La silice, structure fondamentale de notre Planète
Cette agate est couramment trouvée dans les cavités des roches volcaniques. Elle se forme par le dépôt progressif de cristaux de quartz, issus d’une eau riche en silice. Le minéral est constitué couche après couche parallèlement à la paroi de la cavité, créant ainsi une calcédoine. (pic by photra99)
La silice, ou dioxyde de silicium, est un minéral omniprésent sur Terre. Composant prêt de 95 % des roches connues, la silice existe sous trois principales formes cristallines, dont le quartz.
Par Hortizan
Mais il s'agit bien de la même substance ! Chez le végétal comme le minéral, la silice contribue à la formation de structures de soutien et de protection, facilitant ainsi des fonctions vitales variées. Comprendre la présence et le rôle de la silice dans ces organismes permet de mieux mesurer son importance écologique ainsi que ses nombreuses applications agricoles, industrielles et scientifiques.
La silice, essentiel pour le règne végétal, remplit des rôles structurels et protecteurs. Elle constitue jusqu’à 95% de l’écorce d’un grain de riz, tandis que le bois peut en accumuler jusqu’à 90 kg par hectare. Cet élément participe au renforcement des parois cellulaires des plantes, leur conférant une résistance accrue contre les attaques de parasites et les stress environnementaux.
Dans les prêles (Equisetum), la silice se combine avec des substances glucidiques pour former des complexes silico-organiques. Ces éléments, une fois observés au microscope, apparaissent comme de petits grains entre la membrane cellulaire et la paroi squelettique. La silice est absorbée du sol par les racines, transportée vers les parties aériennes de la plante, puis déposée dans les tiges et les feuilles. Une fois logée dans les tiges des prêles, le dépôt de silice participe à la création de cristaux appelés raphides. Ces cristaux, sous forme d’aiguilles (constituée de certaines formes de calcium), semblent servir de mécanisme de protection : elles peuvent provoquer des blessures à l'œsophage ou à la gorge des animaux qui les consomment.
Cependant, le rôle de la silice chez les plantes ne se limite pas à la simple protection mécanique. Elle joue aussi un rôle dans la régulation de la transpiration et améliore la photosynthèse en augmentant la réflectance des feuilles. Les dépôts de silice réduisent les pertes d'eau en renforçant les stomates, essentiel pour de nombreux végétaux évoluant dans des environnements arides ou fréquemment soumis à des sécheresses.
Plusieurs êtres vivants se servent activement de la silice. Les diatomées, algues brunes unicellulaires, l’utilisent dans la création de leur coque siliceuse appelée frustule. La silice est incorporée via une enzyme, formant des structures complexes. Leur capacité rare à transformer la silice les rend importantes pour la biominéralisation et les cycles biogéochimiques de notre planète. Cet atout unique nous permet de les utiliser dans la production de diatomites ,employées à des fins de filtration, d'isolation, ainsi que bien d'autres applications industrielles.
Les éponges, simples animaux pluricellulaires, dépendent de la silice pour renforcer leur squelette interne à travers des structures appelées spicules. Ces structures siliceuses confèrent aux éponges une rigidité et une élasticité qui leur permettent de coloniser divers habitats marins, des fonds sableux jusqu’aux roches. Par exemple, la Hyalonema fabrique de longs spicules qui ancrent l'animal dans les sédiments, lui permettant de filtrer l'eau et d'absorber davantage de silice et d'autres minéraux (cf pic1.). On estime que les éponges fournissent jusqu'à 90 % de la silice dans les sédiments côtiers et séquestrent environ 48 millions de tonnes de silice chaque année, elles jouent en conséquence un rôle crucial dans les cycles biologiques marins.
Au jardin, savoir utiliser la silice peut présenter de nombreux avantages. Cet élément clé renforce la croissance des plantes, améliore leurs défenses contre les pathogènes fongiques, repousse les parasites et peut même augmenter les rendements.
Sous le sol, la silice protège les plantes contre les menaces extérieures (microbiennes par exemple) et booste leur productivité. En effet, l’élément renforce non seulement les parois cellulaires, mais augmente également la résistance des plantes au stress mécanique et osmotique. En ajoutant de la silice au sol, les parois cellulaires deviennent plus robustes, renforçant les tiges et les branches. La silice stimule le métabolisme des plantes, conduisant à une croissance rapide et une production d'énergie efficace, en augmentant les niveaux de chlorophylle et la photosynthèse. Plus résistantes, elles peuvent acheminer plus efficacement l'eau et absorber plus facilement les nutriments. Enfin, grâce à une barrière cellulaire renforcée, la silice protège contre les maladies et parasites fongiques comme le Pythium et le mildiou, en fortifiant les zones infectées et créant une barrière minérale contre les hyphes fongiques.
La silice joue donc un rôle essentiel pour divers organismes ainsi que dans nos écosystèmes, passant à travers plusieurs formes minérales, végétales et animales. Sa capacité à renforcer les structures biologiques et à former des dépôts minéraux en fait un élément crucial pour de nombreuses espèces. Pour l’homme, son impact s'étend du secteur industriel jusqu’au médical, offrant des perspectives prometteuses pour de nouvelles applications. Il ne faut toutefois pas oublier que la silice est également une source de risques sanitaires : l'exposition à la silice cristalline présente des risques de silicose pour les travailleurs exposés à ses poussières fines. La recherche continue sur la silice est fondamentale pour explorer ces possibilités et améliorer notre compréhension de ses utilisations variées.
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