ÉCOLE DE MÉDECINE.
BOTANIQUE.--M. MARTINS, PROFESSEUR AGRÉGÉ.
La brillante verdure qui renaît chaque année à nos yeux ne sert pas uniquement, comme quelques-uns de nos lecteurs le pensent peut-être, à parer nos campagnes et à nous offrir de frais abris pendant la chaleur du jour. Avant d'étendre ses bienfaits sur l'homme, elle est utile au végétal lui même; c'est par son entremise que la plante se met en rapport avec l'atmosphère et y élabore les sues qu'elle a puisés dans le sol; les feuilles sont, en un mot, les organes principaux de la respiration végétale, les poumons des végétaux. Dans les climats des tropiques, sous un ciel brûlant mais plus pur, la nature est plus riche et mieux parée, une végétation luxuriante se montre de toutes paris, et cette surabondance de vie se manifeste à l'extérieur par un développement admirable des organes foliacés, les poumons présentent une surface plus étendue, et la vie végétale atteint son plus haut point de perfection.
En quoi consiste donc cette respiration, ce phénomène important, qui tient le règne animal et le règne végétal tout entiers sous son influence mystérieuse? Nous avons déjà répondu en partie à cette question dans notre dernier numéro: nous avons donné une idée de la manière dont la respiration s'exécute chez les animaux; nous allons étudier aujourd'hui cette fonction dans le règne végétal; le cours que vient de terminer à l'École de Médecine M. Martins, professeur agrégé, nous en donne l'occasion.
Avant d'aborder l'étude de la respiration végétale, il faut bien nous rendre compte de la signification exacte des termes dont nous allons faire usage. Nous avons en effet une distinction importante à établir: nous reconnaissons dans une plante des parties vertes et des parties colorées, et nous entendons, avec tous les botanistes, par parties colorées tout ce qui n'est pas vert; ainsi, pour nous, la fleur du lis sera colorée, quoiqu'elle soit blanche; les racines, les vieilles tiges, les fleurs, leurs enveloppes et les fruits, sont des parties colorées. Cela posé, étudions successivement la manière dont, ces différentes parties agissent sur l'air atmosphérique. L'air, comme chacun le sait, est un mélange de deux gaz; l'oxygène et l'azote. Un volume d'air offre sur 100 parties à peu près 79 parties d'azote et 21 parties d'oxygène; il renferme en outre des traces d'acide carbonique. On s'étonne, au premier abord, qu'une proportion si faible de ce dernier gaz puisse, comme nous allons le voir, jouer le rôle principal dans la respiration végétale; mais cet étonnement disparaît quand on songe à l'immensité de la masse d'air qui nous entoure. Nous ne recueillons dans nos expériences que très-peu d'acide carbonique parce que nous ne soumettons à l'analyse qu'une très-petite quantité d'air, mais le calcul nous apprend que l'atmosphère renferme en réalité 1,500 billions de kilogrammes de carbone.
Fonctions des parties colorées.--Les parties colorées des plantes absorbent l'oxygène et exhalent l'acide carbonique. Ce phénomène a lieu en tout temps, et de jour comme de nuit.
Nous voyons sans cesse autour de nous des preuves de ce fait; ainsi la présence de l'air est indispensable aux racines elles-mêmes; et si elles sont trop enfoncées dans le sol, en sorte que l'air ne puisse parvenir jusqu'à elles, la plante dépérit; le même état de souffrance se manifeste si le pied de l'arbre est inondé, et qu'une grande masse d'eau se trouve ainsi interposée entre l'air et les racines. Pour hâter la croissance d'une jacinthe, il suffit de renverser une fiole d'oxygène dans le vase plein d'eau où plongent ces racines.--Les fruits agissent comme les racines et donnent naissance à des phénomènes identiques, même après avoir été cueillis; chacun connaît le danger qu'il y a à séjourner dans un endroit où des fruits sont réunis en grande quantité; l'oxygène de l'air du fruitier étant bientôt absorbé, est remplacé par de l'acide carbonique, gaz mortel pour l'homme.--Les fleurs sont dans le même cas; il serait imprudent de passer une nuit dans une serre, ce qui prouve en outre que le dégagement de l'acide carbonique s'effectue de nuit comme de jour. Les parties colorées respirent donc à la manière des animaux; elles absorbent l'oxygène et exhalent de l'acide carbonique qui vicie l'air environnant.
Fonctions des parties vertes.--Ici commence l'ordre de phénomènes le plus important pour le végétal et celui que les feuilles sont principalement appelées à remplir; une grande différence nous frappe au premier abord: l'action n'est plus la même pendant le jour et durant la nuit.
Pendant la nuit les parties vertes se comportent comme les parties colorées, elles absorbent l'oxygène et dégagent de l'acide carbonique.
Pendant le jour, au contraire, et sous l'influence directe des rayons du soleil, les plantes décomposent l'acide carbonique, fixent le carbone et exhalent, l'oxygène. Ce fut Bonnet qui entrevit le premier ce curieux phénomène.
