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SUR LA MULTIPLICATION DES ORGANISMES ET SON RÔLE DANS LE MÉCANISME DE LA BIOSPHÈREDeuxième partie
XII
Il est bien plus commode, en vue du but que nous nous proposons, de représenter dans nos calculs l'énergie géochimique sous une autre forme : l'énergie cinétique, en utilisant pour cela le mouvement de la matière vivante sur la surface terrestre provoqué par la multiplication des organismes.
C'est par ce mouvement que s'opère, sur la face de la biosphère, la transmission du travail géochimique de la matière vivante, son énergie géochimique.
La vitesse de cette transmission, exprimée en unités linéaires, nous servira de mesure pour l'énergie géochimique de la matière vivante. Je l'appellerai v, vitesse de transmission de la vie, c'est-à-dire de la transmission de l'énergie géochimique de la matière vivante dans la biosphère.
Il ne faut pas la confondre avec la vitesse de multiplication ou de propagation sur la surface terrestre d'une foule d'organismes qui se multiplient. Cette vitesse détermine la transmission d'une force propre à l'organisme, de sa faculté d'effectuer un travail géochimique, cette faculté étant immuable et limitée pour chaque espèce (car M est une grandeur limite constante) et transmise avec une vitesse constante (dépendant seulement des constantes maxima ∆ ou α).
XIII
Utilisons la représentation depuis longtemps mise en usage par les naturalistes. Appelons ε le nombre des jours au cours desquels un organisme donné peut entièrement combler la surface de notre planète avec la densité maximum de peuplement qui lui est propre.
Evidemment ε dépendra : 1° de l'intensité de la multiplication, c'est-à-dire de ∆ ou de α ; 2° de la grosseur de l'organisme, donnée par le coefficient K ; 3° des dimensions de la planète, soit 5,10065.1018 cm2.
Il doit correspondre à la formule :
ε = (18,70762-lgK)/(∆.lg2)
Sa grandeur est différente pour chaque organisme et oscille entre 1,3 journées pour les Bactéries, et plusieurs milliers d'années pour les gros Mammifères.
On peut se convaincre que, comme ∆ et α, ε sera aussi soumis à des changements réguliers pour les familles et les classes des organismes (Tableau II).
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TABLEAU II. Valeur de la grandeur ε ou occupation de la superficie terrestre par la matière vivante (en jours).
ε
Plancton vert (moyen) 168-183
Grandes algues marines 17 832-28 931 (49-79 années)
BACTERIES
Vibrio cholerae environ 1,25
Bacterium typhi environ 1,8
INFUSOIRES
Leucophrys patula max 10,6
Paramecium aurelia moyen 42,7
Paramecium caudatum 31,8-67,3
SCHYZOPHYTES
Anabaena baltika 112-143
DIATOMEES
Nitzschia putrida max 16,8
INSECTES
Culex pugens 202
Aphis mali 392
Musca domestica environ 366
PLANTES VERTES
Trifolium repens 4 076 (plus de 11 ans)
POISSONS
Clupea harengus 2 736-4 435 (7-12 ans)
Pleuronectes platessa (max) 2 159 (environ 6 ans)
Gadus morrhua 1 556 (plus de 4 ans)
OISEAUX
Poules 5 000-6 100 (15-18 ans)
MAMMIFERES
Rat environ 2 800 (environ 8 ans)
Cochon environ 2 800 (environ 8 ans)
Porc sauvage environ 20 628 (plus de 56 ans)
Éléphant environ 376 000 (plus de 1000 ans)
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XIV
Evidemment la transmission de l'énergie géochimique – lors de la pleine manifestation sous une forme active de cette dernière – propre à la matière vivante donnée (espèce, race ou sous-espèce), s'effectuera aussi pour chacun d'eux en ε jours, la transmission ayant toujours lieu avec la même intensité dans des conditions déterminées.
Pour déterminer sa vitesse linéaire, il faut faire attention à ce qui suit.
Quand un organisme se propage, en raison de la multiplication, sur la surface de la planète, il accomplit par ce mouvement une sorte de voyage autour du monde. Chaque organisme traverse ainsi inévitablement, avec une vitesse différente pour chacun d'eux, le même parcours, le plus long de ceux qui existent sur notre planète. Ce parcours, c'est la longueur de l'équateur terrestre, qui est égale à 40.075,721 km ou 40.075,721X109 cm.
Par l'équateur se transmet aussi – dans le cours de εX86.400 secondes – l'énergie géochimique de la matière vivante homogène donnée.
La vitesse de transmission sera déterminée par le nombre de centimètres traversés en une seconde.
Je nommerai cette grandeur V, caractéristique de chaque espèce, vitesse de transmission de la vie sur notre planète, ou – mieux encore – transmission de son énergie géochimique.
