CHAPITRE UE

INFLUENCE DE LA LUMIÈRE ET DE L'ÉLECTRICITÉ SUR LA DISPERSION ET L'EXTENSION GÉOGRAPHIQUE DES ESPÈCES.

Plusieurs physiciens ont considéré la lumière et la chaleur comme un seul fluide impondérable, et les derniers travaux de M. Melloni tendent à faire admettre cette opinion. La lumière ne serait autre chose que de la chaleur visible pour nos yeux, et l'on sait qu'un grand nombre de corps suffisamment échauffés deviennent également lumineux.

Quelle que soit l'opinion que l’on adopte, il est certain que la lumière et la chaleur, ou si l’on veut la chaleur lununeuse et la chaleur obscure, agissent sur les plantes comme

sur nos organes d’une manière toute différente. Xussi est-il

probable que l'intensité ou l'absence prolongée de cet agent favorise ou arrête l'expansion géographique des espèces.

Il est très-difficile , il est vrai, dans l’appréciation des effets de la radiation solaire sur les végétaux , de déterminer la part qui revient à chacun des deux éléments connus dont elle se compose, c’est-à-dire la chaleur et la lumière. Il est bien reconnu aujourd’hui que ce n’est pas la chaleur seule qui agit sur la végétation, mais que la lumière y joue indépendamment de la chaleur un rôle très-actif. La géographie botanique nous en donne des preuves en nous montrant des plantes, et surtout des plantes cultivées, à l'abri par conséquent des causes plus ou moins efficaces de dissémination, qui refusentde végéter ou de mürir dans des lieux où la température est au moins égale, quelquefois même supérieure à celles d’autres localités où ces végétaux réussissent.

Les espèces spontanées nous en offrent aussi de très-curieux exemples dans les plantes des Alpes , des Andes, de toutes les hautes montagnes, comparées à celles des extrémités polaires. Si la température seule agissait, il y aurait sans doute identité entre ces deux situations , les mêmes espèces s'y rencontreraient, mais puisqu'il n’en est pas ainsi, cela doit tenir à des différences dans l'intensité ou dans la durée de la lumière.

On sait parfaitement qu'à l'exception des plantes parasites, c’est sous l’influence de la lumière que l’acide carbonique est décomposé dans les parties vertes des végétaux. Dès lors ceux-ci ont besoin pour vivre d’une quantité plus ou moins grande de clarté qu'ils ne peuvent pas rencontrer partout.

M. de Gasparin a mis hors de doute cette action trèsimportante de la lumière sur la quantité de carbone formée, où plutôt absorbée dans l'air pendant l’acte de la végétation.

Des plantes qui avaient effectué leur croissance à l'ombre ou ausoleil donnaient des quantités presque doubles de carbone. M. de Gasparin, rappelant aussi la curieuse expérience faite par l’illustre Saussure sur le sommet du Cramont lorsqu'il découvrit l'intensité de la radiation solaire sur les montagnes, attribue à cette action la rapidité de développement de ces plantes, et en effet il est certain que ces espèces des climats, froids par leur élévation, croissent même plus vite que celles des pays chauds, et quoique nous ne sachions pas comment se comportent les organes des plantes, si diversement colorés sous l’action des rayons solaires, nous pouvons néanmoins en conclure que la quantité de lumière que les végétaux peuvent recevoir dans un temps donné est un des éléments dont il faut tenir compte dans la migration ou dans l’appréciation de l'aire d’extension des espèces (1).

L'impression produite par la clarté est aussi très-remarquable dans le sommeil des fleurs et des feuilles. La chaleur ne peut tenir lieu de lumière , et si les fluides sont identiques , ils ont cependant une action dissemblable.

