DOUZIÈME LEÇON

LE MILIEU RESPIRABLE

Messieurs,

Les animaux qui sont plongés dans le milieu aquatique ont, de ce fait même, une respiration très différente de celle qu’on observe chez les animaux aériens.

Le poumon disparaît : il est remplacé par la branchie et les gaz dissous dans l'eau passent directement dans le liquide sanguin sans reprendre leur forme aérienne. Ils sortent d’une dissolution pour entrer directement dans une autre.

Le problème initial qui occupe le biologiste est donc forcément la recherche de la composition de l’atmosphère dissoute dans les eaux: c’est de sa composition que dépendra l’activité respiratoire de l’être vivant qui l’habite.

Comme cette atmosphère varie suivant les lieux et suivant les profondeurs, il a fallu s’inquiéter de trouver des procédés pour aller chercher des échantillons d’eau jusqu’au plus profond des abîmes.

Les appareils destinés à remplir ce but sont très nombreux. A priori cela est mauvais et cette richesse cache une véritable misère. Toutes les fois qu'il y a trop de remèdes pour guérir une maladie c’est qu’aucun n’est bon ; toutes les fois qu’il y a trop d’appareils pour arriver à un but scientifique c’est qu'aucun ne le remplit pleinement.

Le procédé le plus simple, mais aussi le plus imparfait, est

Fig. 157 . — Bouteille de la Commission de Kiel.

celui qu'a employé la Commission de Kiel (fig. 157). Celle-ci se sert d'une bouteille ordinaire, attachée au lit de sonde immé-

diatement au-dessus du plomb P. Elle est descendue fermée par le bouchon 1*. Quand elle est arrêtée à la profondeur désirée, on donne une brusque secousse, elle se débouche, se remplit d’eau et on la remonte vivement.

Il est évident qu’un semblable diposilif ne peut être utilisé que pour des profondeurs très petites. De plus, au remontage, il peut arriver qu’un peu d'eau s'en aille et soit remplacée par celle des couches supérieures. Enfin, au moment du remplissage, l’air contenu dans le flacon barbotte évidemment avec l’eau qui entre et en change la teneur aérienne, ce qui rend les analyses subséquentes assez illusoires.

Pour éviter cet inconvénient, Bunsen a imaginé la disposition que voici (fig. 158). On plonge à l’aide d’une ligne de sonde un ballon rempli d’eau jusque dans la couche liquide que l’on veut examiner; puis, avec un tube de caoutchouc a, on aspire l’eau jusqu’à ce qu’on soit bien sûr qu'on l’a remplacée par l'eau de la couche en observation.

Pour qu’il n’y ait pas de mélange quand on ramène l’appareil, on tourne le robinet b. Le ballon est fermé par une lame de caoutchouc c, fendue pour donner passage au tube a. L'élasticité du caoutchouc est cause que cette fente se referme dès qu’on retire le tube: le ballon est ramené de suite à la surface.

Immédiatement on y adapte le robinet en caoutchouc (fig. 159). Dès qu’on a rempli ce robinet d’eau bouillie, on le ferme par une ligature et on y ajuste le tube b (fig. 160) en partie rempli d’eau. Immédiatement ce tube est mis en rapport avec le tube divisé c par un robinet en caoutchouc d. On penche ensuite tout l’appareil de sorte qu’il entre de l’eau dans la boule b , on porte cette eau à l’ébullition en ouvrant le

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robinet d et en tonnant le robinet a. Dès que l’air atmosphérique a été expulsé et remplacé par de la vapeur d’eau, on ferme le tube en caoutchouc c par la pince figurée ci-contre («g. 161).

Si, après le refroidissement, on ouvre le robinet «, l’eau du ballon se met à bouillir et les gaz qui y étaient dissous se déga-

Fig. 158. — Bouteille de Bunsen.

Fig. 159. — Robinet en caoutchouc de Bunsen.

gent dans le vide supérieur c. On laisse l’ébullition se faire une heure, tous les gaz sont alors dégagés.

En chauffant avec précaution la panse du ballon on dilate assez l’eau pour que le niveau liquide s'élève jusqu’en d. On ferme alors cette ligature ; on enlève le tube e qui contient tous les gaz dissous auparavant dans l’eau : il n’y aura plus qu’à les analyser par les procédés connus.

