Évaporation de l’eau par les feuilles
ÉVAPORATION DE L’EAU
PAR LES FEUILLES.
En mesurant exactement la quantité d’eau qu’il faut employer pour maintenir constamment une plante dans de bonnes conditions d’humidité on arrive à se rendre compte des quantités énormes de liquide qu’elle évapore. Cette méthode a été employée depuis bien des années par les physiologistes, puisque les premières expériences qui l’ont utilisée remontent au dix-septième siècle et sont dues au docteur Woodward.
Toutefois ce procédé de mesure est grossier, car bien qu’on place sur les pots en expérience des plaques métalliques qui recouvrent complètement la terre, on ne réussit pas à empêcher une certaine évaporation due à la surface du sol, de telle sorte qu’on ne peut pas affirmer que toute l’eau employée à l’arrosage ait traversé la plante ; le procédé que j’ai employé dans les recherches que j’ai entreprises sur ce sujet à l’École de Grignon, il y a quelques années, et qui est analogue à celui qu’avait imaginé le naturaliste français Guettard cent ans auparavant, est plus précis ; au lieu de mesurer l’eau d’arrosage, je recueille directement l’eau évaporée ; la disposition que j’ai adoptée est très-simple. Elle consiste à fixer la feuille en expérience dans un petit tube d’essai ordinaire, à l’aide d’un bouchon fendu qui pince la feuille sans la déchirer ; le tube est soutenu par un support, de façon à maintenir la feuille dans sa position normale (fig. 1).
Quand l’appareil ainsi disposé est placé au soleil, ou ne tarde pas à voir l’eau ruisseler sur les parois du tube, elle augmente peu à peu et dans l’espace d’une heure on recueille une quantité d’eau notable, qui atteint souvent le poids de la feuille en expérience et parfois le dépasse du double, ainsi que le montrent les nombres suivants.
Le 8 juin 1869 une feuille de blé pesant 2gr,410 a donné en une heure au soleil 2gr,015 d’eau, c’est 88,2 d’eau pour 100 de feuilles ; le 2 juin une feuille de seigle pesant sr 0gr,053 a donné 0gr,055 d’eau ou un peu plus que son poids. Le 6 juillet 1870, après une sécheresse prolongée, le soleil étant éclatant, 100 de jeunes feuilles d’orge donnaient respectivement 133 et 120 d’eau ; le 7 juillet on opéra sur du maïs, on obtint en une heure, de 100 feuilles, 229, 187, 179 et 178 d’eau : ce sont les nombres les plus forts qu’on ait trouvés.
Pour obtenir des feuilles une quantité d’eau aussi considérable, il faut qu’elles soient exposées au soleil, si elles sont seulement soumises à la lumière diffuse, l’évaporation diminue considérablement, enfin elle cesse presque absolument dans l’obscurité, on en jugera par les nombres suivants toujours rapportés à 100 de feuilles, obtenus à l’aide de feuilles de blé. Une feuille exposée au soleil a donné en une heure 88,2 d’eau, à la lumière diffuse 17,7, et à l’obscurité 1,1.
Avec de l’orge, on a trouvé pour la feuille au soleil 74,2 d’eau ; 18,0 pour la feuille simplement soumise à la lumière diffuse et enfin 2,3 pour la feuille maintenue à l’obscurité.
Ces expériences sont très-faciles à répéter, elles sont à la portée de toutes les personnes qui s’intéressent à l’histoire naturelle, il suffit d’introduire une feuille dans un flacon en verre blanc et de la maintenir avec un bouchon coupé, pour reconnaître combien sont différentes les quantités d’eau exposées au soleil ou dans une chambre obscure.
Il paraît difficile de ne pas admettre d’après les résultats précédents que la lumière a sur l’accomplissement du phénomène une influence décisive, toutefois pour s’en assurer complètement, pour qu’on ne pût pas attribuer à un simple échauffement de l’atmosphère du tube la transpiration abondante obtenue, on maintint les feuilles pendant toute la durée de l’exposition au soleil à une basse température soit en plaçant le tube qui les contenait dans un manchon constamment parcouru par un courant d’eau froide, ainsi que le représente la figure 2 ; soit encore en substituant à l’eau de la glace pilée qu’on renouvelait à mesure qu’elle entrait en fusion. En opérant ainsi on reconnut qu’une feuille de blé pesant 0gr,182 donna 0gr,171 d’eau en une heure quand elle fut maintenue au soleil, et seulement 0gr,003 dans l’obscurité, l’eau du manchon était restée pendant toute la durée de l’expérience à 15 degrés ; à la température de 4° obtenue à l’aide de la glace on obtint en une heure au soleil pour 100 de feuilles, 108 d’eau.
