SI

(I) Saussure, Recherches chimiques, etc., p. 40.

ce. ce.

Exp, te. Acide carbonique ratoquant S09* Otygène dégagé \%h

Aaote dégagé 86

SiO

Bxp, 5*. Aeidi carbonique manqnant i 4>. Ocygèoe dégagé f S 1

Axote d^agé. 21

j&rp»'4% Acide carbonique manquant 306. Oxygène dégagé...... 246

Axote dégage 20

Bxy. 5". Acide carbonique manquant 1 64. Oxygène dégagé 1 26

Axote dégagé 57

Une remarque qu'on ne peut s'empêcher de faire, en consultant ce tableau, c'est que d^ns la plupart des cas, Tazote dégagé représente presque exactement le volume d'oxygène qu'il serait nécessaire d'ajouter pour que l'oxygène recueilli représentât la totalité de celui qui faisait partie de l'acide carbonique décomposé. U peut paraître vraisemblable que l'azote en excès qui est apparu dans toutes les expériences, existait, en grande partie, dans l'air contenu et condensé dans les interstices des plantes, ou bien en dissolution dans l'eau qui baignait leurs racines. On lui attribuerait difficilement une autre origine : celle, par exemple, d'une altération dans l$s, principes azotés des végétaux soumis à l'observation. En effet, dans la première expérience, de Saussure fixe à 2 gr., 7 le poids de la matière sèche des sept pervenches \ or, d'après les nombreuses déterminations d'azote que j'ai eu l'occasion de faire ^ur des plantes d'âges et d'espèces très-différents, je crois pouvoir assurer que ces pervenches, supposées sèches, ne contenaient pas au delà de 0 gr.,02D d'azote; ce serait pour le poids adopté par Saussure Ogr.,0675 d'azote ou 53 centime-

très cubes ; et le volume de Tazote dégagé, dans cette première expérience, a été de 1 39 centimètres cubes» Il convient encore de faire observer que l'état de santé que présentaient ces plantes à l'issue des oIh servatioDs^ ne permet pas de supposer une décom-^ positioa de la totalité des matières azotées qui entraient dans leur oi^i^isation : ces différents moti& tendraient à faire penser que l'azote recueilli en excès aurait été déplacé par de l'oxygène (1). On pourrait donc présumer, d'après les expériences que nous av<ms discutées, que le volume d'oxygène produit représente probablement le volume d'acide carbonique décomposé.

La nécessité de l'intervention du gaz oxygène dans l'action décoùiposante que les plantes exposées à la lumière exercent d une manière si énergique sur l'acide carbonique, nous conduit à étudier isolement les phénomènes que l'oxygène peut présenter avec les plantes.

Quand on place pendant la nuit des feuilles saines et fraîchement cueillies , sous une cloche remplie d'air atnxMphérique, elles condensent une partie de Toxygène. Le volume de l'air diminue, et il se forme une certaine quantité de gaz acide carbonique libre, généralement inlèrieure au volume de l'oxygène qui a disparu. Si maintenant l'on expose à la lumière

(1) Des expériences nombreuses, que j'ai faites dans ces derniers temps, m'ont convaincu que Vazole , qui apparaît dans celle circonstance, est dû à nne cause purement accidentelle.

solaire, dans la même cloche, les feuilles qui ont absorbé cet oxygène pendant leur séjour dans l'obscurité j elles le restituent à peu près en quantité égale, de sorte que toutes corrections faites, l'atmosphère revient à sa composition et à son volume primitifs.

En général , les feuilles se comportent de la même manière lorsqu'on les fait séjourner alternativement dans l'obscurité et à la lumière du jour. Il y a cependant une variation assez sensible dans l'intensité avec laquelle le phénomène se produit , selon la nature des feuilles. La quantité d'acide carbonique formée pendant la nuit, est d'autant moindre, que les feuilles sont plus charnues , plus épaisses et partant plus aqueuses. La matière verte dçs plantes grasses, celle du cactus opuntia , pour citer un exemple, ne produit pas sensiblement de gaz acide carbonique dans une atmosphère limitée et obscure ; mais ces feuilles condensent le gaz oxygène et le laissent dégager comme celles qui sont moins charnues, lorsque, après être demeurées dans l'obscurité, elles viennent à être éclairées par la lumière solaire.

