Biology · Livre 1 · Grades 1–9

Biologie du primaire et du collège

Biologie du primaire et du collège · Grades 1–9

40Les plantes sont des producteurs

Pèse un pot arrosé, plantes-y un gland, et reviens des années plus tard peser le jeune chêne : des kilogrammes de bois, d’écorce, de feuilles et de racines — alors que la terre du pot n’a presque pas perdu un gramme (Exemple 22.7 a le premier lancé cette surprise). Des kilogrammes d’arbre, faits de quoi ? Ce chapitre cloue la réponse — et nomme le métier unique des plantes.

40.1 Matière minérale et matière organique

Définition 40.1 (Matière minérale et matière organique)

Pour un biologiste, la matière est de deux sortes :

  • la matière minérale : la matière du monde non vivant — l’eau, les gaz de l’air, la roche, les sels minéraux dissous de Proposition 22.3 ;
  • la matière organique : la matière fabriquée par les êtres vivants et qui compose leur corps — bois, feuille, muscle, graisse, sucre, laine. Elle brûle, elle pourrit, et on peut toujours en retrouver le fabricant vivant.

Exemple 40.2 (Trier le contenu d’une poche)

Sortis d’une poche de manteau après une promenade : un caillou — minéral ; une noisette — organique (un noisetier l’a faite) ; un bouton en plastique — organique par son origine, aussi étrange que cela paraisse (les plastiques sont tirés du pétrole, restes transformés d’êtres vivants très anciens) ; une goutte de pluie — minérale ; un gant de laine — organique (un mouton a fait la laine).

40.2 Le métier des producteurs

Proposition 40.3 (Les plantes produisent de la matière organique à partir de matière minérale)

Une plante verte, à qui l’on ne donne que des ingrédients minéraux — de l’eau et des sels dissous venus du sol, un gaz pris à l’air — et l’énergie de la lumière, fabrique de la matière organique : son propre sucre, et à partir de lui du bois, des feuilles et des racines. Cette fabrication est le métier que Proposition 22.6 promettait d’expliquer : les plantes sont des producteurs — les seuls fabricants de matière organique neuve à partir de fournitures purement minérales. La substance verte des feuilles est la machinerie qui capte la lumière ; la fabrication se passe dans la feuille, de jour.

Démonstration. Admis à ce niveau. ∎

Le métier des producteurs : des entrées minérales et de la lumière d’un côté, de la matière organique de l’autre. Seules les plantes vertes (et leurs parentes vertes) mènent cette fabrication.
Le métier des producteurs : des entrées minérales et de la lumière d’un côté, de la matière organique de l’autre. Seules les plantes vertes (et leurs parentes vertes) mènent cette fabrication.

Exemple 40.4 (Les preuves, rassemblées)

Trois observations antérieures s’emboîtent maintenant. Le pot pesé : les kilogrammes du chêne ne venaient pas du sol — ils venaient surtout de l’air et de l’eau. Le prisonnier pâle de Exemple 22.4 : pas de lumière, pas de fabrication — la plante meurt de faim dans le noir avec un garde-manger minéral bien rempli. La menthe privée de minéraux de Exercice 22.11 : les sels sont nécessaires — mais en petites quantités, pas comme masse. La masse vient de l’air et de l’eau, l’énergie de la lumière, l’assaisonnement du sol.

Remarque 40.5 (L’échange de gaz, dans les deux sens)

Le gaz de l’air que la feuille absorbe est le dioxyde de carbone — le gaz même que tout être qui respire expire (Proposition 26.5) ; et la fabrication rejette du dioxygène dans l’air — le gaz même dont tout être qui respire a besoin. Les plantes respirent aussi, jour et nuit, comme tous les êtres vivants ; mais de jour, la fabrication d’une feuille au travail dépasse de loin sa respiration. L’air respirable du monde est un sous-produit des producteurs — une dette de plus que tout animal a envers le vert.

