Production de matière par les plantes

De quoi une plante a-t-elle besoin ?

Une plante verte ne mange pas comme un animal. Elle fabrique sa matière organique (celle qui constitue ses feuilles, ses tiges, ses racines et ses fruits) à partir de matière minérale.

Pour cela, il lui faut quatre choses :

• de la lumière ;

• de l'eau ;

• des sels minéraux (dissous dans l'eau du sol) ;

• du dioxyde de carbone (un gaz de l'air).

Pour le prouver, on réalise des expériences où l'on ne change qu'un seul facteur à la fois : les autres plants servent de témoins.

Par où entrent l'eau, les sels et le gaz ?

Chaque besoin a sa « porte d'entrée » chez une plante terrestre :

Les feuilles sont donc le lieu principal où la matière est fabriquée, grâce à leur couleur verte due à la chlorophylle. C'est pourquoi une plante laissée longtemps dans l'obscurité jaunit : elle ne fabrique plus de matière, consomme ses réserves et finit par dépérir.

Comparer des expériences

Pour savoir quel facteur est indispensable, on compare des plants identiques qui ne diffèrent que par un seul facteur.

D'où vient la matière de la plante ?

En 1640, Van Helmont plante un petit saule dans de la terre pesée. Après 5 ans, le saule a gagné près de 75 kg, alors que la terre n'a presque pas perdu de masse. La matière du saule ne vient donc pas surtout du sol.

Van Helmont pensait qu'elle venait uniquement de l'eau. En réalité, elle est fabriquée à partir de l'eau et du dioxyde de carbone de l'air, un gaz qu'il n'avait pas identifié. L'eau fournit une grande partie de la masse de la plante ; le dioxyde de carbone apporte le carbone, indispensable pour construire sa matière organique. Les sels minéraux n'en représentent qu'une très faible part, mais ils restent indispensables. Les engrais compensent ceux que les récoltes ont retirés du sol.

On peut aussi mettre en évidence les échanges gazeux avec une plante aquatique : à la lumière, elle dégage des bulles de dioxygène (une braise s'y ravive), et elle absorbe du dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone se détecte avec l'eau de chaux, qui se trouble en sa présence, ou avec un indicateur coloré (le bleu de bromothymol). Pour montrer qu'une plante absorbe du dioxyde de carbone, on prépare deux bocaux identiques d'eau contenant du dioxyde de carbone, avec du bleu de bromothymol : au départ, l'eau est jaune, car le bleu de bromothymol est jaune quand l'eau est riche en dioxyde de carbone (milieu acide). Le bocal A contient la plante, le bocal B n'en contient pas. On place les deux bocaux à la lumière. Au bout de quelques heures, l'eau du bocal B reste jaune, alors que celle du bocal A devient verte ou bleue : à la lumière, la plante a absorbé du dioxyde de carbone. Avec l'eau de chaux, le résultat serait le même : l'eau de chaux se troublerait moins dans le bocal A que dans le bocal B.

À l'obscurité, la plante ne dégage pas de bulles de dioxygène : sans lumière, elle ne produit pas de matière.

Les plantes, base des chaînes alimentaires

Un animal ne sait pas fabriquer sa matière à partir de matière minérale : il doit manger d'autres êtres vivants. Seuls les végétaux réalisent la production primaire : ce sont les producteurs primaires.

Dans une chaîne alimentaire, la flèche signifie « est mangé par » :

herbe → campagnol → renard

Si l'herbe disparaît, les campagnols n'ont plus de nourriture, puis les renards non plus.

À leur mort, les êtres vivants sont décomposés par des décomposeurs (champignons, bactéries) du sol. Ces microorganismes transforment leur matière organique en matière minérale (eau, sels minéraux, dioxyde de carbone), qui est de nouveau utilisable par les plantes : c'est le cycle de la matière.

L'essentiel

• Une plante verte fabrique sa matière organique à partir de lumière, eau, sels minéraux et dioxyde de carbone : c'est la production primaire.

• Eau et sels entrent par les racines, le dioxyde de carbone par les feuilles.

• Sans lumière, la plante ne produit plus et finit par dépérir.

• Sa matière organique est construite surtout avec de l'eau et du dioxyde de carbone (un gaz de l'air), non avec le sol ; les engrais apportent seulement des sels minéraux, en très petite quantité mais indispensables.

• Les végétaux, producteurs primaires, sont à la base des chaînes alimentaires.

Retour au début : la matière du pommier est fabriquée surtout à partir d'eau et de dioxyde de carbone de l'air, grâce à la lumière.