II. Retentissement sur la flore

            Après avoir compris les retentissements climatiques d’une explosion du Yellowstone, voyons quels en seraient les effets sur la flore.

Deux phénomènes principaux retentiraient sur le développement de la flore: l’hiver volcanique et les pluies acides.

1°: L’hiver volcanique <o:p></o:p>

            On appelle ainsi le phénomène responsable du refroidissement de la planète et de la chute de la luminosité. Dans ces conditions, les récoltes ne pourront plus pousser. Les cultures ne pourraient plus se développer aux températures hivernales atteintes.

            Les effets d’un hiver volcanique sur l'agriculture, sur la croissance des plantes et sur la vie océanique (coraux, algues…) seraient catastrophiques.

            Les plantes ont besoin de milliers d’années pour changer lentement de comportement et de caractéristiques physiques en réaction aux changements du milieu. Des variations brutales de température, de saisons et de météo comme celles résultant d'une super explosion, donnent peu de chances à la flore de s’adapter à ce qui se passe dans les principaux éléments de son habitat : l’eau, les abris et la dégradation du paysage.

            On a cherché à reproduire par une expérience simple à pouvoir mettre en œuvre facilement chez soi ce que devient une plante actuelle à qui l’on impose brutalement une baisse de température de plusieurs degrés ainsi qu’un changement de luminosité.

            Pour cela à J-0 nous avons semé plusieurs graines dans le même terreau.

• Un pot sert de témoin ( celui du milieu sur le diaporama) à l’expérience, il est exposé à des conditions de température et de luminosité normales. (18°C- 20°C et 1185 lux environ).
• Un pot (celui à droite sur le diaporama) a été exposé aux mêmes conditions de température et de luminosité que le pot témoin, mais il a subit, régulièrement, des vaporisations de vinaigre.
• Un autre pot (celui de gauche sur le diaporama) a été privé de lumière, dans les mêmes températures que le pot témoin.
• Un autre a été enfermé au frigo pour être soumis à une température de 4 degrés environ et absence de luminosité.

Nous avons semé des bacs supplémentaires de graines au cas où la germination ne fonctionnerait pas pour avoir des plans de secours.

Les conditions d’hydrométries ont été les mêmes pour chacun des pots ( arrosage au même rythme et même quantités).

Des photos des trois plans ont été prises régulièrement afin de pouvoir suivre et comparer leur développement.

Ci-joint les photos des plantes à différentes étapes de leur croissance:

Notre expérience, clippée ci-dessus, est résumée par la photo statique ci-dessous qui illustre mieux le phénomène du développement des plantes à l'obscurité:

La plante dans le pot témoin se développe "normalement".

La plante vaporisée est devenue de plus en plus sèche. On note aussi une mort précoce des germes de blé par rapport à ceux de l'expérience témoin.

La plante placée dans le frigo n'a pas su se développer, les germes ont moisi.

Enfin on observe un blanchissement progressif de la plante mise dans l'obscurité. Les plans enfermés sont chétifs et décolorés. La photosynthèse* a été perturbée.

 La photosynthèse* est l'ensemble des processus biologiques mis en œuvre par un organisme vivant pour fabriquer sa matière carbonée afin de réaliser sa croissance. Celle-ci s'opère grâce à la lumière et consomme du gaz carbonique CO₂.  Les besoins nutritifs de la plante sont le dioxyde de carbone de l’air, l’eau et les minéraux du sol. Les organismes autotrophes* vont donc transformer l’énergie lumineuse en énergie chimique. La nuit la photosynthèse* est suspendue mais la plante respire de manière continue le jour et la nuit.

Sur 24 heures, la production de dioxyde de carbone issue de la respiration est moins importante que celle en dioxygène issue de la photosynthèse* durant la journée.

Le bilan chimique de la photosynthèse* peut être décrit comme suit :

6 CO₂ + 6 H₂O + énergie lumineuse → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

            En revanche, en absence de lumière, la photosynthèse* ne couvre plus les besoins de la respiration, le bilan est alors inversé : les plantes consomment de l'oxygène et libèrent du gaz carbonique et elles ne peuvent donc pas se développer de façon satisfaisante.

Au final , notre expérience a prouvé qu’une absence de lumière et qu’une température basse ont des effets néfastes sur leur développement et sur leur durée de vie. Mais cette expérience n’est qu’une schématisation grossière du phénomène car de nombreux facteurs naturels ne sont pas pris en compte ( la nature des végétaux, la nature de l'acidité…).

Mais la perturbation de la photosynthèse* ne s’explique pas seulement par le phénomène d’hiver volcanique, elle trouve aussi sa cause dans les effets néfastes des pluies acides.

2°: Les pluies acides.

               On connaît le retentissement des pluies acides sur la végétation par l’observation des phénomènes naturels (éruptions volcaniques, feux de forêts …) et de certaines activités humaines (transport, industrie …) qui sont responsables de rejets acides dans l’atmosphère à des concentrations déjà délétères pour la flore.

Or en explosant notre super volcan rejetterait des substances chimiques sous forme de dépôts secs ou humides à des concentrations largement supérieures.

Dans les substances acides expulsées on retrouve notamment du dioxyde de soufre (SO₂) et des oxydes d’azote (NO et NO₂) qui se transforment, par oxydation, respectivement en acide sulfurique H₂SO₄ selon la réaction: 

2SO₂  +    O₂ → 2SO₃

Puis SO₃  +    H₂O →  H₂SO₄<o:p></o:p>

et en acide nitrique HNO₃ selon la réaction:  

2NO₂ + H₂O →  HNO₂ + HNO₃<o:p></o:p>

            Ces rejets vont renforcer l’acidité standard des pluies. En effet, l'eau de pluie contient  naturellement de l'acide carbonique H₂CO₃ formé par réaction du CO₂ atmosphérique et de l'eau :

CO₂ + H₂O →  H₂CO₃

Son pH est de 5,6 donc légèrement acide.