40.3 Les producteurs nourrissent tout le monde — et font des réserves pour eux

Démonstration. Admis à ce niveau. ∎

Exemple 40.7 (Le garde-manger de la plante)

Ce qu’une plante fabrique au-delà des besoins du jour, elle le stocke en réserves organiques : le tubercule de pomme de terre et le bulbe de tulipe (Exemple 24.7), les moitiés épaisses du haricot (Définition 9.1), la grosse racine de la carotte (Exercice 3.10), le sucre de la betterave. Chacune est de la lumière d’été, mise en banque sous forme de matière — et chacune est exactement ce que récoltent les agriculteurs, et les mangeurs.

Méthode 40.8 (Remonter de n’importe quel aliment à sa feuille)

Prends n’importe quel aliment sur la table :

  1. si c’est de la matière végétale — le blé du pain, la pomme de terre, la pomme — c’est directement la fabrication d’un producteur : nomme la plante et son organe de réserve ;
  2. si c’est de la matière animale — fromage, œuf, jambon — descends la chaîne : qu’a mangé l’animal ? et le fabricant de cette nourriture ? continue jusqu’à la plante ;
  3. écris la chaîne avec des flèches (Définition 19.1) ;
  4. conclusion, toujours la même : la piste se termine dans une feuille, dans la lumière.

40.4 Exercices

Exercice 40.3 ★

Range en minéral ou organique : la rosée, une coquille d’escargot, la cire d’abeille, le granite, l’huile de cuisine, le sel de mer.

Solution

Solution de Exercice 40.3.

Minéral : la rosée, le granite, le sel de mer. Organique : la cire d’abeille, l’huile de cuisine — et la coquille d’escargot est l’ouvrage de l’escargot, bâtie d’une substance minérale que l’animal a déposée : fabriquée par un être vivant, à partir de fournitures minérales. (Les deux réponses valent, avec ce raisonnement.)

Exercice 40.4 ★

D’où venaient surtout les kilogrammes du chêne, si ce n’est presque pas du sol ?

Solution

Solution de Exercice 40.4.

Surtout de l’air et de l’eau — le gaz pris à l’air et l’eau bue par les racines — assemblés dans les feuilles avec l’énergie de la lumière ; le sol n’a fourni que de petites quantités de sels minéraux.

Exercice 40.5 ★

Quel gaz la feuille au travail prend-elle à l’air, et lequel rejette-t-elle ? Qui expire le premier et a besoin du second ?

Solution

Solution de Exercice 40.5.

Elle prend du dioxyde de carbone et rejette du dioxygène. Tout être vivant qui respire expire le premier et a besoin du second — nous compris.

Exercice 40.6 ★

Nomme quatre organes de réserve des plantes et ce que chacun stocke, d’après Exemple 40.7.

Solution

Solution de Exercice 40.6.

Le tubercule de pomme de terre et le bulbe de tulipe (réserves souterraines), les moitiés épaisses du haricot (la réserve de la graine), la grosse racine de la carotte, la betterave gorgée de sucre — autant de réserves organiques mises en banque à partir de la fabrication de l’été.

Exercice 40.7 ★★

Pourquoi la plante du placard sombre meurt-elle de faim avec un garde-manger de sels minéraux bien rempli ? Quelle entrée n’a aucun remplaçant ?

Solution

Solution de Exercice 40.7.

Parce que la fabrication marche à la lumière : sans lumière, pas d’énergie pour bâtir de la matière organique, quels que soient les minéraux qui attendent dans le sol. La lumière est la seule entrée sans remplaçant — les sels sont l’assaisonnement, pas le carburant.

Exercice 40.8 ★★

Pourquoi aucun animal ne peut-il être le premier maillon d’une chaîne alimentaire ? Réponds avec la distinction entre producteurs et consommateurs.

Solution

Solution de Exercice 40.8.

Parce que le premier maillon d’une chaîne doit apporter de la matière organique neuve au monde vivant, et que les animaux sont des consommateurs : ils ne peuvent que transformer une matière organique déjà fabriquée par quelqu’un d’autre. Seuls les producteurs la fabriquent à partir de fournitures minérales — le premier maillon est donc toujours vert.

Exercice 40.9 ★★

Applique Méthode 40.8 à un sandwich au fromage : pain, beurre, fromage — trois pistes vers trois feuilles.

Solution

Solution de Exercice 40.9.

