cycles biosphériques (suite)

L’air contient de la vapeur d’eau, et la quantité en varie suivant le climat (100 p. 100 d’humidité relative correspondant à la quantité d’eau contenue dans l’air humide d’un brouillard débutant) : l’air des déserts chauds en est très pauvre. La vapeur peut suffire à un certain nombre de petits animaux et de plantes qui se contentent de la rosée et des brumes (Lichens, Tillandsia usneoides).

L’eau des océans, et aussi des rivières et des lacs, s’évapore sous l’action du Soleil ; cette vapeur forme des nuages, qui se condensent sous forme de pluie, et fait ainsi retour aux rivières, aux lacs et aux océans. Mais une partie de cette eau, douce ou salée suivant les organismes, est prélevée par le monde vivant, végétal et animal, et transite par eux avant d’être rejetée de nouveau sous forme de déchets (transpiration, urine...). La masse d’eau qui traverse les organismes vivants est considérable : sur 100 g d’eau absorbée, 1 g restera dans la plante et 99 seront rejetés par transpiration ; 300 à 500 g d’eau transitent par la plante pendant qu’est élaboré 1 g de matière sèche ; en période sèche, la croissance ralentit mais nécessite une moins grande masse d’eau (les Cactacées, équipées pour garder leur eau, sont dans ce cas).

Cette eau indispensable à la vie doit posséder un certain nombre de qualités et en particulier être indemne de toxiques. L’eau prend en solution un nombre considérable de substances qui lui sont offertes ; certaines, naturelles, peuvent servir d’aliments à la plante (tels les nitrates cités précédemment). Mais avec la même facilité elle dissout de nombreux déchets que l’industrie, les grandes villes déversent continuellement dans les rivières et les océans. Parmi tous ces corps, certains, biodégradables, se laissent attaquer par des Bactéries qui les détruisent et les transforment en produits non toxiques, parfois même utilisables ; malheureusement, un nombre chaque jour grandissant de substances non dégradables encombre les grands réservoirs naturels, qui se transforment en une immense poubelle des sociétés évoluées. La masse des produits, même s’ils ne sont pas dangereux en petite quantité, intoxique les êtres et rend l’eau impropre à la vie.

Le problème de la pollution de l’eau atteint à notre époque un degré extrêmement alarmant, et il semble que la vie végétale, animale et par conséquent humaine soit menacée d’une façon immédiate (dans les 50 années à venir) si des mesures ne sont pas rapidement prises pour assurer non seulement à l’Homme des rations d’eau potable convenables, mais encore à tous les êtres vivants, car les toxiques, aussi bien que le carbone et l’azote, passent et même se concentrent d’un individu à l’autre.

Cycle du soufre

Le soufre se retrouve inclus dans de nombreuses molécules organiques du cytoplasme et du noyau des cellules vivantes, en particulier des acides aminés essentiels (cystéine, méthionine). Les protéines végétales contiennent des proportions appréciables de soufre (0,5 à 2 p. 100), une carence prive l’individu de produits essentiels et entraîne le nanisme.

C’est par réduction des sulfates que les végétaux se procurent le soufre qui sera inclus dans leurs molécules et l’introduisent en utilisant l’A. T. P. comme intermédiaire et des sulfurylases comme enzymes catalysant les réactions. Du sulfate actif est ainsi constitué et transféré jusque dans les molécules les plus complexes.

Tous les végétaux sont aptes à réduire les sulfates (tissus mis en culture, organes ou micro-organismes). Normalement, chez le végétal vert, ce travail a lieu au niveau des feuilles, surtout dans les chloroplastes. Les sulfates qui ont pénétré par le système radiculaire y sont amenés par la sève brute tandis que les composés soufrés se retrouvent dans la sève élaborée. Chez ces végétaux, la synthèse est considérablement aidée par les réducteurs énergiques issus des réactions photosynthétiques (ferrodoxine par exemple). Chez un certain nombre de Bactéries anaérobies, c’est aux phénomènes remplaçant la respiration que ces transformations sont liées.

Chez les individus des deux règnes, les dégradations des protéines sulfurées conduisent à la formation d’aminoacides sulfurés (chez les végétaux) et de sulfates chez les animaux, qui les rejettent comme déchets.

Certaines Bactéries sont capables d’attaquer les composés soufrés et le soufre présents dans la nature : les Rhodothiobactéries, les Chlorothiobactéries utilisent l’hydrogène sulfuré, qu’elles emploient comme fournisseur d’électrons, tandis que les Leucothiobactéries se procurent grâce à une oxydation l’énergie dont elles ont besoin.

Enfin, d’autres Bactéries, lors de la putréfaction des divers déchets, attaquent les molécules organiques soufrées et réduisent le soufre à l’état d’hydrogène sulfuré, rejeté dans la nature.

Ainsi les atomes de soufre passent successivement du monde minéral dans le monde végétal, puis animal, où de nombreuses transformations les incluent dans les molécules spécifiques de l’individu.

Signalons pour terminer que de nombreux groupes de Bactéries se chargent d’attaquer le soufre et ses composés hors des êtres vivants, et qu’un apport important de soufre neuf vient des profondeurs de la terre (phénomènes volcaniques, fumerolles...).

Cycle de l’oxygène

L’atmosphère terrestre contient de grandes quantités d’oxygène, évaluées à 280 000 milliards de tonnes. Cet oxygène est prélevé par la respiration de tous les êtres aérobies (animaux, végétaux, micro-organismes), qui l’utilisent à l’état gazeux ou à l’état dissous dans l’eau. Ce gaz sert à assurer l’oxygénation des métabolites, réaction qui libère l’énergie dont les cellules ont besoin pour assurer les nombreuses transformations chimiques qu’elles effectuent et qui sont directement liées à la vie. Les déchets en sont le gaz carbonique et l’eau, qui l’un et l’autre contiennent de l’oxygène. Le gaz carbonique est libéré et on le retrouve (voir plus haut) comme source de carbone dans la nature ; l’eau, partout présente dans le monde vivant, est elle aussi un élément indispensable. Lors du phénomène de photosynthèse, cette eau est décomposée au niveau des chloroplastes de la plante verte en hydrogène actif et oxygène, qui se dégage. La quantité d’oxygène ainsi libérée atteint, pense-t-on, 110 milliards de tonnes par an, c’est-à-dire que, en un peu moins de 3 000 ans, les végétaux en libèrent une quantité égale à la réserve atmosphérique. Il faudrait, dans les conditions actuelles, deux millions d’années pour que toute l’eau contenue à la surface de la terre puisse, en transitant par les végétaux, être décomposée en oxygène et hydrogène.

Mais, en réalité, dans la nature, les deux phénomènes se complètent et jouent simultanément. Un cycle s’établit entre l’oxygène et l’eau. Il ne faut pas oublier qu’un nombre non négligeable d’atomes d’oxygène sont inclus dans les substances organiques et donc demeurent un certain temps dans les êtres vivants avant d’être rejetés sous forme d’eau dans le cycle.