Chapitre 70 – Le carbone – Partie 3

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Les sols et l'agriculture, Gérard Millette Ph.D.
Chapitre 70
INTRODUCTION
Le carbone (C) nourrit tous les êtres vivants de la terre. Il
constitue la base de tous les aliments consommés parce qu’il
emmagasine puis relâche l’énergie. Il devient ainsi la matière
constituante des êtres vivants.
Chaque espèce vivante de la nature a ses particularités
pour utiliser le carbone et s’en nourrir. Les plantes (69), qui ne
peuvent se déplacer, ont développé un système pour se nour-
rir sur place grâce à la photosynthèse. Quant aux êtres qui se
déplacent à la recherche de nourriture, ils ont développé des
systèmes qui répondent à leurs besoins physiologiques. Il y a
des êtres à sang froid, et d’autres à sang chaud qui produisent
et dégagent de la chaleur pour se nourrir et agir. Des espèces
des deux groupes vivent en milieu atmosphérique ou aqua-
tique. Les groupes à sang froid comprennent tous les insectes,
les vers, un grand nombre de microorganismes, etc. Les es-
pèces à sang chaud sont moins nombreuses mais nous inté-
ressent plus particulièrement, vu qu’elles incluent l’être
humain. C’est pourquoi l’étude du cycle du carbone en milieu
animal est concentrée sur celui des êtres à sang chaud et com-
prend les humains.
ENTHALPIE
L’enthalpie est la propriété physique la plus importante
du carbone. On la définit comme un échange d’énergie se
produisant lorsqu’une substance ou un élément quelconque
change d’état. Par exemple, le nombre de calories requises
pour transformer l’eau en vapeur est une mesure de l’enthal-
pie. Le carbone libère beaucoup de chaleur et d’énergie
lorsqu’il s’oxyde de C (carbone) à CO2(dioxyde de carbone )
par la combustion. Cette enthalpie permet de chauffer une
habitation, de cuire des aliments, etc. en brûlant les fibres du
bois qui sont un mélange de cellulose, d’hémicellulose et de
lignine (69). C’est ainsi que la combustion lente du carbone
dans les êtres à sang chaud leur fournit la chaleur dont ils ont
besoin.
ÊTRES À SANG CHAUD
Tous les êtres multicellulaires ont besoin d’oxygène et
de carbone pour vivre. Il leur faut alors un système respiratoire
et circulatoire pour apporter cet oxygène à toutes les cellules
et à tous les tissus du corps. Le même système sert à rejeter le
CO2qui résulte de cette combustion interne. L’agent de trans-
port est le globule rouge, qui contient l’hémoglobine du sang.
Le globule transporte l’oxygène vers les produits carbonés qui
nourrissent le corps par les réactions chimiques des cellules.
Un millilitre de sang contient 5 millions de globules, qui lui
donnent sa couleur rouge. En même temps, les globules re-
cueillent le CO2formé durant la respiration des cellules qui
ont été nourries, et le ramènent aux poumons pour être rejeté
dans l’air lors de l’expiration du gaz. Les mêmes globules peu-
vent circuler 100 000 fois et ont une durée de vie de 120 jours
environ, avant que la rate et les globules blancs les détruisent.
Chaque seconde, notre moelle osseuse met en circulation
entre 2 et 3 millions de nouveaux globules rouges. C’est ainsi
que les poumons servent à apporter l’oxygène et à rejeter le
CO2que l’organisme utilise pour vivre.
L’humain, étant un être à sang chaud, respire l’air qu’il rejette dans l’atmosphère en
ayant doublé son contenu en CO2, ce qui en fait l’un des principaux responsables des
gaz à effet de serre (GES). En effet, l’augmentation de la population depuis 100 ans,
jumelée aux activités humaines incluant les élevages, porte annuellement à quelque
3 milliards de tonnes les rejets de CO2.