Elle est égale à :
V = (46383,93.lg(α+1))/(18,70762–lgK)
d'où V=(46383,93.lg2.∆)/(18,70762-lgK)
Ainsi que la formule nous le démontre, la vitesse V change seulement en relation avec la grandeur ou l'aréal de l'organisme et avec l'intensité de sa multiplication. Sa grandeur est déterminée par la dimension de la planète.
XV
La définition de cette grandeur paraît un peu artificielle.
Quelques éclaircissements seront peut-être utiles.
La longueur de l'équateur terrestre est une direction unique dans notre planète. C'est une grandeur physique très importante. C'est la direction la plus longue qui puisse être traversée dans un sens sans répétition, dans n'importe quelles conditions, sur la surface terrestre. Elle peut servir d'indicateur pour l'énergie géochimique de toute matière vivante. Lorsque l'organisme dans sa reproduction traversera dans un même sens une distance égale à 40.075,72 km, son énergie active de multiplication deviendra potentielle et la multiplication n'aura plus lieu.
Or c'est une propriété commune à tous les organismes. C'est la raison pour laquelle il est commode de prendre cette grandeur pour unité de comparaison, afin de déterminer la vitesse de transmission de l'énergie géochimique de la vie sur la surface terrestre par voie de multiplication. Tous les organismes devront inévitablement traverser cette longueur lors du complet peuplement par eux de la surface terrestre.
Evidemment la transmission de l'énergie géochimique ainsi mesurée devra toujours s'effectuer avec la même vitesse, car la grandeur V dépend seulement des grandeurs ∆ et K, constantes pour l'espèce donnée. ∆ maximum correspond aux conditions optima de la vie de l'espèce. Pour les autres valeurs de ∆, la valeur de V sera toujours proportionnellement moindre et indiquera des conditions de vie moins propices pour l'espèce.
XVI
Arrêtons-nous sur le coefficient K, notion complexe et dont l'analyse n'est pas encore faite à fond.
Cette grandeur détermine le peuplement maximum, la densité de la vie sur une aire déterminée.
On peut se représenter la densité maximum d'une telle existence, lorsque les organismes seront côte à côte, étroitement serrés l'un contre l'autre et immobiles, tout en conservant cependant la liberté de leurs mouvements. Je nommerai K1 cette valeur du coefficient K et considérerai K1 comme égal au carré de la dimension maximum de l'organisme. Ainsi, pour une bactérie d'une longueur de 1 micron (10-4 cm), d'une largeur de 0,5 micron (5 X10-5 cm), K1 sera égal à 10-8 cm2 ; pour un poisson d'une longueur de 100 cm et d'une largeur de 20 cm, K1 sera égal a 104 cm2.
Un grand nombre de mes calculs sont basés sur cette détermination du coefficient K1 et le tableau ci-après représente la grandeur V ainsi obtenue. Je l'appellerai V1. Il est certain que le coefficient K1, étroitement lié aux dimensions de l'organisme, répond à une propriété très importante de la matière vivante. Car les dimensions des organismes ne sont pas accidentelles. Nous verrons que leur limite inférieure est déterminée avec précision par les propriétés moléculaires de la matière, en particulier par celles des gaz. La limite supérieure n'est pas accidentelle non plus. Elle n'a pas dépassé les bornes de 200 à 300 mètres dans le cours de toute l'histoire géologique.
XVII
Mais il existe une autre expression de cette vitesse V. Dans cette expression le coefficient K possède une portée biologique plus profonde. Cependant, en général, les données nous manquent pour le déterminer.
J'appellerai K3 cette autre expression du coefficient K. Le coefficient K3 détermine l'aréal nécessaire à la vie et à la multiplication de l'organisme. Dans ce cas, on obtient pour la vitesse V une valeur plus grande (car les nombres stationnaires ainsi calculés sont moins grands) et une expression qui correspond davantage à la réalité.
Quelques exemples de K3 nous suffiront pour démontrer son importance :
K1 K3
Éléphant indien 5.105 2.1012
Abeille 4-5 2,5.106
Blé 2-4 25-35
Brebis (Écosse) 2,25.104 4.107
II est clair que l'aréal de la vie, par exemple celui de l'homme civilisé, est extrêmement grand, par suite de la complexité de ses besoins ; son nombre stationnaire, qui correspond réellement à sa civilisation, n'est relativement pas élevé et il est douteux que ce nombre dépasse de beaucoup nX109 où n n'est pas grand.
Ce domaine est présentement très délaissé par les biologistes et exigerait des recherches vigoureusement poussées. Les résultats y seraient probablement très féconds.
XVIII
Le troisième tableau contient quelques exemples de données numériques sur la vitesse de transmission de la vie. Arrêtons-nous sur la première grandeur correspondant à V, calculée pour les bactéries.