On peut même dire que dans certains cas les propriétés sont inverses ; rarement la lumière et la chaleur, du moins celles qui émanent du soleil et les seules dont nous ayons à nous occuper, acquièrent sur un même point toute leur intensité. Ainsi c’est sous l'équateur, où les rayons solaires tombent perpendiculairement , que leur action devrait être plus grande. Elle l’est en effet, mais dans cette partie du globe les jours et les nuits, composés chacun de 12 heures, ne laissent pas au soleil le temps de prolonger son action. Dans les régions polaires la lumière est pâle, les rayons sont obliques , mais pendant tout le temps de la végétation l’at-

(4) Compte-rendu des séances de l’académie des sciences , t. 36, p. 974.

LUMIÈRE. 13 mosphère est éclairée et la longueur de la période lumineuse compense peut-être son peu d'intensité. Sous le 45° degré nous sommes dans une position intermédiaire, qui nous donne plus de rapport avec l’éclairement des pôles qu'avec celui de l’équateur ; aussi n’avons-nous pas la végétation continue de la zone toride, mais le développement périodique des contrées du nord.

La végétation des régions polaires nous prouve toutefois que la chaleur est plus nécessaire que la lumière, car malgré le laps de temps pendant lequel les plantes des zones glaciales sont éclairées, elles prennent peu de développement et la durée de la clarté ne compense nullement l’absence d’une température plus élevée.

Si au contraire nous nous reportons à l’époque où les pôles Jouissaient d’une plus haute température nous y verrons une végétation vigoureuse qui à laissé ses débris dans les anciennes couches sédimentaires.

M. Alphonse de Candolle a déjà appelé l'attention des savants sur cette végétation des pôles : « Que l’on réfléchisse, dit-il, à l’action importante de la lumière dans les fonctions respiratoires et exhalantes des végétaux , et il ne sera guère possible de supposer que des plantes qui ne perdent pas leurs feuilles et qui ouvrent leurs stomates par l'effet du soleil, 12 heures sur 24, aient pu supporter une obscurité de quelques mois.

« Ou les plantes polaires de l’ancien monde étaient organisées autrement que nos plantes équatoriales, ou elles étaient soumises à des conditions physiques analogues. Sans l’une de ces deux alternatives, elles n’auraient pas vécu. Il leur serait arrivé ce qui arrive aujourd’hui, quand on expose au froid, à l'obscurité prolongée ou à une humidité excessive, une plante de nos pays chauds; elle

meurt sans se reproduire. Mais la première alternative est fausse, car l'observation a démontré l’analogie des anciennes espèces avec nos plantes équatoriales. Reste donc la seconde alternative, qu'elles étaient soumises à des conditions analogues de chaleur, de lumière, etc. On ne conteste pas l’analogie de chaleur des anciennes régions polaires avec nos régions équatoriales , parce que le vulgaire lui-même admet la nécessité d’une certaine température pour des plantes analogues , mais il ne faut pas faire le même raisonnement pour la lumière qui importe autant aux végétaux que la température.

« Je laisse aux physiciens, continue M. de Candolle , le soin de faire concorder avec les lois de notre sphère , le phénomène qui me paraît devoir être admis , d’une lumière plus égale jetée autrefois sur les régions polaires. Je ne tiens nullement à l'hypothèse d’un changement d’inclinaisôn de J’axe terrestre, mais seulement au fait d’une lumière autrement répartie. Peut-être trouvera-t-on un jour que le magnétisme terrestre et une haute température du globe ont pu produire jadis une lumière inconnue maintenant ; peutêtre découvrira-t-on que les aurores boréales ont été autrefois plus fréquentes et plus intenses que dans notre époque. Tout cela est hypothèse pour le moment. Ce qui me paraît toujours un fait, c’est que les végétaux fossiles de la baïe de Baffin étaient éclairés autrement que ceux qui vivent de nos jours dans cette région (1). »

Ces questions, relatives à la lumière, soulevées par M. de Candolle , offrent un vif intérêt. Nous ne connaissons pas les conditions d'existence que pouvaient exiger les plantes de ces contrées; mais en remontant aux causes actuelles,

(4) Biblioth. de Genève, avril 1835.