Nous avons, en collaboration avec le professeur Jolyet, mis en œuvre autrefois un appareil qui permet de prendre l’eau à

une petite profondeur, aussi facilement qu’avec la bouteille de lviel et en évitant lcbarbottage (fig. 162).

Fig. ICO. — Tube à analyse de Bunsen.

Fig. ICI. — Pince à caoutchouc Bunsen.

Fig. 1G2. — Appareil de Jolyet et Regnard pour recueillir l’eau à de faibles profondeurs.

Cet appareil se compose d'une forte pipette ovoïde, à robinets, de 1 litre 1/2 de capacité, laquelle pipette est fixée dans une

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cage métallique lestée par deux lourds saumons de plomb. Les ciels des robinets RR' sont reliées entre elles par une lige articulée T, de manière à former un système de robinets conjugués, s’ouvrant et se fermant simultanément. Un ressort à boudin fixé d'une part à l’articulation de la clef supérieure, et d’autre part à la cage métallique en bas, maintient les robinets dans leur position fermée (cette disposition est représentée sur la figure par le trait continu). I ne traction exercée sur une cordelette fixée à l'articulation d’en haut permet d’amener les robinets dans la position d’ouverture (ligne ponctuée sur la figure). Cela dit, veut-on prendre de l’eau du fond, on remplit la pipette d'un liquide peu dense, non miscible à l'eau (essence de pétrole) et on descend l’appareil, retenu par un cordage, à la profondeur voulue. Tirant alors sur la cordelette, on ouvre les deux robinets delà pipette, qui se remplit d’eau peu à peu par déplacement de l'essence minérale. Quand on juge la pipette remplie, on cesse la traction, le ressort ramène les robinets dans la position fermée. 11 ne reste plus qu'à retirer l’appareil avec sa pipette remplie de l’eau d’une profondeur déterminée.

En se servant d'un appareil plus petit et dont les robinets sont en fer, on peut le remplir de mercure qui s’écoule dans une poche située sous le robinet inférieur, le remplissage est alors opéré d'un coup et sans le moindre barbottage avec l’air puisqu’il n'y en a pas en présence de l’eau. La pipette est alors portée à la pompe à mercure, pour l'analyse, comme nous le dirons plus loin.

Ces trois appareils fonctionnent pour les petites profondeurs, mais ils seraient tout à fait inapplicables aux grandes. C’est pour celles-ci qu'ont été imaginés les dispositifs dont la description va suivre.

Le premier est l’appareil de Meyer (fig. 163). Il peut servir pour des profondeurs moyennes. Il se compose d’un tube de cuivre E attaché par une cordelette à un crochet oscillant C.

Ce tube glisse le long de trois ailettes de cuivre, terminées

en bas par un rebord tronconique supporté par un pied N et percé d’un trou qui est fermé par un robinet R.

Tant que l’appareil est dans la situation représentée par la figure 163, l’eau circule autour des ailettes ; mais dès que la bouteille touche le fond, le pied pose, le crochet C bascule, la cordelette est lâchée, le cylindre E tombe et toute l’eau qui circulait autour des ailettes directrices se trouve emprisonnée. Il suffit de remonter la bouteille et delà mettre en rapport avec l’appareil d'analyse, dans lequel on verse l’eau en ouvrant le robinet II.

La bouteille de Mill est un perfectionnement de celle de Meyer, car elle peut s’ouvrir non seulement au niveau du fond, mais en un point quelconque de la profondeur.

Elle est formée d'un tube de laiton servant d’axe à l’appareil et à travers lequel passe la ligue de sonde ; au-dessous est un disque muni d’un anneau en caoutchouc et une plaque servant à guider la chute du cylindre ; un disque en laiton supportant une feuille de caoutchouc concave se trouve audessus, ainsi qu’un tube avec robinet pour laisser entrer l’air et permettre de vider la bouteille dans l’appareil d’analyse.

Ce n’est plus l’arrivée de l’appareil sur le fond qui produit le de Meyer. teille de Mil!, déclanchement du tube, c’est

un poids messager, qu’on envoie du bord, le long de la corde.

Fig. 1G3. — Bouteille

Fig. 1G4. — Bouteille de Mill.