Pain : le blé — les graines du blé ; la piste finit dans la feuille de blé. Beurre : la crème — le lait — la vache — l’herbe ; la piste finit dans la feuille d’herbe. Fromage : le lait — la vache — l’herbe encore. Trois aliments, trois (ou deux) feuilles, toutes dans la lumière.

Exercice 40.10 ★★

« Le compost nourrit la plante comme le foin nourrit une vache. » Corrige la phrase avec précision, en te servant de Remarque 22.5 et des définitions de ce chapitre — qu’apporte réellement le compost, et que la plante fabrique-t-elle elle-même ?

Solution

Solution de Exercice 40.10.

Le foin est la nourriture de la vache — de la matière organique qu’elle transforme en son corps. Le compost n’est pas la nourriture de la plante : il réapprovisionne en sels minéraux le sol à mesure qu’il se décompose. La plante fabrique ensuite sa propre matière organique à partir de ces minéraux, de l’air, de l’eau et de la lumière. La vache prend des repas ; la plante les fabrique.

Exercice 40.11 ★★

Un aquarium fermé, éclairé, avec des plantes aquatiques et des poissons peut tenir des mois ; un aquarium fermé et sombre échoue en quelques jours. Sers-toi de Remarque 40.5 pour expliquer les deux résultats.

Solution

Solution de Exercice 40.11.

À la lumière, la fabrication diurne des plantes rejette du dioxygène et absorbe du dioxyde de carbone, ce qui équilibre la respiration des poissons — l’échange de gaz marche dans les deux sens et le bocal boucle. Dans le noir, la fabrication s’arrête tandis que chaque habitant (les plantes comprises) continue de respirer : le dioxygène s’épuise, le dioxyde de carbone s’accumule, et le monde fermé étouffe.

Exercice 40.12 ★★★

Une vieille expérience : un plant de saule cultivé cinq ans dans un bac a gagné plusieurs kilogrammes ; la terre séchée du bac n’a perdu que quelques grammes. L’expérimentateur en a conclu que « l’arbre était fait d’eau seule ». Quelle part de sa conclusion était juste, laquelle incomplète — et quelle seconde entrée minérale, inconnue de lui, un biologiste d’aujourd’hui ajouterait-il ?

Solution

Solution de Exercice 40.12.

Juste : la matière de l’arbre ne venait pas du sol — sa pesée l’a prouvé pour toujours. Incomplet : l’eau n’était qu’un des ingrédients en masse ; il ne pouvait pas connaître le gaz pris à l’air, qui fournit une bonne part de la substance du bois. L’ajout moderne : le dioxyde de carbone de l’air (plus les petites quantités de sels minéraux du sol) — l’eau et l’air ensemble, assemblés par la lumière.

40.5 Problème : l’année du maraîcher

Problème 40.1

Problème du week-end — lumière, feuilles et comptabilité d’un jardin potager

Un maraîcher cultive des pommes de terre, des carottes, des haricots et des laitues, et tient un registre précis de ce qui entre et de ce qui sort.

Partie I — L’énigme du registre.

  1. Le jardin donne deux tonnes de légumes par an ; le maraîcher n’y épand que des sacs de compost. Pèse l’énigme : d’où viennent les tonnes, si ce n’est des sacs ? (Réponds avec le métier des producteurs.)
  2. Classe la récolte : la pomme de terre, la carotte, la graine de haricot, la feuille de laitue — nomme le rôle de chacune pour la plante (organe de réserve, organe de travail, réserve de la graine).
  3. Le maraîcher dit : « mon vrai fournisseur livre à la lumière du jour ». Traduis cela dans les termes de Proposition 40.3.
  4. Pourquoi le maraîcher a-t-il quand même besoin du compost, si ce n’est pas pour les tonnes ? (Souviens-toi de la menthe dans le sable.)

Partie II — Lire les saisons.