nous trouvons encore l’explication de ce phénomène. Beaucoup de plantes vivent dans des lieux très-ombragés, et nos forêts nourrissent un certain nombre de végétaux que le soleil n’atteint jamais. La même chose devait avoir lieu à l’époque de la végétation des houilles, et plusieurs espèces abritées sous les larges feuilles et les cimes impénétrables des grands végétaux, devaient parcourir toutes les phases de leur existence sans être éclairées par un seul rayon du soleil. Nous voyons aujourd’hui les fougères présenter ce caractère; nous les trouvons tapissant des grottes obscures, descendant jusqu’au fond des puits et végétant sans soleil , quelquefois même sous l'influence d’une très-faible clarté , quoique pourtant elles conservent la tente verte et intense de leurs feuilles, et sans qu'elles cessent de décomposer l’acide carbonique dans leurs tissus. Cette observation n’a pas échappé au célèbre P. de Candolle (1), il a vu des fougères rester vertes dans des caves où les autres plantes étaient toutes étiolées. L’humidité leur est également favorable. Ce sont peut-être ces conditions d'existence , nuisibles aux autres végétaux, appropriées au contraire à l’organisation des fougères , qui ont permis à cette élégante famille de prendre une telle extension au lieu de celles qui ont trouvé plus tard des milieux mieux appropriés à leur grand développement.

IL est trés-possible, du reste , que la lumière polaire ait été autrefois différente de ce qu’elle est aujourd’hui. Dans les lieux les plus rapprochés du pôle, l'obscurité n’est jamais complète. Pendant le séjour du capitaine Parry à l'île Melville , par 75° de latitude nord , le soleil disparut sous l'horizon le 11 novembre 1819 et ne se montra de nouveau

(4) Diet, des sciences naturelles , art. Géographie des plantes, p. 571.

que le 3 février 1820, et à l’époque même de la plus grande déclinaison australe de cet astre la lumière crépusculaire était assez sensible à midi , pour qu’on püt lire de très-petits caractères (1).

Si, à cette époque , l’atmosphère était plus élevée , le crépuscule devait être plus éclairé, et si, comme nous l’avons supposé dans nos études sur les climats solaires et les glaciers (2) , l'émission du soleil était plus énergique qu’elle ne l’est à présent, nous arriverons facilement à une lumière surabondante pour la végétation des plantes qui ont formé les houilles de cette époque et de ces contrées. Et si nous devions entrer dans des considérations géologiques plus étendues , nous rappellerions ici ce que nous avons déjà dit en 1835 (3), que les plantes qui ont formé les houilles dans les régions du nord appartenaient peut-être à des espèces herbacées qui pouvaient en une saison parcourir toutes les phases de leur vie, surtout lorsque la longueur des jours et la présence longtemps continuée du soleil sur lhorizon ramenaient périodiquement une activité vitale qui existe encore aujourd'hui dans tous les lieux que la neige laisse découverts pendant quelques mois.

En remontant ainsi dans le passé de notre planète nous avons voulu seulement constater l’influence de la lumière sur les végétaux , et prouver en même temps que certaines espèces sont organisées de manière à pouvoir se contenter d’une clarté douteuse ou d’un demi-jour continu.

Nous avons encore une foule de plantes qui fuient la lumière du jour comme les oiseaux et les lépidoptères noc-

(4) Annales de chimie et de physique, tom. XX, p. 455.

(2) Des glaciers et des climats ou des causes atmosphériques en géologie, 1 vol. in-80. — 1847.

(5) Éléments de géologie , 2 vol. in-8e.

turnes , et qui ne peuvent en aucun cas recevoir longtemps l'impression directe des rayons solaires. Ici il y a certainement action différente de la part de la chaleur et de la lumière, car nous voyons des plantes qui cherchent l'ombre et l'obscurité dans des forêts épaisses où la température est à peu près aussi élevée que sur les terrains découverts des environs. Nonseulement les champignons , les parasites et la plupart des fougères sont dans cette catégorie, mais nous remarquons des plantes à feuilles vertes comme les polygonatum, mayanthemumibifolium , paris quadrifolia, impatiens noli tangere , circea intermedia , asperula odorata, ysopyrum thalictroïdes , oxalis acetosella, pyrola minor, adoxa moscatellina, etc., s’abriter constamment du soleil et vivre sous l’influence de cette demi-obscurité qui fait le charme des grandes réunions des végétaux arborescents.