Le nombre obtenu est très remarquable. Il est voisin de 33 100 cm/sec. C'est la vitesse du son dans l'air, c'est-à-dire dans le milieu de la respiration des organismes.
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TABLEAU III. Les grandeurs V (en cm/sec).
Grandes algues (moyenne) 1.6-2,5
Plancton des Péridiniens (moyenne) 166-176
Plancton marin vert 246-273
Elephas indicus 0,096-0,1
Sus scropha. 0,9-2,23
Mus decumanus 9,6 (max)
Sus domestica. 9,7-10,6
Poules de Cochinchine 7,3-8,2
Clupea harangus 10,4-17,9
Leuciscus idus 15,1
Gadus morrhua 26,8-29,7
Blé (France, moyen) 97-10 (V3)
Trifolium repens 11,38
Cicada septendecim 1,03
Pachytylus migratorius 11,3
Musca domestica 126,5
Culex pugens 336,88
Glaucoma pyriformis 1 408-1 760
Paramaecium aurelia 1 083,3 (moy.)
Paramaecium caudatum 689-1 456
Nitzschia putrida 2 688-2 745
Bacillus ramosus à 5° 2 127
(optim.) 29 538
Bacillus subtilis 24.866
Vibrio cholerae 33 100 jusqu'à 37 350
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Tout indique que cette coïncidence n'est pas accidentelle.
XIX
Les bactéries occupent une place remarquable dans le règne de la vie. Ce sont les plus petits organismes connus, qui se multiplient avec la plus grande intensité. Elles ne sont pas bien éloignées des limites de la vie, comme nous le démontre l'étude de leur énergie géochimique.
Les bactéries sont des organismes dont la grandeur du ∆ est la plus élevée que nous connaissions. On peut la définir pour elles avec une grande précision : pour les bactéries, ∆ exprime le nombre des générations nées en 24 heures. En moyenne leur multiplication (par scission de la cellule) est stable ; elle s'effectue avec de petites oscillations. Les intervalles entre deux scissions ont évidemment une immense importance biologique et géochimique. On peut les exprimer en secondes par :
86.400/∆=τ
Evidemment cette période τ ne peut pas être illimitée. Elle exprime le temps nécessaire pour la formation de tous les composés chimiques si complexes du plasma des bactéries.
Dans les traités de bactériologie on indique pour τ les valeurs minima de 17 à 20 minutes. Mais ce sont des observations individuelles et non des données moyennes, caractéristiques des processus de scission. Les valeurs moyennes ne descendent pas au-dessous de 22X60=1320" et 23X60=1380". Elles déterminent les limites de ∆, α et Nmx. Les valeurs maxima de ∆ varient entre 63 et 64, de α entre 1018 et 1019, et Nmx est un nombre de l'ordre 1026, peut-être de 1027.
Ces maxima se rapportent aux bactéries les plus petites (diamètres de l'ordre de 10-5 cm.).
Certes la grandeur minimum de τ doit avoir une grande importance biologique. Il est incompréhensible qu'elle ne soit pas établie, bien que sa détermination ne présente pas de difficultés particulières.
Cette grandeur est évidemment liée : 1° aux dimensions de l'organisme (elle correspond à leur grandeur minimum) ; 2° à la force de multiplication (elle correspond à la grandeur ∆ maximum) ; 3° à la plus grande énergie géochimique de la matière vivante, – V et Nmx maxima.
Sa détermination précise présente par suite un grand intérêt non seulement biologique, mais géochimique.
XX
Elle devient encore plus importante par le fait que les propriétés des gaz, liées à l’organisme par un lien indissoluble, détermine la limite de la grandeur τ – ainsi que de la plus petite dimension des organismes et de leur plus grande multiplication, c’est-à-dire les limites de ∆ at de V.
L'échange gazeux est la manifestation la plus caractéristique de la multiplication, et par conséquent de la transmission de l'énergie géochimique de la vie dans la biosphère. Si la vie à l'état latent (par exemple chez les graines ou les spores) peut exister sans échange gazeux, l'organisme qui se multiplie respire inévitablement. S'il respire, un courant ininterrompu de molécules gazeuses doit sortir de l'organisme et y rentrer.
L'intensité de la multiplication, liée à la création de nouveaux composés organiques (toujours avec la participation de la matière sous sa forme gazeuse), est toujours proportionnelle à l’intensité de l’échange gazeux. Le courant gazeux peut toujours servir de mesure de la multiplication et, si peu que nous connaissions l'échange gazeux des bactéries, il n'est pas douteux que nous y observons l'échange gazeux le plus intense.
Cet échange ne dépend pas seulement de l'organisme ; c'est une fonction des propriétés du gaz.
Partant, la multiplication des organismes, ainsi que leurs dimensions, sont une fonction des gaz.