Les oxydes de soufre et les oxydes d'azote, par réaction avec l'eau, font descendre l’acidité des pluies à un pH inférieur à 5-6 jusqu’à des valeurs  basses comme 4-5.

            La sensibilité des végétaux aux pluies acides est due à deux phénomènes distincts :

                                 - Il s'agit d'abord d'une perturbation de la photosynthèse* à la suite de la décomposition de la chlorophylle*. Les feuilles perdent peu à peu leur couleur verte pour prendre des teintes jaunes, orangées ou rouges.

                                 - Ensuite, l'acidification* du sol par les pluies acides modifie l'absorption des sels minéraux et provoque un jaunissement du feuillage qui accentue celui provoqué par la sécheresse. Leur écorce est atteinte et ils deviennent vulnérables aux insectes et aux maladies.

            La flore souffre directement des pluies acides mais aussi indirectement par atteinte des différents compartiments de notre environnement comme le sol et l’eau.

Les pluies acides rendent certains sols acides. On le constate surtout dans les zones montagneuses où les sols sont pauvres. Les sols sableux sont les plus sensibles; Sur les sols alcalins* (comme le calcaire) l'acidité est en partie neutralisée et l'effet est réduit.

En étant acidifiés, les sols voient la solubilité des minéraux se modifier. Ainsi certains minéraux sont lessivés du sol, d'autres, comme l'aluminium, atteignent des concentrations toxiques du fait de l'augmentation de leur solubilité.

Les pluies acides ne détruisent pas directement les arbres. Cet effet se traduit par une perte d'éléments minéraux nutritifs pour les arbres et la végétation.

            Un phénomène secondaire perturbe la photosynthèse* c’est l’eutrophisation* des lacs.

Les pluies acides, riches en oxydes d’azotes se déversent dans les lacs provocant ainsi une augmentation de la concentration en nitrate, responsable elle-même de la multiplication rapide de thallophytes* (algues…).

De ce fait, la lumière a du mal à passer à travers les eaux, la photosynthèse* de la flore naturelle est alors réduite et le milieu aquatique devient anoxique provoquant la mort des micro-organismes; ce qui renforce encore l’acidité du milieu et le cercle vicieux s’instaure conformément au schéma suivant:

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Les espèces les plus touchées par l'acidité sont les conifères* (pins, sapins, épicéas) et les résineux;         les aiguilles les plus anciennes sont les premières touchées, elles jaunissent puis chutent ou des lésions à la surface des aiguilles et des taches irrégulières apparaissent. Les feuillus sont quant à eux peu atteints.

Si l'acidité persiste, les extrémités des branches sont aussi affectées et l'arbre meurt.

Lorsque l'acidité de l'eau atteint un certain niveau les plantes disparaissent. Seules quelques espèces particulièrement résistantes subsistent.

Plus gravement, les pluies acides tuant les micro-organismes, le sol ne peut plus produire de ces éléments nutritifs. Les feuilles des arbres sont ainsi endommagées (tâches noires ou marrons) et tombent : c’est la défoliation*.

      Certaines substances chimiques présentes dans les pluies acides (des métaux lourds tels que l’aluminium et le mercure), peuvent aussi être lentement libérées du sol et empoisonner les arbres par leurs racines. En effet, quand le pH diminue, les métaux lourds sont facilement ingérés par les plantes. Tout cela cause la mort progressive de l’arbre par manque de minéraux comme le calcium ou le magnésium. C’est ce qu’on appelle couramment le dépérissement forestier.

Il s'agit d'un phénomène complexe, se traduisant par un affaiblissement général de la vigueur des arbres.De nombreuses forêts seraient atteintes par le dépérissement forestier. Les arbres perdent leurs feuilles ; les végétaux sont plus sensibles aux parasites.

Les micro-organismes sont tués, les feuilles sont "brûlées", provoquant un impact sur l'efficacité de la photosynthèse* et donc sur la quantité de sucre disponible. Les racines peuvent, quant à elles, être attaquées directement par l'acide dans le sol ou par des substances toxiques. Les impacts sont donc nombreux, ce qui rend la flore fragile, moins résistante aux maladies et aux conditions climatiques rudes.

A terme, les terres ayant été recouvertes de cendres comptent parmi les plus fertiles du monde comme l’ont prouvé les recherches géologiques à la suite de la dernière explosion du Yellowstone. Toute vie a été anéantie à des centaines de kilomètre à la ronde. Toute la partie des Etats-Unis à l’Ouest du Mississipi ainsi qu’une partie du Canada et du Mexique. Aujourd’hui ce sont des terres extrêmement fertiles (on les appellent le grenier de l’Amérique avec notamment la sunbelt).

La pollution acide peut être transportée à plusieurs centaines de kilomètres de son lieu d’émission selon la direction et la force des vents provoquant des dégâts à distance de l’explosion.

Pour faire face à de telles répercussions, il faudrait aménager des serres résistantes aux retombées de cendres et se doter de matériel favorisant la croissance des plantes tels que des rayons artificiels pour compenser ces changements.

Ces aménagements seraient longs à mettre en place, coûteux et des famines auraient le temps de se généraliser sur la terre avant qu‘ils ne soient efficaces.

Ce serait l’une des explications majeures de l’extinction d’espèces.