Il est donc évident que c’est la chaleur lumineuse qui détermine le phénomène d’évaporation comme elle détermine la décomposition de l’acide carbonique par les feuilles, et il était curieux de voir si en poursuivant la comparaison on arriverait à reconnaître que les rayons lumineux efficaces pour déterminer la décomposition de l’acide carbonique le sont aussi pour favoriser l’évaporation.
On sait que les rayons les plus éclatants, les rayons jaunes et rouges sont ceux qui agissent avec le plus d’énergie sur les feuilles pour déterminer la décomposition de l’acide carbonique.
On observe encore des résultats analogues en opérant à l’aide des rayons solaires séparés au moyen d’un prisme de verre. L’expérience était disposée comme l’indique la figure 4. Les rayons réfléchis dans une direction constante à l’aide de l’héliostat qu’on aperçoit au travers de la fenêtre entr’ouverte, arrivaient au fond d’une pièce sombre[2], tombaient sur un prisme et se divisaient en un spectre bien étalé, un des tubes en expérience était maintenu dans la lumière rouge orangée, tandis que l’autre restait dans la lumière verte et bleue ; les résultats furent dans le même sens que les précédents, c’est-à-dire qu’on obtint plus d’eau évaporée dans la lumière jaune que dans la bleue, mais les quantités d’eau recueillies furent très-faibles, parce que la lumière était très-affaiblie par sa réflexion sur le miroir de l’héliostat et par son passage au travers du prisme.
Quoi qu’il en soit, le résultat était acquis, les rayons efficaces, pour déterminer la décomposition de l’acide carbonique, sont aussi ceux qui favorisent l’évaporation de l’eau par les feuilles, et deux des phénomènes les plus importants de la vie végétale paraissent avoir entre eux une liaison dont la nature est encore inconnue.
Ce phénomène d’évaporation joue en effet un rôle capital dans le transport des principes immédiats d’un point du végétal à l’autre. Prenons un exemple simple et que chacun pourra suivre sans difficultés. Au mois de juillet, quand le blé, l’avoine ou l’orge commencent à mûrir, on voit jaunir les vieilles feuilles du bas, tandis que les plus jeunes, fixées à la partie supérieure de la tige, sont encore vertes et en pleine végétation. Si on examine ces vieilles feuilles jaunies, on reconnaît qu’elles ne renferment plus ni glucose, ni sucre, ni amidon, ni matières albuminoïdes ; tous les principes que l’analyse y décelait un mois auparavant ont disparu, ils se sont acheminés vers les feuilles supérieures qui les recueillent, jusqu’au moment où, la graine commençant à se former, ils quittent encore les feuilles supérieures entraînant ceux que ces feuilles supérieures ont elles-mêmes élaborés ; une accumulation s’opère dans la graine, qui devient le réceptacle de tous les principes immédiats que la plante a formés pendant la durée de la végétation. Ce transport des principes immédiats des feuilles du bas, vers les feuilles supérieures, est dû au phénomène l’évaporation qui vient d’être décrit. Il est facile de reconnaître, en effet, que les jeunes feuilles évaporent beaucoup plus d’eau que les vieilles, et de plus, comme on démontre aisément que les matières dissoutes dans un liquide sont entraînées avec lui vers les parties d’un appareil où l’évaporation est la plus active, on en conclut que le transport des principes immédiats qui se produit pendant la maturation des plantes est déterminé par le mouvement de l’eau des vieilles feuilles vers les jeunes. Comme, enfin il a été démontré plus haut que l’évaporation est due à l’intensité lumineuse, on voit que la lumière exerce, sur les phénomènes de la végétation, une importance capitale et que deux années chaudes peuvent être inégalement favorables à la végétation, si elles sont inégalement lumineuses.
Mon excellent ami, M. le baron Thénard, m’a cité un proverbe bourguignon qui justifie les conclusions précédentes : « La bise, disent les vignerons, est la mère nourricière des coteaux » Or, la bise est le vent du nord-est, vent froid mais sec, qui chasse les nuages et laisse, à la lumière, tout son éclat ! C’est encore à lui que je dois l’observation suivante :
En 1865, la Bourgogne fit du vin d’excellente qualité, en 1866 il était à peine potable ; en relevant les indications thermométriques on trouva que les deux années ont été aussi chaudes l’une que l’autre, mais l’une a été humide, le ciel était couvert, tandis qu’en 1865 le soleil était éclatant.