Il avait placé des feuilles dans une source: les rayons du soleil y dardaient avec force, et de petites bulles de gaz se montrèrent bientôt, principalement sur la surface inférieure. Bonnet pensa que c'était de l'air qui provenait de l'eau; pour s'en assurer, il plaça les feuilles dans de l'eau distillée et dépouillée par conséquent d'air; il ne parut plus une seule bulle de gaz, et Bonnet se confirma dans son opinion erronée; il avait négligé de faire l'analyse de cet air prétendu, et passa ainsi à côté d'une des plus belles découvertes de la physiologie végétale. Priestley reprit plus tard la même expérience; mais, en véritable chimiste, il ne manqua pas de soumettre à l'analyse le gaz qu'il vit se produire, et reconnut avec étonnement que c'était de l'oxygène. L'acide carbonique contenu en dissolution dans l'eau avait été décomposé; les feuilles s'étaient emparées du carbone et avaient exhalé l'oxygène. Bonnet n'avait pas obtenu de gaz dans l'eau distillée, parce que la plante n'y trouvait plus d'acide carbonique qu'elle put décomposer. Mais ce n'était pas tout: il fallait prouver encore que dans l'air l'action est la même; que sous l'influence des rayons solaires la plante décompose l'acide carbonique de l'atmosphère comme elle le fait pour celui que l'eau tient en dissolution. Ce fut Théodore de Saussure qui mit ce fait hors de doute par un exemple admirable de simplicité et de précision. Il prit vingt-une pervenches aussi semblables que possible, dont il analysa sept; il nota la quantité de carbone qu'elles renfermaient; il en plaça ensuite sept sous un récipient où il avait introduit sept centièmes d'acide carbonique; sept autres furent placées sous un second récipient où il y avait de l'air privé d'acide carbonique. Il laissa végéter pendant six jours ces quatorze pervenches, et procéda ensuite à l'analyse du gaz renfermé sous les deux cloches: dans la première l'acide carbonique tout entier avait disparu et l'air restant contenait vingt-quatre et demi pour cent d'oxygène, au lieu de vingt-un qu'il renfermait d'abord; dans la seconde cloche, la quantité d'oxygène n'avait pas augmenté; les pervenches de la première furent soumises à l'analyse: elles renfermaient onze centigrammes et demi de carbone de plus que celles qui avaient été analysées au commencement de l'expérience. La quantité de carbone n'avait pas augmenté; dans les plantes de la seconde cloche, dont l'air avait été dépouillé de toute trace d'acide carbonique.
Par cette expérience remarquable, de Saussure a mis en évidence le principe fondamental de la respiration végétale; décomposition de l'acide carbonique, exhalation de l'oxygène et fixation du carbone. La plante est essentiellement composée de carbone, et toutes les forces vitales agissent pour fixer ce carbone dans son sein. L'air qui nous entoure est donc d'autant plus vivifiant pour les plantes qu'il est plus mortel pour les animaux, par la proportion d'acide carbonique qu'il renferme.
Ce n'est pas seulement de l'atmosphère que les végétaux retirent le carbone qui leur est nécessaire; il existe encore deux autres sources où ils en puisent sans cesse. Au moyen de leurs racines ils trouvent de l'acide carbonique dans le sol, et le décomposent ensuite. Pour s'assurer de ce fait, Sénébier ayant pris deux branches aussi semblables que possible, plaça la tige de l'une d'elles dans de l'acide carbonique; l'autre fut laissée à l'air; la première était encore pleine de fraîcheur que la seconde était complètement fanée. Enfin les végétaux, en combinant de l'acide carbonique, forment l'oxygène absorbé pendant la nuit avec le carbone même qu'ils renferment dans leur sein. Ainsi l'on peut dire que, pendant la nuit, la plante prépare des matériaux pour le travail plus important du jour: elle absorbe de l'oxygène et exhale de l'acide carbonique, qui sera décomposé au profil du végétal sous l'influence salutaire des rayons du soleil. M. Dumas pense même que la plante ne fait rien pendant la nuit, qu'elle n'agit réellement que le jour, et qu'à l'ombre elle se borne à laisser passer l'acide carbonique emprunté au sol qui filtre à travers ses tissus et se répand dans l'air.
Les parties vertes des végétaux qui jouissent de ces propriétés admirables de décomposition, sont douées d'une autre faculté non moins mystérieuse: elles retiennent tous les rayons chimiques que darde le soleil. Chacun se souvient, en effet, de l'impuissance de l'appareil de M. Daguerre à reproduire les paysages, comme si, dit M. Dumas, les rayons chimiques essentiels aux phénomènes daguerriens avaient disparu dans la feuille, absorbés et retenus par elle et mis en réserve pour servir à la dépense énorme de force chimique nécessaire à la décomposition d'un corps aussi stable que l'acide carbonique.
Les végétaux, outre le carbone, absorbent de l'hydrogène en décomposant l'eau qui entoure leurs racines, comme font prouvé MM. Edwards, Colin et Boussingault. D'après les expériences de ce dernier chimiste, ils fixent de plus une certaine quantité d'azote.