Saussure a donné à ces deux effets alternatifs le nom d'inspiration et d'expiration des plantes, à cause de l'analogie , d'ailleurs assez éloignée , que ce phénomène présente avec celui de la respiration des animaux.

L'inspiration des feuilles a une limite. En prolongeant leur séjour dans l'obscurité, l'absorption se ralentit de plus en plus; elle cesse entièrement quand les feuilles ont condensé à peu près leur propre vo-

DE LA TÉGÉTATION. 57

lume de gaz oxygène. Et qu'on ne croie pas que l'inspiration nocturne des feuilles soit la conséquence d'une action mécanique , comparable, par exemple, à celle exercée par les corps poreux sur les gaz. La preuve, c'est que si on les place dans de l'acide carbonique , de l'azote ou de l'hydrogène , les mêmes ^ets ne se manifestent plus. Dans de telles condi- Uons , la diminution du volume de l'atmosphère qui entoure la plante n'est plus perceptible. La cause première de l'inspiration du gaz oxygène par les feuilles est donc évidemment une action chimique. Les faits qui viennent d'être exposés rendent trèsvraisemblable que, durant l'inspiration nocturne,

l'acide carbonique se forme aux dépens du carbone contenu dans la feuille , et que cet acide est retenu en tout ou en partie, selon que le parenchyme est luimême plus ou moins pourvu d'eau. Lorsqu'une plante reste en permanence dans un lieu obscur et à l'air libre , elle perd continuellement du carbone ; l'oxygène exerce une action qui ne se termine qu'avec la mort du v^étal : résultat contraire, en apparence, à ce qui se passe dans une atmosphère limitée. C'est qu'à l'air libre, les parties vertes ne peuvent jamais se saturer entièrement d'acide carbonique, parce qu'il se fait un échange continu de ce gaz avec la masse d'air environnante et incessamment renouvelée. C'est, pour ainsi dire, une combustion lente du carbone de la plante soustraite à l'influence réparatrice de la lumière.

L'oxygène de l'air agit aussi, bien que moins

58 PHÉNOM£r(ES CHIMIQUES

énergiquement , sur les organes des plantes qui ne ^ sont pas iioués de la couleur verte.

Les racines fouies dans le sol sont également soumises à l'action de ce gaz. On sait d'ailleurs que^ pour fonctionner, elles exigent que la terre soit meuble et perfiùéable, comme l'indiquent assez les labours répétés et les diverses façons que Ton donne au sol pour favoriser l'accès de l'air. Les racines qui pénètrent à une grande profondeur, comme celles de certains arbres, montrent la même exigence; et l'eau venant de l'extérieur, en imbibant le terrain , leur porte l'oxygène dont elles ont besoin pour se développer. Déjà , très-anciennement , Haies a ÎBjt voir que l'air qui occupe les interstices de la terre végétale contient encore une assez forte proportion d'oxygène. Les racines sont d'ailleurs d'autant plus fortes qu'elles se trouvent plus rapprochées de la surface. Sous les tropiques , on observe chez un grand nombre d'ai^ bres des racines rampantes qui atteignent souvent une grosseur peu différente de celle du tronc.

Si l'on introduit sous une cloche pleine de gaz oxygène une racine détachée de sa tige, le volume du gaz diminue , il se forme de l'acide carbonique dont une partie seulement se mêle au gaz du récipient, l'acide étant retenu par l'humidité de la racine. Le volume du gaz retenu est toujours inférieur à celui de la racine, quelle que soit la durée de l'ex • périence. Dans cette circonstance, à l'ombre ou à la lumière, les racines se comportent exactement comme les feuilles, qui végètent dans l'obscurité; celles qui

soni munies de leurs tiges donnent des résultats un peu différents.