En étudiant ces phénomènes, nous devons arrêter notre attention sur deux propriétés déterminées et constantes des gaz : 1° sur la grandeur des molécules gazeuses ; 2° sur le nombre de ces dernières qui peuvent se trouver dans un volume déterminé de l'espace.
Il est très caractéristique que ces deux grandeurs soient commensurables avec les nombres qui correspondent aux dimensions et à la multiplication des éléments des matières vivantes.
La grandeur des molécules gazeuses est de l'ordre de 10-7 cm. Elle ne peut pas être moindre, car les nombres de l'ordre de 10-8 cm sont déjà des distances atomiques.
Evidemment, les organismes – les bactéries et les représentants ultramicroscopiques de la vie – ne peuvent avoir des dimensions de l'ordre de 10-7 cm et au-dessous. Les organismes les plus petits que nous connaissions ont des dimensions de l'ordre de 10-4-10-5 cm. (par exemple Bacillus cholerae : 5.10-5 cm épaisseur).
Dans l'échange gazeux de ces organismes, nous nous trouvons en face de processus biophysicochimiques complexes qui ont lieu entre les ensembles de corps minimes de dimensions voisines – n.10-7 cm (molécules gazeuses) et n.10-4-10-5 cm (bactéries).
On ne sait pas si ces processus peuvent exister pour des organismes de l'ordre de 10-6 cm.
Pour résoudre cette question, il faut ne pas perdre de vue les phénomènes de la multiplication.
Les calculs nous démontrent que, pour les organismes de l'ordre 10-6 cm, ∆ doit atteindre des valeurs qui dépassent considérablement 64 et la valeur de V doit dépasser considérablement la vitesse des ondes sonores dans l'air, intimement liée à l'élasticité des gaz. Serait-ce possible?
N'existe-t-il pas ici une limite à la multiplication des organismes, ainsi qu'à leurs dimensions ?
XXI
Je ne puis m'arrêter ici que brièvement sur cette question ; j'espère y revenir ailleurs (cf : W. Vernadsky, Bull. de l’Acad. Des Sciences de l’Union des Républ. Sov. L., 1926, p. 727.)
Pour la résoudre, il faut ne pas perdre de vue les propriétés des gaz et en premier lieu le nombre de Loschmidt, qui détermine la quantité de molécules gazeuses dans un cm3 (pour 0° et 760 mm, il est égal à 2,706X1019).
Le nombre de Loschmidt est une autre expression du nombre d'Avogadro ; il forme la base de la Physique moléculaire moderne et il est confirmé par tout son contenu empirique.
En en tenant compte, nous sommes obligés d'admettre l'existence de limites de la multiplication, et de la grandeur de ∆. Dans un cm3 des liquides où vivent les bactéries, le nombre des molécules gazeuses, nécessaires à leur respiration et à la multiplication, doit être bien inférieur à 1019, car 2,706 X1019 représente leur quantité maximum dans un espace vide. Un organisme sphérique d'une grandeur égale à une bactérie d'un diamètre de 1,24x10-4 cent. (volume 1012 cm3) peut donner par voie de multiplication 1012 individus dans ce volume. Ce fait nous permet d'admettre que la relation
1012 bact./1019 mol. gaz.
peut effectivement exister, car les bactéries sphériques, dont le volume atteint 1 µ3 (1012 cm3), pullulent dans l'Océan (Fisher).
Pour un tel organisme sphérique, la grandeur de ∆ est voisine de 63. Le nombre des individus qui peuvent par voie de multiplication (nombre stationnaire) vivre dans un cm3 croît rapidement avec ∆. Simultanément, la grosseur de l'organisme diminue en proportion. Lorsque les dimensions des organismes atteignent l'ordre de 10-6 cm, il s'établit des corrélations voisines de la parité entre le nombre des individus et le nombre des molécules gazeuses. Nous aboutissons à des phénomènes qui, selon nos conceptions actuelles, nous paraissent invraisemblables.
Car ces hypothèses supposent implicitement que la vitesse de la transmission de l'énergie géochimique des organismes doit dépasser la vitesse du son, c'est-à-dire le déplacement des molécules gazeuses qui, comme on sait, n'est déterminé que par leur élasticité et par leur densité. Or c'est impossible, parce que ces mêmes propriétés des gaz déterminent la respiration et par conséquent le travail géochimique des organismes. Je reviendrai ailleurs sur ce phénomène(cf : W. Vernadsky : Études biogéochimiques, II, 1926)
XXII
L'influence des échanges gazeux de l'organisme sur son énergie géochimique maximum nous oblige à examiner avec plus d'attention la manifestation de ces échanges gazeux dans la biologie des êtres vivants et dans la structure de la biosphère.
Dans la biologie, nous observons sa manifestation à chaque pas.
