Pourquoi est-ce que les plantes sont vertes (pour la plupart...)?

            Sur notre petite planète, les plantes sont majoritairement vertes. Il y a probablement une raison à ça, plutôt qu'un simple choix esthétique. Même si on peut trouver que c'est plutôt réussi.

La lumière est essentielle aux plantes. C'est la source d'énergie qui leur permet de croître et de multiplier, de synthétiser leur propre structure à partir d'eau et de sels minéraux. La molécule ouvrière capable d'utiliser l'énergie solaire est bien connue de tous les mâcheurs de chewing-gum: la chlorophylle.

Ainsi, pour répondre à notre question, il faut analyser le comportement des deux acteurs: Soleil et chlorophylle.

Commençons par le Soleil: Une étoile d'environ 6000K de température de surface, c'est bien connu, voilà la partie continue de son spectre d'émission:

Pas compliqué, le maximum d'émission du Soleil est aux alentours de 550 nm, ce qui correspond à du vert. Tiens, c'est bon signe ça, non?... Non?...

Oui, c'est finalement fort étrange: les plantes sont vertes, donc, arrosées par la lumière solaire, elles absorbent toutes les couleurs, sauf le vert justement, qui est réfléchi vers notre oeil. Ce qui semble bien être un sacré gaspillage. Pourquoi le vert, en si abondante quantité, n'est-il pas directement absorbé par les plantes?...

Regardons alors de plus près cette fameuse chlorophylle:

La chlorophylle, en 3D. Seuls les centres des atomes sont représentés par de petites boules. En blanc, l'hydrogène, en rouge, l'oxygène, en bleu l'azote, et en vert le magnésium. Curieusement, la structure de cette molécule est assez proche de celle de l'hémoglobine de notre sang, où le magnésium est remplacé par le fer (ce qui passe l'ensemble du vert au rouge...)
	Ou encore, de manière un peu plus "classique"...

Ceci dit, vous aurez beau fixer cette structure moléculaire pendant des heures, il y a peu de chance que vous perceviez la façon dont elle interagir avec la lumière. Pour cela une seule arme: le spectroscope. Mais il vous faut fabriquer une solution de chlorophylle.

Très simple: quelques poignées d'herbe bien verte, broyées dans un verre avec du sable fin et propre. On y ajoute de l'éthanol (de l'alcool à brûler fait l'affaire). Puis, on filtre à l'aide d'un filtre à café. La solution doit être bien limpide, et d'un beau vert "pelouse". Observons:

	La lampe à filament émet de la lumière blanche, donc, toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Mais seules certaines survivront à la traversée de la solution de chlorophylle. On les observe au spectroscope.
	En concentrant de plus en plus la solution, on voit bien que seules certaines parties du spectre sont fortement perturbées: le rouge et le bleu-violet.
	Donc, notre pelouse en solution absorbe fortement le rouge et le bleu-violet. On peut dire encore que le vert n'est quasiment pas absorbé par la chlorophylle. Ce qui explique déjà une chose: une plante est verte car elle n'absorbe pas le vert, au contraire des autres couleurs...

Remarque: pour les spécialistes, il est possible de passer vos solutions au spectrophotomètre: Robert en propose une version ici.

Mais est-ce que c'est une absence d'efficacité de la part de notre plante verte, que de ne pas utiliser la lumière verte, la plus abondante du spectre solaire?

Voici les zones du spectre solaire absorbées, donc utilisées par la chlorophylle (du moins dans la partie visible du spectre). Vous constatez que nos plantes ne sont pas si stupides que ça: elles utilisent bien les portions les plus intenses du spectre solaire, et en plus, dans deux domaines différents, ce qui améliore leur adaptabilité. Pensez par exemple aux plantes sous-marines, les algues. Pour elles, le rouge du spectre solaire est fortement atténué en profondeur, mais il leur reste toujours la partie bleu-violette comme ressource. Et comme les plantes ont débuté leur évolution dans les océans, c'était probablement la partie la plus intéressante du spectre à utiliser à l'époque...

Et pour finir, une petite conséquence de nos réflexions et observations diverses:

Ces deux tubes sont identiques et contiennent notre solution de gazon. Celui de gauche est éclairé par derrière, il semble vert, c'est normal, on a vu que cette couleur n'était pas absorbée. Celui de droite est éclairé presque de face. Une teinte rougeâtre apparaît, due cette fois au spectre d'émission de la chlorophylle, le complémentaire de celui d'absorption vu précédemment.

Ah, juste un détail final... Toutes les plantes ne sont pas vertes... Certaines ont un beau feuillage rouge, et pas seulement à l'automne. Alors?...

Les végétaux contiennent d'autres pigments que la chlorophylle: Xantophylles, anthocyanes... qui donnent des teintes allant du jaune au rouge sombre. Leurs abondances respectives peuvent masquer la teinte verte des feuilles. De plus, la mauvaise saison arrivant, la production de chlorophylle baisse, les pigments rouges et jaunes prennent le dessus...

L'herbe est donc verte, mais il aurait pu en être autrement, ailleurs...