  1. Les laitues de juin, ombragées une semaine sous une toile d’essai, en ressortent pâles et étirées. Nomme l’expérience que cela reproduit, et l’entrée qu’elle a supprimée.
  2. Les rangs de pommes de terre sont buttés et leurs fanes généreuses louées : « belles fanes, beaux tubercules ». Explique le dicton — quel est le lien entre des feuilles au travail au-dessus et des réserves qui gonflent en dessous ?
  3. La sécheresse d’août arrête la croissance alors que le soleil éclate. Quelle entrée minérale a fait défaut, et pourquoi la lumière ne peut-elle pas la remplacer ?
  4. En septembre, le maraîcher coupe et emporte les pieds de haricot mais enfouit leurs racines. Un voisin appelle cela du gaspillage. Défends la pratique avec les définitions de la matière — qu’est-ce qui est rendu au sol, et pour qui ?

Partie III — Au-delà du jardin.

  1. Le cochon du maraîcher mange les petites pommes de terre ; la famille mange le cochon. Écris la chaîne, et dis où sa matière organique a été fabriquée à l’origine.
  2. Une cliente affirme que sa salade, c’est « surtout du soleil ». Vérifie l’affirmation : énumère les ingrédients réels de la feuille de laitue et le rôle exact du soleil.
  3. Le gel tue les dernières laitues dans la nuit ; elles pourrissent sur place en novembre. Leur matière organique ne disparaît pas. Anticipe Chapitre 42 : qui la prend, et vers quel état ?
  4. Résume le jardin en une phrase contenant : producteurs, matière minérale, matière organique, lumière.
Solution

Solution de Problème 40.1.

1. Les tonnes sont de la matière organique fabriquée par les plantes elles-mêmes à partir de fournitures minérales — l’eau, le dioxyde de carbone de l’air, les sels du sol — avec la lumière pour énergie. Les sacs réapprovisionnent les minéraux ; l’air et la pluie livrent la masse ; les feuilles font la fabrication.

2. Pomme de terre : organe de réserve souterrain (un tubercule). Carotte : racine de réserve. Graine de haricot : la réserve de la graine, garnie pour la plante suivante. Feuille de laitue : l’organe de travail lui-même — l’atelier qui capte la lumière, mangé frais.

3. Le vrai fournisseur est la lumière : chaque gramme de récolte a été bâti avec son énergie, de jour, dans les feuilles.

4. Pour les sels minéraux : les récoltes les emportent, et sans réapprovisionnement les plantes en manqueraient comme la menthe dans le sable — faibles en masse, indispensables en fonction.

5. L’expérience du placard sombre (le prisonnier pâle) : la toile a supprimé la lumière, et une semaine suffit déjà à le montrer — pâles, étirées, la fabrication faible.

6. Les tubercules sont remplis par les fanes : les feuilles fabriquent du sucre de jour, et le surplus est acheminé vers le bas et mis en banque dans les tubercules qui gonflent. Des feuilles généreuses au travail veulent dire un gros surplus — belles fanes, beaux tubercules.

7. L’eau. La fabrication a besoin de toutes ses entrées à la fois : la lumière fournit de l’énergie, pas de la substance — les racines au sec, il n’y a rien avec quoi bâtir, si éclatant que soit le ciel.

8. Les racines enfouies sont de la matière organique rendue au sol : en se décomposant, elles libéreront leurs minéraux pour les cultures à venir — la règle du retour de Proposition 35.5, payée en matière végétale. Le gaspillage serait de les brûler.

9. Pied de pomme de terre →\rightarrow cochon →\rightarrow la famille. Toute sa matière organique a d’abord été fabriquée dans les feuilles du pied de pomme de terre — le cochon et la famille n’ont fait que la transformer.

10. Ingrédients : eau et sels minéraux du sol, dioxyde de carbone de l’air — assemblés en matière de feuille. Rôle exact du soleil : l’énergie, pas la substance. Sa salade, c’est de l’eau, de l’air et de la terre, bâtis par la lumière du soleil — crédit poétique mérité, liste d’ingrédients fausse.

11. Les décomposeurs — la vie du sol, des vers et des cloportes jusqu’aux êtres vivants trop petits pour être vus — se nourrissent des feuilles mortes et décomposent leur matière organique jusqu’à la ramener vers la matière minérale, en réapprovisionnant le sol où puiseront les cultures suivantes.

12. Par exemple : « Les producteurs du jardin bâtissent de la matière organique — la récolte — à partir de matière minérale venue du sol, de l’eau et de l’air, en se servant de la lumière comme énergie. »

Termes définis dans ce chapitre

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