Figure 70.1
NOURRIR LES PLANTES
LE CARBONE
Partie 3

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Chapitre 70
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DIGESTION
La digestion comporte plusieurs procédés rattachés à
des étapes. Il y a le broyage des aliments, leur transit dans le
système digestif, l’humidification, les sécrétions digestives qui
apportent des enzymes et des microorganismes spécialisés,
puis le rejet des déchets accumulés. Les processus de la di-
gestion des êtres vivants varient en fonction des espèces. Par
exemple, les ruminants qui ont un estomac à quatre compar-
timents digèrent différemment des porcs, des lapins et des
humains qui n’en ont qu’un seul, ou des volailles qui en ont
deux. Par contre, le but de la digestion est le même pour tous,
soit transformer les aliments ingurgités en substances chi-
miques carbonées simples qui peuvent passer dans le sang
pour nourrir l’ensemble de l’organisme.
• Les ruminants
Les ruminants utilisent leur cavité buccale (la bouche) à
deux reprises pour digérer. L’herbe broutée, par exemple, est
mélangée à la salive et mastiquée rapidement une première
fois, puis envoyée dans la panse ou rumen, le premier com-
partiment de l’estomac. Cette première ingurgitation apporte
de l’azote aux microorganismes du rumen. Les aliments dans
la panse subissent une dégradation importante. Les lipides
(gras) et les glucides (sucres) y subissent une transformation.
Ceci produit beaucoup de gaz CO2et de méthane (CH4) rejeté
par la bouche dans l’atmosphère. Les protéines y sont partiel-
lement décomposées, produisant du gaz d’ammoniac (NH3)
évacué par la bouche et de l’urée (CO(NH2)2) rejetée dans
l’urine. Après environ 30 minutes, les aliments du rumen sont
régurgités dans la bouche, remâchés avec beaucoup de salive
et retournés dans le second compartiment de l’estomac, ap-
pelé le réseau. La vache peut produire jusqu’à 150 litres de sa-
live par jour pour ruminer ses aliments. Ceux-ci ne peuvent
pénétrer dans le compartiment du réseau que s’ils sont broyés
finement. Ils passent ensuite au troisième compartiment ap-
pelé feuillet. La dernière étape de la digestion s’engage. Elle
assèche le mélange alimentaire, qui est encore très liquide, et
récupère ainsi une bonne partie de la salive utilisée en grande
quantité durant la rumination. Le bol alimentaire passe enfin
dans le quatrième compartiment appelé caillette. Ce milieu
est acide et les protéines y sont digérées complètement.
• Les porcins
Chez le porc, qui est omnivore comme les humains, l’es-
tomac n’a qu’un seul compartiment. L’estomac se vide lente-
ment. Les aliments passent par petites quantités dans
l’intestin grêle. La décomposition des amidons commence
dans l’estomac environ trois heures après l’ingurgitation. Les
protéines sont hydrolysées, puis passent dans l’intestin grêle
où s’effectue la majeure partie de la digestion. Elles y sont
transformées en nutriments simplifiés chimiquement comme
les sucres, les acides aminés, le glycérol et les acides gras que
le système absorbe. Dans le gros intestin, l’eau est résorbée et
les matières fécales sont putréfiées avant d’être rejetées avec
une quantité importante de liquide.
• Les lapins
Le lapin a un système digestif particulier. Comme les in-
sectes qui vivent des déjections fécales, il consomme une se-
conde fois la partie liquide de ses excréments en léchant son
anus sans toucher aux crottes solides qu’il rejette. Les aliments
sont rapidement acidifiés dans l’estomac, ce qui dégrade les
sucres. Tout le reste, plus les excréments liquides consommés
une seconde fois, est digéré dans l’intestin où tout est déshy-
draté, puis sort sous forme de crottes solides.
• La poule
La poule, qui n’a pas de dents, envoie ses aliments en
premier dans le jabot, le premier compartiment de son esto-
mac. Il faut entre une heure trente et dix huit heures pour ex-
pédier les aliments reçus dans le second compartiment
appelé gésier. Celui-ci est un muscle très puissant et contient
même des petits cailloux qui écrasent les grains. Il contient
les enzymes requises pour digérer les amidons, les protéines,
etc. Les volailles nourries exclusivement avec des moulées de
farine ont donc besoin de petits cailloux dans la nourriture.
Ceci augmente la digestion des céréales d’environ 10 %.
Les lipides et les glucines contenues dans la panse des ruminants produisent beau-
coup de CO2et de méthane, qui sont rejetés par la respiration dans l’atmosphère.