Lorsqu*on dispose l'expérience de telle sorte que la tige et les feuilles soient à l'air libre ^ les racines placées dans une atmosphère limitée d'oxygène absorbent alors plusieurs fois leur volume de ce gaz. C'est que le gaz acide carbonique produit et absorbé est porté dans tout le système, de la plante, oii il est élaboré par les feuilles, si l'appareil reçoit la lumière solaire^ ou simplement expulsé, si la plante se trouve dans l'obscurité.

La présence de l'oxygène dans l'atmosphère qui entoure les racines n'est pas seulement favorable, elle est indispensable < à l'exercice de leurs fonctions. Une plante dont la tige et les feuilles végètent dans Fair périt promptement , lorsque les racines sont en contact avec du gaz acide carbonique pur, du gaz hydrogène ou du gaz azote. L'utilité de l'oxygène dans la végétation des parties souterraines des plantes explique pourquoi les végétaux annuels, à racines très-développées , demandent^ pour que leur culture devienne avantageuse , une terre meuble et légère. On comprend aussi comment il arrive que les arbres meurent* quand leurs, racines sont submergées dans une eau stagnante, et pourquoi l'effet de la submersion est généralement. moins nuisible , lorsqu'elles pbngent dans une eau courante qui est toujours plus aérée.

Les parties ligneuses , les fruits, et en général les organes végétaux qui ne prennent pas la /couleur

verte , se comportent avec Toxygène comme les racines : elles se bornent à changer ce gaz en acide carbonique, qui est ensuite transporté dans l'ensemble du végétal pour être décomposé par les parties vertes. On peut voir dans ce genre d'action un déplacement, une translation du carbone des régions inférieures vers les régions supérieures des plantes.

La décomposition de l'acide carbonique par les plantes une fois admise , il reste encore à examiner si, dans les phénomènes de la végétation» les feuilles décomposent directement l'acide carbonique qui fait partie de l'atmosphère , ou si le gaz acide , dissous d'abord dans l'eau qui imbibe le sol, est ensuite conduit par voie d'absorption dans les organes du v^étal. La proportion d'acide carbonique contenu dans liair est tellement minime , l'accroissement des végétaux est souvent si rapide, que l'on pourrait raisonnablement soupçonner que le carbone est introduit par cette dernière voie dans leur oi^anisme. Dans les belles expériences où de Saussure a soumis des plantes à l'influence d'atmosphères plus ou moins chargées d'acide carbonique, l'eau dans laquelle plongeaient les racines était en contact avec les gaz. Il pouvait donc arriver que le gaz acide fût introduit dans les végétaux par voie de dissolution.

Sennebier fit une expérience pour prouver que les feuilles décomposent à la fois le gaz acide carbonique qui est en contact avec elles , et celui qui est dissous dans l'eau absorbée par leur tissu ligneux. Il prit deux branches de pêcher qui furent introduites

DE LA VËGÉTATIOPr. 61

SOUS deux cloches séparées , mais remplies avec la même eau (1). L'extrémité inférieure de chaque branche plongeait dans un flacon. Dans Tun des flacons, on avait mis de Teau chaînée d'acide carbonique ; Tautre contenait de l'air. Les deux appareils furent exposés à la lumière. Les feuilles de la branche qui plongeait par sa base dans la dissolution d acide carbonique, dégagèrent, sous la cloche qui la recouvrait, 253 centimètres cubes de gaz oxygène. Dans le même temps les feuilles de l'autre branche n'en produisirent que 133 centimètres cubes.