En premier lieu cet échange est intimement lié à la propagation des organismes sur la surface terrestre, provoquée par leur multiplication.
Car cette forme de mouvement de la matière vivante ne présente pas une analogie complète avec le phénomène purement mécanique de la propagation du gaz ou de quelques corps visqueux, propagation toujours indépendante du milieu dans lequel elle a lieu.
Tout au contraire le mouvement en question se distingue par le fait que l'organisme qui se meut est indissolublement lié à son milieu ambiant. Ce mouvement accélère sa marche lorsque l'échange gazeux devient plus intense ; il la ralentit, lorsque ce dernier faiblit. La respiration règle la propagation de la vie dans la biosphère et détermine les dimensions des organismes et leur faculté de multiplication. Pour les Protistes, chez lesquels l'échange gazeux a lieu par leur surface, il est évidemment proportionnel à leur grandeur. Plus l'organisme est petit, plus la surface qui correspond à la même masse de matière vivante sera comparativement grande ; d'autant plus intense sera l'échange gazeux et l'énergie géochimique de la vie atteindra une valeur plus grande. C'est parmi les Protistes que se trouvent les organismes à effet géochimique maximum.
Pour les êtres multicellulaires, ce phénomène est plus complexe, car chez eux l'échange gazeux a lieu en partie dans l'intérieur de l'organisme et leur surface ne lui est pas directement proportionnelle. Effectivement, l'énergie géochimique cinétique des Métazoaires et des Métaphytes d'une part, et des Protistes de l'autre, est nettement différente, ce qui correspond exactement aux divers mécanismes de leur respiration (§ XXVI).
L'échange gazeux détermine en outre les nombres d'individus des différentes espèces pouvant exister simultanément et influence ainsi leur lutte pour l'existence.
Car la quantité de gaz qui se trouve à la disposition de la matière vivante est limitée, surtout celle de l'oxygène libre.
Donc une lutte des organismes pour l'existence sous forme de lutte pour le gaz doit avoir lieu dans la Nature.
XXIII
Mais l'influence qu'exerce la respiration des organismes peut être constatée dans les phénomènes encore plus grandioses de la biosphère elle-même.
Elle explique le caractère extrêmement singulier de l'échange gazeux de notre planète, qui depuis longtemps avait attiré l'attention des minéralogistes et n'avait pas trouvé d'explication.
Trois phénomènes sont à noter dans le régime gazeux de la Terre :
1° La composition même des gaz. La composition des gaz naturels de la troposphère est identique à celle des gaz qui se forment dans le cours des processus biochimiques ou qui en dérivent.
Outre les gaz extrêmement rares, la troposphère contient les gaz suivants qui se dégagent de la matière vivante et pénètrent en grande partie par cette voie dans la troposphère : l'azote, l'oxygène, l'acide carbonique, l'eau, l'hydrogène, le méthane, l'ammoniaque, l'hydrogène sulfureux. L'ozone, les oxydes du soufre et de l'azote sont obtenus dans les conditions de la biosphère sous l'action de l'oxygène libre. L'hélium seul et les gaz nobles tous en quantité minime ne dépendent pas du tout de la matière vivante, à ce qu'il semble ;
2° L'origine purement biogéochimique du gaz essentiel qui maintient la respiration, de l'oxygène libre ;
3° La quantité des gaz de la troposphère, de la biosphère en général. Elle est comparable à la quantité de la matière vivante.
Une telle structure chimique de la troposphère peut être expliquée par ce rôle du travail chimique de la matière vivante dans sa formation. En dernier lieu c'est l'énergie radiante du Soleil que la matière vivante introduit ainsi dans l'enveloppe gazeuse terrestre.
Les organismes dans leur ensemble se livrant entre eux à une lutte pour le gaz établissent de par ce fait l'échange gazeux de notre planète.
XXIV
L'étude de l'énergie cinétique géochimique de la matière vivante nous permet de préciser encore ce processus.
Nous abordons ici une nouvelle région d'application de ces nouvelles notions, sur laquelle je ne m'arrêterai aujourd'hui que très brièvement.
Nous pouvons exprimer l'énergie géochimique cinétique d'un organisme par la formule habituelle de la mécanique mv2/2 où m sera le poids moyen de l'individu de l'espèce, dont la vitesse de transmission de la vie (de l'énergie géochimique) sera égale à V.
L'énergie géochimique cinétique se manifeste par la formation de la matière vivante dans la biosphère. On peut la rapporter à une aire déterminée, soit à un hectare. Cette aire détermine alors le travail chimique effectué par les organismes lorsque le peuplement de l'hectare est au complet.
Rapportée à l'hectare, l'énergie géochimique cinétique d'une espèce pourra être exprimée par la formule
(mv2/2)∙(1018/K1)=A
c'est-à-dire par la somme des énergies cinétiques de tous les organismes qui peuvent trouver place sur un hectare.