Figure 70.2

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Chapitre 70
• L’humain
Chez l’humain, la digestion commence dans la bouche
avec la salive qui humidifie et dilue les aliments. Le pH (16, 17)
de l’estomac est légèrement acide. Grâce à l’enzyme amylase,
l’estomac dégrade les amidons. Puis, l’acidité augmente pour
que les enzymes puissent attaquer les protéines. La digestion
des gras a lieu dans l’intestin grêle grâce à la bile venant du
foie, aux sucs du pancréas, etc. dans un milieu alcalin avec un
pH près de 8. Les nombreuses enzymes diversifiées de l’intes-
tin grêle complètent le processus de digestion et d’assimila-
tion des substances nutritives. Le colon, ou gros intestin, peut
modifier la cellulose que nous digérons peu. Cependant, il ré-
sorbe les liquides pour nous permettre d’évacuer des excré-
ments solides.
RESPIRATION, COMBUSTION
Tel que mentionné au chapitre 69, l’exhalaison des gaz
durant la respiration rejette dans l’atmosphère un gaz enrichi
du double en CO2. Ceci est dû à la combustion lente des mil-
liers de composés organiques carbonés que les êtres à sang
chaud brûlent lentement pour nourrir leurs milliards de cel-
lules vivantes. Or, le CO2fait partie des gaz à effet de serre
(GES), un sujet de conversation très à la mode. Qu’en est-il de
la contribution des êtres à sang chaud à cette augmentation
de CO2?
L’atmosphère qui entoure la terre jusqu’à 100 kilomètres
d’altitude contient 21 % d’oxygène, 78 % d’azote, 0,03 % de
CO2, et 0,97 % d’autres gaz variés. L’air aspiré de l’atmosphère
normale contient près de 0,06 grammes de CO2 par litre. L’air
expiré en contient le double. La respiration normale, au repos
est de 8 litres à la minute. Donc, l’air expiré contient deux fois
plus de CO2que l’air aspiré. Dans une heure, l’augmentation
en CO2de l’atmosphère est de 28,8 grammes et d’environ 690
grammes dans une journée. Dans un an, une personne a re-
jeté 250 kilos ou un quart de tonne de CO2en plus de ce que
l’atmosphère contenait au début. Or, depuis 100 ans, la po-
pulation du globe a augmenté d’environ 5 milliards de per-
sonnes. Chaque milliard augmente le CO2de 250 millions de
tonnes par année. À cause des activités humaines qui aug-
mentent le rythme de la respiration, on peut ajouter 20 % à
la quantité mentionnée. Ceci porte à 300 millions de tonnes
par année le supplément de CO2ajouté à l’atmosphère par
milliard d’habitants. Par conséquent, la population sur terre
présentement augmente la quantité de CO2dans l’atmo-
sphère de 1,5 milliards de tonnes par année, au-delà de ce
qu'elle était il y a 100 ans. Cette quantité ne représente en fait
que 50 % de l’augmentation réelle. Les 5 milliards additionnels
de la population multiplient par 5 la production animale pour
se nourrir et par 5 également les quantités de CO2et de mé-
thane (CH4) rejetés par les animaux dans l’atmosphère. Par
conséquent, la production additionnelle de CO2ajoutée à l’at-
mosphère chaque année est de 3 milliards de tonnes.
Ce chapitre n’est qu’un bref aperçu du rôle du carbone
dans l’alimentation des êtres du régime animal. Il se termine
par une évaluation des effets du carbone utilisé en nutrition
sur notre environnement. Il faudrait y ajouter les apports in-
dustriels. Ceci n’est qu’une introduction aux deux prochains
chapitres, qui traiteront de la participation du carbone via le
CO2dans le réchauffement de la planète.
Le carbone libère beaucoup de chaleur et
d’énergie lorsqu’il s’oxyde, passant du carbone
au dioxyde de carbone sous l’effet de la com-
bustion. Ce phénomène, qui se nomme
enthalpie, constitue la propriété physique la
plus importante du carbone.
Figure 70.4
Les centaines de millions de porcs en
élevage dans le monde, destinés à l’ali-
mentation humaine, font partie des
responsables du rejet dans l’atmosphère
des 3 milliards de tm de CO2 attribuables
annuellement à l’activité humaine.
Figure 70.3