Cette délicatesse des tissus qui interdit à de nombreuses espèces une vive insolation , explique leur absence complète de vastes contrées et leur prédominance dans les lieux où elles rencontrent de bonnes conditions de développement.

Ainsi, les forêts qui favorisent l'extension géographique des espèces qui cherchent l’ombre et leur permettent d'agrandir leur aire , deviennent au contraire un obstacle pour les plantes qui aiment la lumière et le grand air. Il est vrai que ce genre d'obstacles n’est pas éternel , et que telle espèce des plaines éclairées que l’on rencontre des deux côtés d’une grande forêt peut très-bien avoir fait sa migration avant l’apparition de la futaie ou à travers ses clairières.

Nous devons aussi examiner sous le rapport de l’action de la lumière un point très-curieux , c'est la concordance ou plutôt la compensation qui peut exister entre l'altitude ou l'extension en hauteur d’une limite, et la latitude ou l'expansion géographique.

Cet examen qui tend à nous démontrer des flores diffé rentes dans des lieux où les températures sont égales, et où l'élévation compense la latitude, nous prouve toute l’importance de la lumière; car c’est alors à cet élément seul que nous pouvons attribuer la présence ou l’absence des mêmes végétaux dans les deux localités.

On s'aperçoit facilement de ces différences quand on compare, par exemple, comme nous le ferons par la suite , la flore des Alpes et celle de la Laponie. Ces deux contrées ont des plantes qui leur sont communes; mais aussi chacune a ses espèces particulières.

Il est vrai que plusieurs d’entr’elles supportent d'énormes différences dans l’éclairement. Le drias octopetala descend jusqu’au bord de la mer près du cercle polaire, et dans les Alpes , sous le 450 de latitude, 1l se rencontre à une trèsgrande élévation.

Or, les rayons solaires contiennent d’autant moins de lumière qu'ils pénètrent une masse d’air plus considérable, et qu'ils la traversent plus obliquement. La lumière solaire qui viendra frapper le drias, en Norwège ou en Laponie, aura donc perdu tout ce qu’elle peut perdre de sa clarté. Elle arrivera, traversant une plus grande quantité de couches d’air, et, descendant jusqu’au bord de la mer, elle aura passé à travers l'épaisseur entière de l'enveloppe gazeuse qui entoure notre planète.

Il n’en sera pas de même pour le drias qui croïtra à 2,000 mètres d’élévation et sous le 45° degré. Les ondulations lumineuses pénétreront moins obliquement dans l'atmosphère et perdront moins de leurs rayons efficaces. D'un autre côté, une différence de niveau de 2,000 mètres est assez importante pour ne pas être négligée dans l’évauation de l'absorption des rayons lumineux. Les deux

plantes seront donc dans des conditions très-imégales d’éclairement , sans qu’elles en soient affectées. Les conditions de température, il est vrai, sont les mêmes dans les deux cas. L’altitude compense la latitude, et cela très-exactement. Les plantes sont d'autant plus éclairées que leur altitude est plus grande et leur latitude plus basse. Celles qui habitent le sommet de la zone végétale des Andes de Quito, sont celles qui doivent recevoir la plus grande somme de clarté ; celles qui vivent sur les bords de la mer près des cercles polaires, sont celles qui en perçoivent le moins.

Si la couche d’air atmosphérique est plus épaisse sur certains points du globe ; si, par exemple, elle descend notablement au-dessous du niveau de la mer, comme sur les bords de la mer Caspienne , et surtout dans la Palestine autour de la mer Morte, où la différence de niveau est très-considérable , la lumière sera affaiblie et la chaleur augmentée. L'air, plus dense dans les couches inférieures, absorbe, à mesure qu'il s’échauffe, des rayons de lumière qui semblent s’étemdre pour se transformer en calorique ; en sorte que les conditions de lumière, lors même qu’on admettrait cette transformation , favorisent l’extension des espèces ou s'opposent à leur développement géographique.