Cette expérience n'établit peut-être pas suffisamment la décomposition de l'acide carbonique gazeux, tel qu'il se rencontre dans l'atmosphère, disséminé dans une grande masse d'air. Il parait néanmoins que les feuilles qui flottent dans l'air sont aptes à décomposer l'acide carbonique gazeux qui s'y trouve, et cela avec une rapidité surprenante.

Dans l'été de 1840, j'ai fait pénétrer, dans un ballon de quinze litres de capacité et muni de trois tubulures , un rameau d'une vigne en pleine végétation. La branche introduite portait une vingtaine de feuilles.

La partie ligneuse de la branche était fixée, au moyen d'un manchon en caoutchouc, à l'orifice inférieur du baUon. Par la tubulure supérieure entrait un tube effilé , destiné à faire communiquer l'intérieur du vase avec l'air extérieur.

(1) De Teau commune renfermant de Tacide carbonique.

02 PUÉNOMÂNES CHIMIQUES

La tubulure latérale communiquait, h Taklè d'un tube , à un apj^reil propre à doser atec une grande exactitude l'acide carbonique de Tatmosphère.

Dans rexpériencè dont il s'agit, l'air, avant d'arriver dans l'appareil , passait d'abord dans le grand ballon où vivait le r&meau de vigne. La vitesse de l'air, déterminée parcelle de l'écoulement d'un aspirateur rempli d'eau , était de douze litres par heure. Les feuilles étaient exposées au soleil : l'expérience commençait à onze heures et finissait à trois heures. Dans une observation on trouva, toutes corrections faites , dans l'air atmosphérique qui avait traversé le ballon , un volume 0,0002 de gaz acide carbonique; au même moment, l'air pris dans la cour où l'appareil fonctionnait, en contenait 0,00045.

Dans une autre expérience, Tair, après avoir pBssé sur les feuilles, renfermait 0,000i de gaz acide carbonique. L'air de la cour en contenait alors 0,0004. Ainsi , en traversant l'espace où vivait la brandie éclairée par la lumière du soleil, l'air se dépouillait des trois quarts de son acide carbonique.

En faisant fonctionner le même appareil pendant la nuit, on obtint des résultats inverses ; l'air, en traversant le ballon, contenait généralement une quantité d'acide carbonique double de celle que renfermait au même instant l'atmosphère. Dans mon opinion, c'est par une semblable méthode que l'on devrait étudier sur les plantes vivantes attenant encore au sol , les phénomènes généraux de la respiration végétale.

; Les expériences que je viens de rapporter établis^ senf donc , que réellement les feuilles s'assimilent le eaiiK>ne qui se rencontre dans notre atmosphère à l'état de gaz ^cide carbonique. Elles expliquent ce fait bien connu des cultivateurs : que les plantes font plus de progrès dans un air agité et fréquemment renouvelé que dans une atmosphère calme.

Le système feuillu acquiert d'ailleurs un si grand développement; que Ton comprend comment les plantes soutirent de l'atmosphère de très-fortes quantités de carbone, bien que Tair ne renferme, pour ainsi dire, que des traces de gaz acide carbonique. On peut juger de l'étendue des parties vertes présentée par les cultures, d'après les résultats obtenus en mesurant avec soin la surface des feuilles et des tiges du topinambour, du froment, de la pomme de terre et des betteraves. Voici, rapportés à un hectare , les résultats auxquels je suis arrivé.

Mètres carréf .

Topinambour : sorface des feuilles eo septembre 1 3A(N)0 ) . .an a

des tiges tertes (hauteur, i à 3 métr.) . 6410 | > *'*' ^ Froment, en fleur, 195 plants, par mètre carré, les parties d*iiii plant, tige et feuilles, 1 m. 82 déc. carrés 35490

Pomme de terre, en fleur, les plants espacés à 6 décimètres :

Surface des feuilles , 300 10) 39^44

des tiges vertes 30 SI

Bettenve champêtre dans un terrain très-riche, premiers jours d'octobre ; plants espacés à 6 décimètres (1 ) . 4992 1

