Comment les plantes fabriquent-elles de l'oxygène ?

Comment les êtres vivants respirent-ils ?

L'organisme de tout être vivant, qu'il soit végétal ou animal, fonctionne grâce à une multitude de réactions chimiques. Ces réactions chimiques assure les différentes fonctions nécessaires à la survie de l'organisme, comme par exemple l'échange d'informations entre les cellules, le transport de substances à l'intérieur de l'organisme ou encore la contraction musculaire. Les réactions chimiques transforment des molécules en d'autres molécules, mais la plupart des  réactions qui assurent les fonctions vitales ont besoin d'énergie pour se réaliser. Mais où trouver cette énergie ?

Heureusement, certaines réactions chimiques, à l'inverse, produisent de l'énergie. La méthode qui consiste à utiliser une réaction chimique pour produire de l'énergie qui permettra de déclencher une autre réaction qui a besoin d'énergie est très répandue. Par exemple, lors d'un barbecue, les réactions de combustion du charbon de bois produisent de l'énergie sous forme de chaleur utilisée pour déclencher les réactions des cuissons des merguez.

La respiration est le résultat d'une réaction chimique

Dans l'organisme, la réaction chimique qui fournit l'énergie est essentiellement la transformation de l'adénosine triphosphate (ou ATP), en adénosine diphosphate (ou ADP). Mais bien sûr, pour que cette réaction ait lieu, il faut produire de l'ATP en permanence au fur et à mesure qu'elle est consommée. La  production de l'ATP, c'est le rôle de la respiration. Il en en revient comme toujours dans les organismes vivants, à une réaction chimique, celle de la transformation de l'ADP en ATP.

Cette réaction complexe a besoin d'autres éléments pour se produire : du glucose, du phosphore et de l'oxygène. L'oxygène est présent dans l'air ou l'eau. L'organisme n'a donc qu'à y puiser, soit par l'intermédiaire d'organes comme les poumons ou les branchies pour les animaux, soit directement à travers les membranes des cellules pour les plantes, notamment les feuilles. Les  produits résultant de la réaction sont l'ATP, mais aussi de l'eau et du CO₂ rejeté dans l'atmosphère ou dans l'eau. La respiration des êtres vivants transforme donc l'oxygène de l'air en  CO₂.

Pour que la respiration mène à la production d'ATP, il faut aussi du glucose et du phosphate. Mais d'où vient-il ? De l'alimentation, bien sûr. Et là, les choses sont très différentes pour les animaux et les gens car les animaux peuvent avaler  directement des produits organiques complexes comme les glucides, les lipides ou les vitamines, qui seront transformés en nutriments utilisables par les cellules, comme le glucose.

Les plantes respirent grâce à la photosynthèse

Les plantes, elles, n'ont pas cette possibilité. La source principale correspond à ce que peuvent absorber les racines, et donc ce que l'on trouve dans le sol : de l'eau et des sels minéraux. Les sels minéraux fournissent notamment le phosphore qui peut être  transformé en phosphate. Mais où trouver le carbone qui constitue l'atome de base de toute la matière organique, et notamment le glucose qui nous intéresse ici ? Les plantes vont chercher ce carbone dans l'air avec l'aide de la lumière. C'est la  photosynthèse. Il s'agit d'une autre réaction chimique qui utilise l'eau pompée par les racines et le CO₂ capturé par les feuilles et les transforme en glucose utilisé par l'organisme et en oxygène rejeté dans l'atmosphère. Cette réaction chimique a besoin  d'énergie pour se produire. Cette énergie est tirée de la lumière capturé par les feuilles. C'est pourquoi une plante ne produit de l'oxygène que le jour quand il y a suffisamment de lumière et seulement quand elle a des feuilles. La nuit, les plantes ne font que respirer et donc, consommer de l'oxygène, de même que l'hiver, quand les feuilles sont tombées.

Mais, globalement, est-ce qu'une plante produit plus d'oxygène qu'elle n'en consomme ? Oui, car à partir du moment où une plante grandit, sa masse, essentiellement constituée de carbone, augmente. Or, le carbone ne peut être obtenu qu'en produisant de l'oxygène par photosynthèse. Chaque atome de carbone stockée dans la plante a nécessité le rejet d'une molécule d'oxygène. Les végétaux qui  grandissent fournissent donc l'oxygène nécessaire aux animaux.