mais les premiers organismes photosynthétiques l'ont progressivement enrichie en O2… évènement qui a causé une catastrophe écologique sans précédent : la plupart des espèces vivantes de l'époque, inadaptées à un milieu riche en oxygène, n'y ont pas survécu ! La création d'une atmosphère riche en oxygène plutôt qu'en CO2 a toutefois entraîné la formation de la couche d'ozone

La « couche d'ozone » est une couche de l'atmosphère terrestre, située entre 20 et 30 kilomètres d'altitude environ, qui contient une plus grande d'ozone que les autres. Cet ozone absorbe une grande partie du rayonnement UV émis par le soleil, protégeant ainsi la vie terrestre de leurs effets nocifs.

et a ainsi ouvert la voix au développement de la vie telle qu'on la connaît aujourd'hui.

Deuxièmement, la photosynthèse est également essentielle à un autre niveau : comme vous l'aurez peut-être remarqué si vous avez fait un régime, l'être humain est incapable de vivre d'air pur et d'eau fraîche, contrairement aux plantes. Celles-ci font en effet partie des organismes dits « autotrophes », c'est-à-dire capables de créer les molécules organiques nécessaires à leur bon fonctionnement à partir de matière inorganique (caractéristique qu'elles partagent avec les algues et certaines bactéries).

Comme tous les animaux, nous sommes par contre des organismes « hétérotrophes » : pour survivre, nous devons tirer des molécules organiques de notre alimentation… raison pour laquelle nous sommes obligés de manger d'autres êtres vivants pour pouvoir survivre, au lieu de paresser au soleil en respirant profondément.

Sans organismes hétérotrophes comme les plantes, les animaux ne pourraient donc pas exister : ce sont elles qui font entrer le carbone de l'atmosphère dans la chaîne alimentaire

Une « chaîne alimentaire » est une façon de caractériser les relations de proie et prédateur entre êtres vivants : chaque animal mange celui qui le précède dans la chaîne et est mangé par celui qui le suit.

. Les atomes de carbone qui constituent votre corps aujourd'hui viennent des aliments que vous avez consommé et, avant cela, de l'air lui-même !

Ce sont les végétaux qui font entrer l'énergie du soleil et le carbone de l'atmosphère dans la chaîne alimentaire

Si les plantes sont les filles de l'air, nous en sommes les petits-enfants ! Ne vous étonnez donc pas si vous rencontrez des gens qui ne manquent pas d'air : ils ont de qui tenir...


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                   Auteur(s) : Franck Stevens

                   Catégorie : Article

                   Discipline(s) : Biologie


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