Le tableau suivant résume d'une manière très-concise les phénomènes principaux de la respiration végétale.
RESPIRATION VÉGÉTALE.
Les phénomènes qui constituent essentiellement la respiration des végétaux diffèrent donc totalement de ceux que nous a présentés la respiration des animaux; les premiers versent dans l'air de l'oxygène, gaz bienfaisant, source de vie; les seconds répandent, au contraire, autour d'eux des flots d'acide carbonique, gaz impur et qui devrait vicier l'air qui le reçoit; la respiration végétale servirait donc, à purifier l'air souillé par le souffle impur des animaux. Quelques observations viendraient à l'appui de cette idée: on sait que le fond des mares est souvent couvert de végétaux qui forment, par leur réunion, comme un tapis de verdure au fond des eaux. M. de Humboldt, observant les poissons qui s'y trouvaient, s'aperçut qu'ils étaient pleins d'ardeur et de vie lorsque le soleil dardait ses rayons sur l'eau; ils paraissaient souvent, au contraire, épuisés et malades lorsque le soleil ne se montrait pas, et quelques-uns même finissaient par mourir si le ciel restait longtemps couvert. Frappé de ce fait, l'illustre observateur analysa l'eau de la mare quand le soleil donnait, et ce ne fut pas sans étonnement qu'il trouva que l'air contenu en dissolution dans l'eau renfermait 80 à 90 pour 100 d'oxygène; ayant soumis ensuite à l'analyse une certaine quantité d'eau de la même mare recueillie pendant un temps sombre, il n'y trouva plus que 16 à 17 pour 100 d'oxygène. Cette différence énorme expliquait le malaise des poissons durant les heures ou ils ne pouvaient respirer une quantité suffisante d'oxygène, et l'augmentation de ce gaz précieux lors des jours de soleil, jours de joie et de santé pour les poissons, ne peut être attribuée qu'à l'influence des végétaux de la mare, dont la respiration, activée par la présence du soleil, purifiait l'eau en y versant une proportion plus considérable de gaz oxygène. Mais ce fait isolé ne prouve pas, quelque curieux qu'il soit, les rapports constants que plusieurs physiologistes ont voulu établir entre les deux règnes, les mettant pour ainsi dire sous la dépendance l'un de l'autre, en donnant aux animaux la tâche de fournir l'acide carbonique nécessaire au règne végétal, et en chargeant les plantes de débarrasser l'atmosphère de ce gaz impur et de le remplacer par l'oxygène. M. Martins se hâte de prévenir ses auditeurs contre ces idées spécieuses au premier abord, mais que l'expérience ne confirme pas. Considérant la plante dans son ensemble, il remarque que les parties vertes sont toujours les plus nombreuses, que pendant la nuit la plante vicie l'air au lieu de le purifier, que pendant l'hiver l'action du règne végétal cesse presque entièrement, et qu'enfin, pendant le jour et durant la belle saison, le soleil refuse souvent à la terre ses rayons vivifiants. Le professeur en conclut que les deux actions se balancent et qu'en somme la présence du règne végétal n'influe pas ou n'exerce du moins qu'une faible influence sur la composition de l'air. Les expériences de Link Woodhouse et Grish viennent donner à cette opinion un cachet de certitude. Ces observateurs placèrent sous de grandes cloches des plantes entières chargées de feuilles, de fleurs et de fruits; après un temps assez considérable, l'air de la cloche fut soumis à l'analyse, et sa composition était la même qu'avant l'expérience: il y avait eu un équilibre parfait entre les différents phénomènes; ce que l'air avait gagné en oxygène par l'action des parties vertes lui avait été repris par les parties colorées; il en avait été de même pour l'acide carbonique, et l'air de la cloche n'avait été ni vicié ni amélioré par la respiration de la plante. La chimie, par la voix de M. Dumas, vient d'ailleurs confirmer l'opinion des botanistes. L'illustre savant nous prouve par des chiffres que l'influence du règne végétal est nulle sur les animaux. L'air qui nous entoure, dit-il, pèse autant que 581.100 cubes de cuivre d'un kilomètre de côté; son oxygène pèse autant que 134.000 de ces mêmes cubes. En supposant la terre peuplée de mille millions d'hommes et en portant la population animale à une quantité équivalente à trois mille millions d'hommes, on trouverait que ces quantités réunies ne consomment en un siècle qu'un poids d'oxygène égal à 15 ou 16 kilomètres cubes de cuivre, tandis que l'air en renferme 134.000. Il faudrait 10.000 années pour que tous ces hommes pussent produire sur l'air un effet sensible à l'eudiomètre de Volta, même en supposant la vie végétale anéantie pendant tout ce temps.» Nous voyons donc que, par des considérations différentes, M Martins et M. Dumas arrivent au même but. La chimie, la balance en main, vient confirmer les doctrines de la physiologie végétale; leurs résultats sont d'accord: nous ne devons pas nous en étonner, car les sciences sont soeurs et doivent marcher en se donnant la main.