L'analyse des faits concrets démontre que pour tous les Protozoaires et Protophytes cette énergie dans sa manifestation maximum, est la même.
On arrive à la formule :
(pv2/2a)∙(108/K1) =3,54325∙1012 C.G.S.
où p est le volume et a la densité de l'organisme.
Cette constance pst évidemment une conséquence de l'apport de l'énergie solaire, rapporté, à un hectare, énergie qui est englobée par les plantes vertes et transformée par elles en énergie chimique libre capable de produire du travail.
XXV
Nombreuses et diverses sont les déductions qui peuvent être tirées de ce phénomène. Evidemment, non seulement les phénomènes de la fertilité doivent être révisés d'une façon nouvelle, mais la constance de A pour les Protistes doit nous permettre de calculer ∆, α, m, K dans les cas ou quelques-uns de ces coefficients nous sont connus. Les dimensions, le poids et la multiplication des Protistes doivent se trouver en corrélations simples. Le nombre A se rapporte à la manifestation maximum de la multiplication, et seuls ∆ et α maxima sont liés avec le poids et les dimensions de l'organisme par cette formule.
Malheureusement, nous ne pouvons maintenant faire ces calculs que pour des cas très simples, car les observations nécessaires nous manquent. Le poids moyen des Protozoaires et Protophytes n'est pas directement mesuré ; le volume ainsi que le poids spécifique ne sont que rarement déterminés. Les éléments de la multiplication maximum, c'est-à-dire de la reproduction dans les conditions optima de la vie, manquent aussi.
Mais la vérification de l'exactitude de la formule peut quand même être faite. Car le poids spécifique pour ces organismes est toujours voisin de l'unité, tandis que la forme se rapproche souvent des figures géométriques simples et parmi celles-ci très souvent de la forme sphérique.
Nous obtenons pour ces cas des formules extrêmement simples.
Pour les organismes sphériques :
V2=(1,35922∙105)/D
∆2=E(C-2lgD)2/(B2∙D)
où D est le diamètre de la sphère ; E = 1,3S922.105 ; G = 18.70762 ; B = : 46383.932.
Pour les organismes cylindriques :
V2=4,5∙104/D1=45 000/D1
∆2=(E2 (C-lg2D1∙H)2)/(B12.D)
où D1 est le rayon de la base ; H la hauteur du cylindre ; E2=4,5.
Je m'arrêterai ailleurs sur ce phénomène. Il me suffit de donner ici quelques exemples.
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TABLEAU IV. Calculs de ∆ (générations en vingt-quatre heures) des Protistes lors de leur scission
Calculés Observés
Leucophrys patula 4,8-6,8 env. 7 (Maupas)
Stylonichia pustulata 4,65-5,11 ‘’ 5 ( ‘’ )
‘’ mytilus 3,27-4,4 ‘’ 3 ( ‘’ )
Stentor coeruleus 0,42-0,63 0,5 (Gruber)
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Tous ces calculs ont été faits dans la supposition que la forme des organismes était sphérique. En réalité elle est seulement voisine de la sphère ; c'est pourquoi ces calculs ne peuvent être qu'approximatifs. Les générations (∆) « observées » correspondent aux températures de reproduction maximum de l'infusoire. Les données sur les dimensions ne sont pas très exactes, car les biologistes n'indiquent habituellement que leurs limites et ne donnent pas les valeurs moyennes.
XXVI
Néanmoins, cette vérification peut être considérée comme suffisante. Elle nous oblige à examiner avec plus d'attention les principes fondamentaux sur lesquels nos raisonnements sont basés, en premier lieu l'importance de la respiration, de l'échange gazeux, qui règle la multiplication.
J'ai déjà indiqué qu'on observait sous ce rapport une différence nette entre les organismes unicellulaires et multicellulaires, et qu'il n'existe que pour les premiers une relation simple entre la multiplication et les dimensions de l'organisme (sa surface). Aussi, pourrait-on supposer que la grandeur A est autre pour les organismes multicellulaires.
Les observations le démontrent nettement. La régularité observée pour les Protistes n'existe pas chez ces derniers et elle n'atteint jamais, comme il résulte du moins de mes calculs, l'ordre de 1012 C.G.S. sur un hectare. Cette grandeur est toujours moindre ; elle varie pour différents organismes, oscille entre les unités de l'ordre 1010-1011 C.G.S. par hectare, et descend peut-être jusqu'à l'ordre 109 pour quelques organismes supérieurs.
L'énergie qui détermine l'échange gazeux et qui bâtit le corps de l'organisme vivant est dépensée en entier pour la multiplication et pour la croissance chez les Protistes seulement ; elle se manifeste alors dans la biosphère sous forme de leur énergie cinétique géochimique.