L’importance de la lumière, dans les phénomènes de la végétation, n’avait pas au reste échappé à un des esprits les plus distingués de ce siècle, A. de Humboldt, qui, dans le Cosmos écrivait, il y a déjà longtemps : « Si là où les myrtes croissent en pleine terre (Salcombe, sur les côtes de Devonshire ; Cherbourg, sur celles de Normandie), et où le sol ne se couvre jamais en hiver, d’une neige persistante, les températures d’été et d’automne suffisent à peine pour porter les pommes à maturité ; si la vigne, pour donner un vin potable, fuit les îles et presque toutes les côtes, même les côtes occidentales, ce n’est pas seulement à cause de la température qui règne en été sur le littoral ; la raison de ces phénomènes est ailleurs que dans les indications fournies par nos thermomètres, lorsqu’ils sont suspendus à l’ombre. Il faut la chercher dans l’influence, de la lumière directe, dont on n’a guère tenu compte jusqu’ici, bien qu’elle se manifeste dans une foule de phénomènes. Il existe, à cet égard, une différence capitale entre, la lumière qui a traversé un ciel serein et celle qui a été affaiblie et dispersée en tout sens par un ciel nébuleux. »
Nous avons vu dans les pages précédentes que la quantité d’eau, évaporée par les feuilles, était considérable ; essayons d’en déduire l’évaporation d’une surface cultivée, nous pourrons en tirer peut-être quelques conclusions importantes sur les quantités d’eau qu’elle devra recevoir pour que les plantes y prospèrent.
Nous avons trouvé à Grignon, où ont été faites toutes les expériences citées dans cet article, que dans un champ de maïs médiocrement garni, on comptait 30 pieds par mètre carré ; le poids des feuilles, le 9 juillet, était environ de 242 gr. par mètre carré. Ces feuilles, par une journée claire, donnaient au minimum 150 pour 100 d’eau en une heure, ou en dix heures 1 500 d’eau pour 100 de feuilles. Les 242 grammes de feuilles devaient donc donner 3 630 grammes d’eau.
Ainsi, en une journée de dix heures, un mètre carré jetait dans l’air plus de trois kilogrammes d’eau, un hectare en donnait donc 30 tonnes ; ce chiffre peut paraître énorme, il n’est pas très-éloigné cependant de celui qui a été calculé, il y a plus d’un siècle, par le célèbre naturaliste anglais Hales, qui estimait qu’un hectare planté en choux, émettrait, en une journée, 20 mètres cubes d’eau ; enfin, le botaniste Schleiden a déterminé, au moyen de pesées directes, la quantité d’eau évaporée par un mélange d’avoine et de trèfle, semé dans une caisse de tôle remplie de terre. Il l’avait trouvé égale à 3 284 000 kil. par hectare, du 12 avril au 19 août. En comptant 129 jours pour cette période, on trouve 25 tonnes par jour, nombre peu différent de celui que nous avons donné plus haut.
Ces quantités sont celles que consomme la culture ordinaire, mais si nous passons à la culture maraîchère infiniment plus intensive que celles dont il vient d’être question, nous trouvons, pour les quantités d’eau d’arrosage, des nombres infiniment plus élevés ; on estime que les maraîchers de Paris versent par an, sur leurs terrains richement fumés, une hauteur d’eau de 4 mètres ; en admettant que la culture dure 250 jours, car en hiver elle est presque arrêtée, on trouve que l’hectare reçoit journellement 160 mètres cubes d’eau ; on sait combien sont productives les cultures ainsi largement approvisionnées d’eau et d’engrais, elles élèvent le rendement brut de l’hectare à 2 000 ou 3 000 fr., au lieu de la laisser, comme la grande culture à 500 ou 600 fr.
- ↑ Voyez, pour plus de détails, mon Cours de chimie agricole (Hachette et Cie, 1873), d’où j’extrais les gravures jointes à cet article.
- ↑ Pendant l’expérience les rayons pénétraient dans la pièce au travers d’un orifice percé dans un volet ; on a représenté dans la figure la fenêtre ouverte pour laisser voir l’héliostat.