L'INFLUENCE DE LA LUMIÈRE COLORÉE

instituées par M. lb D^ W. Pfeffer, au laboratoire botanique

de Wurzbourg.

Compte rendu par M. René Lucion.

Les expériences de M. le D** Pfeffer, dont nous allons rendre compte, ont été instituées au laboratoire de physiologie végétale que dirige à Wurzbourg, M. le D*" J. Sachs.

I. Appareil et méthode. — Le principe de la méthode suivie par ce savant, consiste à introduire les plantes dans un récipient contenant de Fair et une quantité donnée d'acide carbonique : après exposition à la lumière, on dose la quantité de ce gaz qui reste et Ton trouve par différence la quantité décomposée par la plante.

L'appareil se compose d'un tube vertical (c) gradué, et d'une hauteur de 260 millimètres. Ce tube se termine par une partie renflée communiquant elle-même avec l'extérieur par un petit tube {a). La capacité de la partie renflée ou ampoule est environ de 75 centimètres cubes. Les lectures peuvent être poussées jusqu'au dixième de centimètre, car chacun de ceux-ci occupe 5 à 6 millimètres de longueur.

Voici oonuDent on procède aux espériences. Après avoir coopé ans

feuille, on l'atUche par le pétiole & un fil de fer qui sert à rintroduire dans l'appapeil et à l'en retirer une fois l'opération finie ; on place ensuite le tube (c) snr une cuvette à mercure, et, au moyen d'an* pipette, on introduit par le tube (a) 3 à 4 centimètres d'eau. Celle-ci a pour but d'empêcher les effets extrêmement pernicieux de la vapewr de mercure sur les végétaux {eflets bien connus par les expériences de Van Mons, etc.). Au moyen d'un aspirateur, on amène alors le niveau du mercure à une même bauteor dans les appareils employés. Au moment voulu, on ferme par une pince an petit tnyan de caoutchouc qui termine le tube (a), puis par un bouchon en verre, rodé et graissé. L'appareil ainsi hermétiquement clos on lit le volume du gaz renfermé, celui de la colonne d'eau et do mercure. Ces deux quantités sont transformées en hauteur de mercure à déduire

f plus tard de la pression barométrique; pour

obtenir le volume vrai, on doit encore retrancher celui de ta feuille qui s'obtient en trempant celle-ci dans une éprouvette graduée pleine d'eau. Les précautions les plus minutieuses sont prises pour assurer l'exactitude de ces données. On réduit les volumes à 0° et à l'état sec et l'on prend en considération les variations de température, de pression, ete.

Cela fait, de l'acide carbonique pur est introduit à peu près en mémo quantité dans

chaque appareil, quantité facilement évaluée

W,. II. Api-"!! Pf,Bw. ^ f \- ? , i , j , ■

par soustraction du volume actuel, de celui

qui existait avant son introduction. On ne touche jamais les appareils avec les mains, mais bien avec des linges de manière h n'en pas élever la température.

Néanmoins, avant d'expérimenter, on attend que les volumes soient bien stationnaires ; toutes ces manipulations se passent sur une table exposée au nord, et, eu égard au temps qu'elles nécessitent, la feuille ne peut décomposer jusqu'ici que d'inappréciables quantités d'acide carbonique.

Supposons l'exposition à la lumière terminée : on retire la feuille et on laisse Tappareil se refroidir pendant deux heures. On lit alors le volume du gaz qui, nécessairement, a changé; pour connaître l'acide carbonique décomposé on absorbe celui qui reste par une solution saturée de potasse (environ 2 c. c.) introduite au mojen d'une pipette courbe, et on laisse s^écouler un temps plus que suffisant pour que l'absorption soit complète. La différence entre le volume existant après l'exposition et le volume après l'absorption exprime l'acide carbonique restant, et celui-ci, soustrait de l'acide introduit primitivement donne la quantité que les plantes ont décomposé.

Au lieu de déterminer l'acide carbonique décomposé, on aurait pu mesurer l'oxjgène émis, mais celui-ci, d'après Boussingault, n'est pas exactement proportionnel à l'acide décomposé et la recherche n'en est pas aussi facile que celle de ce dernier. Inutile de développer le luxe de précautions, de calculs et d'expériences de contrôle dont l'auteur s'entoure, ici encore, pour mettre ses résultats à l'abri de la plus rigoureuse critique.