Pour les organismes supérieurs, sa plus grande partie est dépensée dans des processus d'un autre genre ; elle y revêt d'autres formes, qui ne se manifestent pas aussi simplement dans les processus géochimiques de la biosphère.
Mais, dans un cas comme dans l'autre, la valeur de cette énergie est une fonction de l'échange gazeux, de la respiration. Dans l'un et l'autre cas, il existe une dépendance entre ce phénomène et les dimensions de l'organisme et de la planète. Dans les deux cas, le phénomène de multiplication et l'énergie géochimique qui s'y rapporte peuvent être l'objet d'expressions précises mathématiques.
XXVII
Je pourrais terminer ici ma conférence, dont le but principal était d'attirer l'attention sur ces domaines de la science qui se trouvent à l'écart du travail scientifique courant, et de souligner leur importance.
Quand les naturalistes comprendront l'importance de ces phénomènes, ils commenceront à rassembler les faits, sans lesquels aucun travail ultérieur n'est possible, et qui ne peuvent être recueillis que par un travail collectif.
Mais je veux, avant de terminer, exprimer et souligner quelques principes généraux sur lesquels mon exposé est basé, principes qui touchent à la fois le domaine de la science et celui de la philosophie.
Ces deux domaines, quoique leur pénétration mutuelle soit inévitable, sont de par leur essence même des régions absolument différentes de la manifestation de la personnalité humaine.
C'est pourquoi la plus grande prudence est nécessaire de la part du savant, comme du philosophe, lorsque chacun d'eux, de son côté, pénètre avec la routine et les procédés qui lui sont propres, et avec un ensemble de faits de caractères divers, dans un domaine qui lui est étranger, mais vers lequel il est amené par le travail de sa pensée. Dans ce domaine, il ne peut jamais être maître.
Cependant il y a des moments, dans l'histoire de la Science ou de la Philosophie, où cette pénétration mutuelle devient inévitable, et il me semble que nous traversons actuellement une telle phase.
Nous avons le bonheur de vivre à une époque encore sans précédant dans l'histoire multimillénaire de la pensée scientifique. Devant la science s'ouvrent des perspectives d'une largeur jamais encore entrevue. Pour les saisir, pour les aborder, nous sommes obligés de nous aventurer de temps en temps hors du domaine de la Science – pour tous uniforme – dans celui de la Philosophie toujours multiforme.
Nous le faisons parce que le concept de l'univers scientifique, au sein duquel a lieu notre travail, n'est pas seulement une création de la science. Ce concept est pénétré de constructions philosophiques et religieuses, étrangères à la Science, mais dont nous oublions habituellement l'origine.
Ces constructions étrangères à la Science commencent à déranger notre travail scientifique.
Elles doivent être remplacées par d'autres constructions, qui répondraient davantage aux nouvelles acquisitions scientifiques.
XXVIII
Je veux terminer mon exposé en notant deux notions de cet ordre, liées entre elles d'un lien qui resserre toujours plus fort la pensée scientifique.
Ces notions, qui par leur essence sortent des limites de la pensée scientifique, pénètrent le domaine de la philosophie et supplantent les anciennes représentations philosophiques et religieuses du concept scientifique de l'Univers qui s'y étaient enracinées.
La première de ces notions, c'est l'importance du nombre, qui se manifeste si nettement dans le domaine des phénomènes biologiques, considérés à l'échelle planétaire.
Le nombre y règne comme il règne dans le mouvement des corps célestes et commence à se révéler à notre pensée dans le monde des systèmes complexes de l'atome et de ses combinaisons. Le mouvement déterminé par la multiplication des matières vivantes sur la surface de la planète, la translation de l'énergie par elles créée, sont aussi immuables, aussi déterminés, aussi soumis au calcul que le mouvement des corps célestes.
Ils peuvent être prévus comme ces derniers. La nature vivante, étincelante, toujours changeante, pleine de couleurs, d'accidents, d'une variété qui ne peut être embrassée par nos sens, est au fond basée sur la mesure et le nombre. Elle est harmonieuse dans ses plus intimes manifestations et fait, de par son essence même, partie d'un mécanisme seul et unique, complet et harmonieux. Le poids, les dimensions, le nombre des générations des organismes, la vitesse de transmission de la vie sont quantitativement déterminés par la dimension de la planète et de sa matière gazeuse. Et comme conséquence de ces faits, l'effet final de la répercussion de la vie sur les processus chimiques de la Terre, sur la composition et le caractère de l'atmosphère, doit être soumis au calcul et à une prévision précise. La planète et l'organisme sont unis d'un lien numérique indissoluble.
Le nombre doit gouverner le domaine de la vie sur notre planète, comme il gouverne celui des grands phénomènes du Cosmos.
