On réalise une expérience dans laquelle on cultive des plants identiques dans des conditions contrôlées (lumière, température, eau, nutriments), en ne faisant varier qu'un seul paramètre : la concentration en \ce{CO2} de l'air. On compare ensuite leur croissance (hauteur, aire foliaire, masse sèche finale). Le tableau ci-dessous présente les valeurs finales obtenues après 6 semaines de culture :
| Concentration de \ce{CO2} (en ppm) | Hauteur (en cm) | Aire foliaire (en cm2) | Masse sèche (en g) |
| 280 | 5,6 | 18,0 | 2,70 |
| 400 | 7,8 | 24,5 | 3,20 |
| 600 | 9,6 | 30,0 | 4,10 |
| 800 | 9.9 | 31.0 | 4.20 |
| 1000 | 10.0 | 31.5 | 4.25 |
Quelle est l'équation chimique simplifiée de la photosynthèse ?
L'équation chimique de la photosynthèse traduit le fait que les plantes utilisent l'énergie lumineuse pour transformer le dioxyde de carbone et l'eau en glucose, source de matière organique, tout en libérant du dioxygène dans l'atmosphère.
6\text{ H}_2\text{O }+ 6\text{ CO}_2\ \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\ + 6\text{ O}_2
On peut également compter le nombre de chaque type d'atomes dans les réactifs (à gauche de la flèche) et dans les produits (à droite de la flèche), et vérifier la conservation de la matière :
| Atome | Réactifs | Produits |
| C | 6\times1=6 | 6 |
| O | 6\times1+6\times2=18 | 6+6\times2=18 |
| H | 6\times2=12 | 12 |
L'équation chimique simplifiée de la photosynthèse est :
6\text{ H}_2\text{O }+ 6\text{ CO}_2\ \longrightarrow \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\ + 6\text{ O}_2
Quel graphique correspond à l'évolution de la hauteur des plants en fonction de la concentration de \ce{CO2} ?
Dans le tableau, on prend des valeurs dont la lecture graphique sera la plus simple. Par exemple, pour une concentration de \ce{CO2} de 1 000 pm, la valeur de la hauteur est de 10,0 cm.
On procède ensuite par lecture graphique, en sachant que les valeurs sont les suivantes :
| Concentration de \ce{CO2} (en ppm) | Hauteur (en cm) |
| 280 | 5,6 |
| 400 | 7,8 |
| 600 | 9,6 |
| 800 | 9,9 |
| 1 000 | 10,0 |
La graphique correspondant est le suivant :
Quel est le pourcentage d'augmentation de l'aire foliaire entre une concentration de \ce{CO2} de 400 ppm et une concentration de \ce{CO2} de 600 ppm ?
On sait que :
- L'aire foliaire pour une concentration de 400 ppm est de 24,5 cm2.
- L'aire foliaire pour une concentration de 600 ppm est de 30,0 cm2.
Le pourcentage d'augmentation vaut :
\dfrac{\text{Aire foliaire finale}-\text{Aire foliaire initiale}}{\text{Aire foliaire initiale}}
On calcule la différence :
30{,}0-24{,}5=5{,}5\text{ cm}^2
On calcule ensuite le pourcentage d'augmentation :
\dfrac{5{,}5\times100}{24{,}5}=22\text{ \%}
Le pourcentage d'augmentation est de 22\text{ \%}.
Quel est le pourcentage d'augmentation de la masse sèche entre une concentration de \ce{CO2} de 600 ppm et une concentration de \ce{CO2} de 800 ppm ?
On sait que :
- La masse sèche pour une concentration de 600 ppm est de 4,10 g.
- La masse sèche pour une concentration de 800 ppm est de 4,20 g.
Le pourcentage d'augmentation vaut :
\dfrac{\text{Masse sèche finale finale}-\text{Masse sèche initiale initiale}}{\text{Masse sèche initiale}}
On calcule la différence :
4{,}20-4{,}10=0{,}10\text{ g}
On calcule ensuite le pourcentage d'augmentation :
\dfrac{0{,}10\times100}{4{,}1}=2{,}4\text{ \%}
Le pourcentage d'augmentation est de 2{,}4\text{ \%}.
Quelle est la relation entre la concentration en \ce{CO2} et la croissance des plantes d'après les données fournies ?
Les données montrent une augmentation de la croissance (hauteur, aire foliaire, masse sèche) quand la concentration de \ce{CO2} passe de 280 à 600 ppm. Au-delà de 600 ppm, les gains sont très faibles : cela indique une saturation de la réponse. Le \ce{CO2} n'est plus le facteur limitant, d'autres paramètres (lumière, eau, nutriments, enzymes) limitent la photosynthèse maximale.