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L'emprisonnement de l’eau se fait donc au point que l’on choisit d’avance. 3

A bord du Challenger on s’est surtout servi de la bouteille de Buchanan

(fis- 165)-

Elle est composée d'un gros tube II L

Fig. 1G5. — Bouteille

— Bouteille-sonde du Challenger.

de Buchanan.

de cuivre D terminé en haut et en bas par un très fort robinet R,

U'. Ces robinets sont conjugués par une tige L, si bien qu ils s’ouvrent et se referment ensemble et en même temps. Sur la barre L se trouve fixée une planchette P, qui peut se relever ou rester horizontale comme elle est représentée.

La bouteille étant fixée au fil de sonde, on la descend ; la planchette P se relève, les deux robinets R, R' sont ouverts et l’eau circule dans leur intérieur et dans la bouteille. Quand on est arrivé au point voulu, on remonte la bouteille : ce seul mouvement met la planchette P horizontale : la résistance de l’eau l'abaisse et les robinets se tournent, emprisonnant l’eau de la région même où ils se sont fermés.

En r se trouve un petit robinet qu'on laisse ouvert, au-dessus se trouve un clapet à ressort qui se soulève quand l'eau se dilate en se décomprimant ou en s’échauffant : ce robinet sert en outre à mettre la bouteille en rapport avec l’appareil d'analyses.

C’est encore sur le Challenger qu’on s’est servi d’une bouteille qui était en même temps un sondeur (fig. 166).

Elle était formée d'un tube C, C ' muni de d'Eikmann. deux clapets s ouvrant dans Je meme sens, qui restaient ouverts quand la bouteille descendait, qui se refermaient dès qu elle remontait

Au-dessous se trouvait un long tube destiné à s’enfoncer dans la vase et à en ramener un cylindre que retenait un petit clapet conique N. Autour de la bouteille se trouvait un fort cylindre de plomb II, attaché par une cordelette à un crochet oscillant. Quand l’appareil arrivait au fond, il prenait de la vase, les clapets emprisonnaient de l'eau, le cylindre de plomb se décrochait et l’appareil était ensuite remonté. On avait, du même coup, la profondeur, l’eau et un échantillon du sol.

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La bouteille d’Elkmann permet de recueillir l’eau et d’en prendre la température (fig. 167).

C’est elle qui a servi à Nordenskiold. Elle est formée d'un Inbe de laiton maintenu relevé par un crochet. Ce cylindre peut monter ou descendre le long de trois guides. Quand il tombe il se fixe sur un plateau inférieur dans une rainure

Fig. 1G8. — Bouteille de Sigsbee.

pleine de suif. Son ouverture supérieure s’adapte du même coup autour d’un disque que porte une tige centrale. L’eau se trouve donc enfermée par le haut et par le bas d’un seul coup. Tant que l’appareil descend, cette descente même maintient Je lubc relevé ; mais dès qu’il remonte il s’abaisse et la bouteille se trouve fermée. Les pattes situées au-dessous d’elle la protègent dans les cas où elle touche le sol. Pour que l'eau contenue conserve sa température, tout l’appareil est entouré d’une

épaisse feuille de gutta très mauvaise conductrice de la température.

Sigsbee a fait aussi une bouteille où il utilise un principe que nous avons déjà vu appliquer plusieurs fois. Sa bouteille se ferme au moyen d’hélices qui ne se mettent en mouvement qu’au remontage.

Elle est composée (fig. 1G8) d'un cylindre de cuivre fermé par deux clapets que la pression de l’eau tient ouverts pendant la descente : quand on commence à remonter, les ailettes se mettent à tourner, elles font alors mouvoir la vis qui traverse toute la bouteille et sur laquelle sont fixés les deux clapets : elle les ferme et môme les serre vigoureusement sur les bords du tube de cuivre. L’appareil est adapté par des ressorts sur la ligne de sonde, et on peut le joindre à des thermomètres et autres instruments immergés.