D'après ce que nous avons vu jusqu'à présent, nous sommes donc autorisé à croire que la plus grande partie, sinon la totalité du carbone qui entre dans la constitution des organes des plantes, dérive

(1) On a doublé la surface trouvée par le calcul, par la raison que la feuille agit sur l'atmosphère par ses deux côtés.

de Tacide carbonique atmosphérique. L'ensemble des faits observés montre comment la force yitale s'exerce d'abord sur l'oxygène pendant la germination, et ensuite sur l'acide carbonique pendant la végétation proprement dite ; mais , dans les recherches que nous avons citées , rien n'a pu nous foire soupçonner que l'azote de l'atmosphère fût absorbé en quantité sensible.

Il est vrai qu'à une époque déjà ancienne, Priestley, et après lui Ingen-Housz , crurent reconnaître une absorption manifeste d'azote pendant la végétation des plantes placées dans une atmosphère limitée. Toutefois, des expériences entreprises, depuis, par de Saussure n'ont point confirmé cette fixation de l'azote. Cet habile observateur crut même apercevoir une légère exhalation de ce gaz.

Cependant la présence de l'azote dans les vitaux étant à l'abri de toute objection, et l'assimilation de ce principe pendant la végétation étant en quelque sorte prouvée par le fait de la multiplication des semences , on fut conduit à admettre que l'azote est originaire du sol. En effet, dans la nature, l'accroissement d'une plante n'a pas lieu aux dépens seuls de l'eau et de l'atmosphère. Les racines qui fixent un végétal dans la terre y trouvent aussi des éléments nutritifs. Dans les conditions ordinaires, l'accroissement d'une plante se fait par le concours simultané des aliments que les racines vont chercher dans le sol , et par celui des principes gazeux que les feuilles enlèvent à lair. Comme il est d'ailleurs re-

connu que la nourriture fournie par le sol est le plus souvent azotée, on a, pour cette dernière raison, considéré les engrais comme la source principale, unique même , de l'azote qui se rencontre dans les végétaux. Les observations d'Hermbstœdt, en montrant que les céréales cultivées sous Tinfluence des engrais les plus azotés , sont celles qui contiennent le plus de gluten , donnaient une certaine force à cette manière de voir. Néanmoins , il est des faits agricoles bien constatés , qui tendent à faire penser que, dans nombre de circonstances, les végétaux trouvent dans l'atmosphère une partie de l'azote nécessaire à leur oi^anisation.

Les cultures épuisent généralement la terre , mais il en est aussi qui la rendent plus féconde. Nous verrons , en traitant des assolements , que si , après avoir fait une coupe de trèfle , on enfouit la dernière pousse, on communique au champ une fertilité nouvelle, bien qu'on ^t prélevé une masse considérable de fourrage. Il parait alors évident qu'en laissant dans le sol les racines de trèfle, on lui rend une quantité de matière oi^anique telle, que, tout compte fait , il reçoit réellement plus de l'atmosphère qu'il n'a fourni à la plante récoltée.

Suivant les expériences des physiologistes les plus modernes , les plantes se bornent à enlever du car* bone à l'air et à s'approprier les éléments de l'eau. Cependant, d'après les idées que nous nous formons aujourd'hui sur le principe efficace des engrais , on conçoit difficilement que le sol, en recevant seule-

66 PHÉNOMilIBS GHIIIIQUIS

ment de la matière non azotée , puisse acquérir le degré de fécondité que lui communique la culture des plantes dites améliorantes, fécondité qui perme de faire suivre cette culture de récoltes abondantes, riches en principes animalisés.