Il y a des espèces qui ont besoin de toute la lumière qui vient frapper le sommet des montagnes, et qui, pour cette raison, ne descendent pas dans les plaines et ne croissent jamais dans les lieux abrités.

Les arbres exigent en général une vive lumière ; et si la végétation arborescente cesse sur les points élevés, avant la limite des neiges éternelles, c’est la température qui s'oppose à ce que ces espèces arborescentes forment la dernière zone de la vie végétale.

C’est sans doute à l’action du fluide lumineux qu’il faut

attribuer la force et l’énergie des plantes des montagnes, Tous ces végétaux s'élèvent peu, deviennent presque ligneux, se couvrent de grandes fleurs et résistent aux premières gelées par leurs tissus plus serrés et moins aqueux que ceux des végétaux de la plaine. Plus tard, c’est la neige qui les préserve des rigueurs de leurs longs hivers. Ces plantes des montagnes, habituées à être fortement éclairées, s'étiolent très-facilement dans nos jardins, et y sont plus sensibles au froid que les autres, ce qui tient sans doute à ce que leurs tissus moins éclairés sont plus lâches et plus humides que ceux des mêmes végétaux endurcis par le soleil des hautes montagnes ou les longs jours des régions polaires.

La lumière agit principalement sur les couleurs. Aussi voyons-nous dans les montagnes ces admirables parterres de fleurs vives et brillantes portées sur des tiges courtes et rabougries, tandis que dans les lieux couverts nous ne trouvons rien de semblable.

Dans le nord, nous rencontrons encore des couleurs éclatantes dans les grandes plaines de la Sibérie, où manque la végétation arborescente et où la longueur des jours remplace la vivacité de la lumière. Il n’est pas jusqu'aux terres les plus reculées de l'hémisphère austral qui ne nous offrent des plantes admirablement colorées et d’une beauté remarquable.

Les feuilles des arbres, considérées relativement à leur âge et à la proportion de lumière qu’elles reçoivent, nous offrent des teintes de vert presque proportionnelles à l’intensité de leur éclairement. Jaunes quand elles sont jeunes, elles se colorent successivement en un vert plus foncé, et le maximum des teintes arrive au maximum da développement qui précède le commencement de la décadence. De même, c’est dans les lieux les plus éclairés et les plus élevés qu'il

ÉLECTRICITÉ. 51 faut chercher les arbustes à feuilles coriaces, foncées et luisantes qui doivent en partie à l'insolation ces caractères de leur feuillage.

Enfin, la lumière a une influence directe sur l'absorption de l’eau par les racines , et par suite, sur l’évaporation et le climat d’une contrée. Dans lobscurité une plante absorbe moins d’eau et n’exhale rien. A la lumière du jour l’eau pénètre par les racines comme si elle était pompée par les feuilles qui en laissent évaporer une partie; enfin sous l’acton de la lumière solaire les feuilles évaporent une grande quantité de liquide que les racines sont toujours chargées de puiser dans le sol. Si l’on suppose de grands espaces couverts de forêts, on prévoit quelle quantité d’eau doit être retirée du sol et quelle masse de vapeur doit être répandue dans l'atmosphère. On voit dès lors que cette évaporation doit rendre latente une forte proportion de calorique, et si nos yeux pouvaient saisir ces créations locales de vapeur, et voir la consommation de chaleur qu’elles déterminent, nous serions émerveillés de ces immenses transmutations qui s’opèrent à notre insu.

Les diverses conditions de lumière peuvent donc , comme celles de la chaleur, mais à un moindre degré, étendre ou resserrer l'aire de végétation d’une espèce et expliquer quelques-unes de ces anomalies que nous présente si fréquemment l'étude de la dispersion des végétaux.