Passons aux moyens employés pour obtenir des lumières diversement colorées. On a tout d'abord écarté l'emploi des prismes à cause àe la faiblesse relative des rayons transmis par eux : faiblesse qui aurait pour résultat de décomposer si peu d'acide carbonique que Vexactitude des analyses pourrait en souffrir. Les solutions colorées ont donc la préférence. On les introduit dans des cloches à parois doubles {e) pouvant contenir une couche de VJ à 15 millimètres d'épaisseur. Les cloches elles-mêmes sont suspendues comme le montre la figure, au-dessus des appareils décrits précédemment et tout accès à la lumière blanche, est fermé par un voile de toile cirée {/) attaché au bas de la cloche et aux bords du tube ; de plus un papier noir est posé sur l'éprouvette à mercure pour éviter les réflexions.

Trois heures d'exposition à la lumière du Sud, les jours clairs, et 5 heures les jours moins lumineux, suffisent pour achever l'expérience. Les rayons trop directs du soleil sont au préalable adoucis par le

passage an trarera de papier parchemin trèa-minoe. Enfin , aatant qoe poulble lei fenillea sont choisies de mêmes dimensions, de même poids «t de mêmes teintes. Les plus ordinairement employées étaient celles du Pruuu lauroceratut, de l'Oleandtr et parfois celles du Setuào vutffari», Convallaria lat\folia et Tinnaniia undata.

On éprouve ensuite ces solutions en les exposant au soleil dans 1m cloches mêmes où elles doivent être employées; à l'intérieur on introduit te tube du spectrosoope(l) et l'on observe les spectres obtenus. Voici nn tableau qui les représente -.

En haut se trouvent les noms des sept couleurs dans leur ordre naturel ; à droite dans la colonne verticale sont les noms des solutions et en regard de chacune un espace ombré représente les parties do spectre qu'elle absorbe. Pour plus de facilité les principales raies de FreUnhofer sont figurées comme points de repère, avec leurs noms habituels.

Ces solutions sont moyennement concentrées, et celles d'aniline et de chlorophylle sont en teintures alcooliques. Un mot de cette dernière : elle s'obtient par la décoction dans l'eau de jeunes feuilles da vigne, décoction qui est verte et doit alors être exposée à la lumière pourbrunir. Les rayons qui l'ont traversée, fournissent on spectre dont

(1) C'Mt celui que Sacba a employé dam ses ezpérienoea.

les parties les plus réfrangibles sont absorbées jusqu*à la raie F; dans la partie la moins réfrangible le vert, le jaune et Torangé passent très-affsiblis et Ton j remarque trois bandes obscures , Tune surtout dans le rouge qui diaprés Askenaj serait caractéristique. Outre les liquides déjà cités, on se sert aussi d'une dissolution diode dans le sulfure de carbone, concentrée au degré voulu pour absorber toute la lumière tout en laissant passer la cbaleur obscure du spectre.

Ici se placent encore quelques remarques de détail avant d'aborder la question principale : même en présence d'une lumière sufSsante, la décomposition de Tacide carbonique ne s'effectue qu'entre certaines limites de température. Ce fait est dëjà connu par des observations antérieures au travail qui nous occupe. La question de savoir s*il existe dans Téchelle thermométrique un point correspondant au plus grand pouvoir décomposant, toutes choses égales d'ailleurs, présente ici un assez grand intérêt. Malheureusement, les données que l'on possède jusqu'aujourd'hui, ne permettent pas de la résoudre avec certitude ; notons seulement que Cloez et Gratiolet sont très-portés à admettre l'existence de ce point maximum. Dans les expériences, on s'est borné à noter les températures qui dans la plupart des cas s'écartaient très-peu du maximum supposé et se maintenaient plutôt audessus qu'en dessous.