Il y a donc lieu de croire que ïenfamssement en vert^ les jachères» ne se bornent pas à introduire uniquement dans le sol , du carbone , de l'oxygène et de rhydrogène , mais bien encore de l'azote. Et il faut de toute nécessité qu'il en soit ainsi, pour que la fertilité des terres puisse se maintenir dans un domaine agricole qui , par sa position, ne peut pas se procurer des engrais du dehors. Prenons pour exemple un établissement tout formé , dans lequel on se livre à la culture des céréales et à la propagation du bétail. Chaque année on exporte du froment, de la chair, du laitage. Ainsi , il y aura exportation continue de matière azotée, sans qu'il y ait une importation appréciable de la même matière. Cependant le sol maintient sa fertilité ; ses pertes sont réparées par les principes qui passent , par l'effet d'une culture raisonnée, de l'atmosphère dans la terre , et, au nombre de ces principes fertilisants, il est de la dernière évidence que Tazote doit se rencontrer, pour remplacer celui qui fait partie des produits marchands sortis du domaine.

IjCs fieiits agricoles les mieux établis s'accordent donc pour faire croire que, durant la culture, l'azote se trouve au nombre des éléments fixés dans les plantes. Néanmoins, comme cette fixation de l'azote

M LA VÉOÉTATK^. 67

n'avait pas éiér constaté^ fiar les recberehes des phy«siolpgistes^ on ^ei^aU-i^n^idérer ^tte^iestibn 4xnnmeencoreind^cÎBeX'e^daas rtepwrdelaYésoudre, quej'ai entrepris les expériences dont je vais eiposer les principaux réisultats (i).

J'ai dû suivre néeeesairemetit m^ niéthode entîè«^ rement distincte de- toutes celles qui avaient été pra- Ucpiées; je n'avais aucune çlj^anoe d'arriver à ,des résultats plus dédsif^ que ceuiç que l'on possédait déjà, si j'eusse fait usc^ des)fl9éisies:inb^ns dobservatioo« J'ai employé V^alyse, afin de pouvoir comparer la Gompositîpfi dos semences, à la^eomposition.des récoltes oli^tenues au^ dépend seuls de l'eau et de l'air. C'est parce mode d^aq[»érimentation que je juge le problème susceptible de solution, sans toutefois me flatter de l'avoir complètement résolu. La question est d^ailleurs des pjus délicates et eom • mande find^ilgenee. i

J'ai pris comme so|, dej'orgîle eutte ou .du sable silieeui privés de inatièiie organique par une calcination cqpven^te. Dans ce ^1 humecté avec de l'eau distillée, on déposait les semçqc^ dopt )e poids était connu. Par UQO 'suite d'essais préliminaires^ on déterminait l'buwidité que des graines de même espèce, de même origine, et prises au même moment, perdaient par une dessiccation commencée à l'étuve, et terminée au bam d'huile à 1 1 0^. Les vases en porce-

(1) BoussiDgault, Annales de chimie et de physique, t. lkvii» p. 5« 2* série, année 1838.

68 PHÉNOMÂNES CHIMIQUES

laine «dans lesquels se trouvait le sable ensemencé, étaient déposés dans un pavillon vitré, situé à l'extrémité d'un grand jardin. Durant tout le temps de la culture, les fenêtres restaient hermétiquement fermées, mais leur hauteur et leur exposition permettaient que le soleil éclairât la pièce pendant toute la durée du jour. Pour enlever les récoltes, on desséchait les vases à une douce chaleur. Les racines des plantes sortaient aisément; et pour les débarrasser entièrement dû sable adhérent, on les agitait dans de Teau distillée, sans jamais les froisser, de crainte de perdre une partie de leurs sucs. Il était même préférable d'y laisser un peu de sable. La plante récoltée était séchée à l'étuve de manière à pouvoir être broyée ; la dessiccation complète s'achevait au bain d'huile, dans le vide.

En déterminant par la combustion le poids des cendres, on connaissait celui de la récolte, privée de toute matière saline et terreuse.

L'analyse élémentaire faisait connaître ensuite la composition de la récolte : il ne s'agissait plus que de la comparer à la composition des graines, pour savoir la proportion et la nature des éléments qui avaient été assimilés durant la végétation.