Sous ce rapport, il n'existe pas de différence entre la matière vivante et la matière brute.
XXIX
La seconde déduction embrasse avec plus de profondeur encore les problèmes philosophiques.
C'est la nécessite d'admettre dans ce domaine l'existence d'un Ordre déterminé de la Nature, non accidentel, l'absence de toute manifestation d'un Hasard inerte et indifférent. L'idée d'un Hasard aveugle a souvent assujetti la pensée des dernières générations de savants, bien que cette idée n'ait jamais eu de racines dans les données obtenues par leur travail scientifique. Elle a pénétré dans le milieu scientifique du dehors ; elle est venue des conceptions et intuitions philosophiques et religieuses.
Pendant longtemps nous n'avons pas senti son influence pernicieuse, qui avait borné le domaine de la pensée scientifique et nous avait empêché d'examiner la nature environnante avec les yeux ouverts.
Un hasard aveugle ou absurde, un monde de particules non liées entre elles et douées de mouvements désordonnés, une construction de l'Univers dans lequel il n'y a pas de place pour les phénomènes qui se révèlent à nous dans notre entendement et notre conscience, tout cela, au cours du temps, avec chaque nouvelle acquisition scientifique, nous paraît plus pâle, nous fait toujours davantage l'effet d'un gazouillement scientifique enfantin, qui ne répond pas à la vérité.
A chaque pas surgissent des relations empiriques qui nous mènent vers des analogies avec un mécanisme et contredisent l'hypothèse d'une aveugle collision de hasards.
Nous marchons infailliblement vers une nouvelle représentation scientifique de l'Univers, étrangère aux anciennes conceptions rationalistes et matérialistes, ainsi qu'aux représentations des XVIIIe et XIXe siècles qui s'y rapportent. Les constructions de ces courants philosophiques et religieux sont infailliblement condamnées à disparaître de notre conception scientifique de la Nature. Notre matière, notre atome, notre espace rempli de rayonnements, avec sa symétrie, l'existence de l'intelligence et de la conscience dans le Cosmos se trouvent en contradiction flagrante avec la matière, avec l'atome, avec l'espace et le Cosmos dénués d'entendement et de conscience, qui pendant si longtemps ont contenté les chercheurs de la vérité scientifique. Ces notions surannées ne provenaient pas de la recherche scientifique ; elles avaient été tirées par eux du dehors, d'un domaine de la vie spirituelle de l'humanité de par sa nature étranger à la Science.
Nous ignorons où nous amèneront les acquisitions nouvelles de la Science. Nous traversons aujourd'hui une période qui déjà à plusieurs reprises s'est répétée dans l'histoire de la pensée, période de création scientifique intense. On peut comparer cette intensité non à une révolution, mais à une explosion de la création scientifique, qui en dehors de la volonté des hommes change leur compréhension de l'Univers. Ce nouveau changement s'effectue par une voie à nous inconnue, mais non accidentelle, et est soumis à des lois déterminées.
Cette explosion est la manifestation d'un effort créateur. C'est la création de valeurs nouvelles qui dans le domaine scientifique démolit les constructions anciennes. Mais jamais l'édifice ancien n'est complètement détruit. Il se trouve toujours qu'une grande partie des valeurs nouvelles était déjà renfermée dans les anciennes représentations, sans y avoir été aperçue. Des bases anciennes réapparaissent donc dans des idées nouvelles, dans l'idée de l'existence des corrélations numérique et symétrique des parties avec le Tout, dans l'idée de l'Ordre de la Nature, dont une des manifestations est la représentation de la vie comme une partie inhérente au mécanisme de l'écorce terrestre. Des organismes sont en une corrélation parfaite avec la planète, dont ils forment une partie indissoluble, et la planète est en corrélation avec eux.
L'explication de ce phénomène dépasse évidemment les cadres de la pensée scientifique contemporaine.
Mais le fait empirique existe. Notre pensée établit avec une précision toujours croissante l'idée de l'existence de l'Ordre de la Nature.
Cette idée doit infailliblement pénétrer jusqu'au fond notre pensée. L'idée de l'Ordre immuable qui se dégage du développement scientifique contemporain est une notion qui sépare nettement le concept de l'Univers scientifique de l'avenir prochain de celui qui s'éloigne de nous toujours davantage et qui avait régné aux jours de notre jeunesse.
W. Vernadsky,
Membre de l'Académie des Sciences de l'U.R.S.S.
Conférence faite à Brno, à l'Université Masaryk, en janvier 1926, et à la Société des Naturalistes de Leningrad (Saint-Pétersbourg), en avril 1926. Le texte in extenso est publié en langue russe dans le Bulletin de l’Académie des Sciences de l'Union des Républ. Soviét., 1926. Cf. mes Etudes biogéochimiques, I-II.
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