Un antre problème dont la solution est tout aussi incertaine malgré les recherches et les expériences de M. Pfeffer c'est de connaître l'influence que peuvent avoir des quantités variables d'acide carbonique BOT la force assimilatrice. Une plante plongée dans un milieu riche en acide carbonique, décomposera-t^lle de plus grandes quantités de ce gaz que si elle était placée dans une atmosphère plus pauvre ! Le 8^1 fait qui paraisse bien acquis, c'est qu'un excès d'acide carbonique lui est tout à fait défavorable. — D'accord en ceci avec les résultats de de Saussure et Boussingault , M. Pfeffer conclut d'une moyenne établie par 97 analyses que le volume varie peu par suite de l'assimilation, l'oxygène émis, étant à peu près proportionnel à l'acide carbonique décomposé. Les plus grands écarts sont de 0.33 centimètres cubes trouvés une fois en plus après exposition à la lumière, et une autre fois de 0.56 c. c. en moins. Il résulte aussi de ces expériences que le volume est diminué après l'exposition, dans une proportion

c[*aiitant plus grande que le rajon laminenx est moins favorable à la décomposition. Ainsi, à la lumière blanche, la diminution est très-faible, plus sensible avec les rayons jaunes et la plus grande est due aax rajons yiolets.

Sous rinfluénce d*nne lumière trop faible la réduction n'a plus lieu mais rimperfection des photomètres ne permet pas de préciser le point où s'arrête le phénomène : toutefois la quantité de gaz produite est en rapport intime avec Tintensité lumineuse et, dans Topinion de M. von Wolkoff, la lumière naturelle du soleil, ne suffirait pas à produire le maximum d'effet utile.

Mais pour une même espèce la quantité d'acide carbonique décomposé peut encore varier, suivant les jours, et suivant l'âge de la feuille ; ainsi lorsque oelle-ci est encore jeune et enroulée, elle respire seulement, c'est-à-dire qu'elle émet de l'acide carbonique au lieu d^en décomposer. Cette réserve faite, on peut considérer la quantité de ce gaz réduit comme proportionnelle à la surface de la feuille.

II. Bésoltats des expériencea. -^ Pour plus de facilité les quantités d'acide carbonique décomposées sous l'influence des lumières colorées sont exprimées relativement à la quantité qui se décompose à la lumière blanche, celle-ci étant toujours représentée par 100.

La première question qui se présente à l'esprit est de savoir si l'on aura le chiffre 100 pour total en additionnant les chiffres correspondants à des solutioi;^s dont les spectres se complètent comme celles de chromate de potasse et d'ammoniure de cuivre (voyez la figure 22). L'expérience la résout affirmativement à une légère différence près que l'ont peut attribuer à l'absorption de lumière par les solutions.

Deux méthodes sont ici en présence : la première consiste à laisser agir sur la feuille en expérience les rajons d'une seule couleur; dans l'autre au contraire, on l'expose à tous les rajons du spectre, excepté ceux dont on veut connaître l'influence. Moins directe que la première, cette méthode a l'avantage d'être plus pratique car il n'existe pas de solution permettant d'obtenir les couleurs complètement séparées. Le rouge d'aniline laisse passer le rouge et l'orange ; l'orseille, seulement le j*une et très-peu d'orange ; le violet d'aniline absorbe le vert et le jaune. C'est en combinant l'effet de ces différentes solutions qu'on parvient aux résultats suivants :

Sous rinfluenoe des rajons oranges et rouges, il se réduit 32,1 diacide carbonique (la lumière blanche en décompose 100) ;

Les rajons jaunes 46,1 ;

Les rajons jaunes et verts 61,1 ; chiffre qui s*obtient en retranchant de 100, 38,9 pouvoir réducteur de Taniline violette ;

Les rajons verts décomposent 15 ;

Les rajons bleus, indigo et violets, fournis par Tammoniure de cuivre décomposent ensemble 7,6. On voit que ces derniers quoique doués des propriétés chimiques du spectre ne possèdent que i/ii de Taction des rajons les moins réfrangibles.

Constatons aussi que la moitié environ du pouvoir assimilateur appartient aux rajons jaunes.

La figure 23 représente graphiquement les énergies comparées des

••sifnlUUon.

lumière (Frftanhoffer).

eh«}«ar (Voiler).