C’est aussi par des ailettes que Wille fait fonctionner la bouteille de son invention qui est représentée figure 169. Elle a la forme d’une spirale de cuivre ouverte à ses deux bouts. Au-dessus du tube spiral et à ses deux extrémités se trouvent deux clapets qui, normalement, sont relevés. Quand la bouteille descend, l’eau pénètre dans le tube spiral et s’y renouvelle au fur et à mesure de la chute. Mais dès qu’on relève la sonde, deux hélices se mettent à tourner et viennent serrer les clapets sur les bouts du tube spiral. L’eau se trouve dès lors emprisonnée. A l’une des extrémités de la spirale se trouve un index de verre. En arrivant à bord on regarde dans cet index avant de rien ouvrir; il est évident que s'il y a dans l’eau quelques bulles d’air dégagées, on les y apercevra. Or, dans les expéditions du Vôringen on n'a jamais pu en voir la moindre trace.

La dernière bouteille à eau qui ait été utilisée dans les grandes expéditions est celle du Travailleur ; elle a été imaginée par MM. Richard et Villegente. Elle est composée d'un fort tube de bronze T, terminé à ses deux extrémités par un tronc de cône, au-dessus duquel se trouve un robinet à long levier G. Quand le robinet est ouvert, sa clef presse sur une tige intérieure, à

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laquelle est fixée une soupape en caoutchouc qui ferme l'ouverture d’unecloison située au-dessous du robinet; la soupape se trouve dès lors ouverte et permet à l’eau d’entrer. Quand le ro-

binet est fermé, la tige se trouve libre et elle obéit à un ressort qui ferme la soupape.

Pour employer cet appareil, on l’attache à la ligne desonde, les deux robinets étant ouverts et leurs grands leviers perpendiculaires à l’axe. Pendant la descente, l’eau circule librement à travers le tube, comme dans les appareils précédents ; quand on est arrivé au point voulu, on envoie du bord un anneau de fonte qui glisse le long du fil de sonde et qui, arrivé à la bouteille, rabat subitement les deux leviers, ferme les robinets et dégage les deux soupapes qui des lors résistent vivement à toute expansion possible des gaz qui se dégageraient de l’eau. Cette expansion de gaz n’aurait en effet pour résultat que d’appliquer

plus énergiquement les soupapes contre les orifices. Or M. A. ÎM i lue Edwards a raconté maintes fois que quand on ouvrait les bouteilles ainsi fermées, revenant des grands fonds, l'eau en jaillissait à plus de 1 mètre de hauteur et qu’elle moussait à la façon du champagne. Voilà qui est bien différent de ce que disent tous ceux qui ont recueilli l’eau des profondeurs et particulièrement les expérimentateurs du Vôringen , lesquels, nous venons de le voir, déclarent n’avoir jamais vu la plus petite bulle gazeuse dans l’eau qu’ils observaient. Cela ne tiendrait-il pas à ce que la bouteille du Talisman est la seule qui ferme exactement et à ce que, dans les autres, des gaz, se dégageant sous haute pression, auraient pu facilement vaincre des clapets serrés par de petites hélices.

On ne se fera sur ce point de conviction définitive que dans de prochaines expéditions. J’ai pensé, pour ma part, qu'il y aurait peut-être lieu d’ajouter une nouvelle bouteille à toutes celles qui ont déjà été décrites jusqu’à présent et cela parce qu'elle en diffère d’une façon radicale, comme principe et comme résultats. Je ne suis pas très rassuré, en effet, sur la qualité de l'eau que peuvent contenir ces bouteilles ouvertes par les deux bouts, dans lesquelles le liquide est censé se renouveler par le simple fait de la descente. Il peut fort bien ne se renouveler qu'incomplètement et l'eau que l’on ramène des grands fonds pourrait bien être, en partie, de l'eau qu’on y a menée de la surface. Ensuite tous ces robinets peuvent bien tenir quelques atmosphères. Mais si la pression des gaz se dégageant est très grande, il est certain qu'ils les laisseront fuir. Je propose donc l’appareil dont je vais maintenant vous donner la description.

Entre deux forts plateaux de bronze, se trouvent fixés deux ballons de caoutchouc (lig. 171). L'un P est en caoutchouc très épais et quand on l’écrase il reprend vivement sa forme. L'autre P' est au contraire très mince, s’écrase facilement et ne revient pas sur lui-même. Le ballon P se termine à sa partie inférieure par un gros robinet R dont la clef est mue par le grand levier L. Le petit ballon P' est terminé par un robinet IP, de plus les deux