8 1 ASC D E*P

¥lg. S3. — Coorbes d'assimilation, de lamière et de chaleur.

pouvoirs réducteurs lumineux et calorifiques des différentes couleurs du spectre. Les ordonnées sont élevées au milieu de Tespace affecté à chaque couleur.

Cette comparaison est pleine dlntérét et Ton remarquera que la courbe d*assimilation présente de notables analogies avec celle dlntensité lumineuse. Il en eut été tout autrement si la comparaison s'était faite avec la courbe d'intensité chimique construite par BoHsen et Roscoe qui n'est pas figurée ici. Toutefois, et c'est aussi Topinion de Draper et Sachs, il faut remarquer que ce nom de rajons chimiques appliqué aux couleurs bleue et violette parait très*impropre : il s'appuie

il est YTai sar quelques faits avérés mais ces rayons n*ont presque pas d'action sur la réduction de Tacide carbonique dans les plantes, phénomène essentiellement chimique. Si Ton compare aussi les coarhes de chaleur et d'assimilation, on voit se confirmer ce fait déjà publié par Draper, que les rayons de chaleur obscure ne produisent pas de réduction. Quanta Tinfluence des rayons qui ont traversé une solution de chlorophylle elle est représentée par les chiffres 19,9 10,5 11,9 20,1 pour la chlorophylle verte, et 17,2 pour la chlorophylle brunie au soleil; soit une moyenne de 15,9.

Les résultats généraux sont les mêmes pour les plantes plongées dans Teau et d'accord avec ceux qu'obtenait Sachs par la méthode des bulles.

11 serait assez curieux de savoir si les produits élaborés par les plantes sous Tinfluence de différentes couleurs sont les mêmes que ceux qui se développent à la lumière blanche : il est à supposer que certaines opérations nécessitent le concours de tels ou tels rayons spéciaux tandis que d'autres, comme la multiplication des cellules, se font fort bien à l'obscurité. Meyer(l) avait établi à ce sujet une expérience qui a montré que des graines de pois exposées pendant 10 semaines sous des pyramides de verre jaune avaient gagné en poids et que les mérithalles s'étaient allongés plus qu'à la lumière blanche ; sous l'action des rayons bleus, au contraire, le développement de la plantule est très-faible.

Voici encore à ce sujet quelques données précises fournies par Sachs : ayant semé sous trois châssis différents : bleu, orange et incolore des graines de soleil, celles qui avaient germé sous le châssis bleu se flétrirent; au bout de lô jours on trouva :

Le poids de la plantule desséchée . . 0,044 gr.

» d'un embryon 0,0394 •

Différence . . 0,0046 "•

si faible qu'elle soit, cette différence prouve que la plante a dû réduire une certaine quantité d'acide carbonique pour contrebalancer les effets de la respiration si énergique à cette époque.

(1) Jakreêà, d'ÂçrikuliurchemiefUr 1867, p. 142, Hoffman,

Au boat de deux mois et demi les plantes venues sous les châssis incolore et orange étaient vigoureuses et saines.

La première desséchée pesait. . . . 0,382 gr.

Un embryon sec 0,0394 »

Différence . . 0,342Ô >

La deuxième pesait 0,161 gr.

L'embryon 0,0394 >

Différence . . 0,1216 »

Cette dernière avait donc fixé trois fois moins de carbone que la précédente.

Voici maintenant les conclusions générales que M. Pfeffer croit pouvoir tirer de 27 expériences faites avec les plus grands soins et les précautions les plus minutieuses.

Seuls, les rayons du spectre visible peuvent provoquer la réduction de Tacide carbonique, et, parmi ceux-ci les rayons jaunes ont une inûuence égale à celle des autres couleurs réunies. Les rayons les plus réfrangibles c'est-à-dire ceux qui agissent le plus vivement sur le chlonire d'argent n'ont qu'un pouvoir réducteur très-faible.

Pourvu que l'expérience ne se prolonge pas trop, il appartient aux rayons de chaque couleur un pouvoir spécifique propre et constant qu'ils soient isolés ou combinés aux autres.