LA LUMIERE DANS LA NATURE, COMPARAISON AVEC LA LUMIERE EN AQUARIUM

La lumière est certainement l’un des composantes clés du succès dans l’aquarium marin, et la base sur laquelle la méthode Berlinoise est basée.
Sans une bonne lumière , il serait impossible de maintenir des coraux durs, telle que les exigeants Acropora, Montipora, Pocillopora, Seriatopora, et les Bénitiers .

Les aquariophiles « experts » du monde entier sont venus à comprendre la relation complexe multifactoriel, entre un ensemble de paramètres, la santé et la couleur de nos coraux avec une référence particulière aux SPS (small polyped scleractinians).).

L’introduction de lampes aux halogénures métalliques à partir de 10000 ° K allant jusqu’au 20.000 ° K,puis à la récente disponibilité des tubes fluorescents à haut rendement (T5) a sans doute accéléré le processus par lequel nous avons commencé il y a de nombreuses années.
Évidemment, il reste beaucoup de questions que, nous aquariophiles, nous continuons à nous poser
Nous allons nous concentrer clairement sur la Lumière: Quel est le meilleur type de lumière? Quel devrait être l’intensité? Quelle est la puissance des ampoules?

Nous commençons à envisager ce qui se passe dans la nature, en prenant pour exemple un récif polynésien, et nous en voyons les principaux paramètres sur l’éclairage.
Pour ce faire, nous considérons l’irradiation (PFFD) inclus dans le spectre entre 400 et 700 nanomètres, et nous pouvons voir que le minimum mesurée en hiver est de 1600 μmoli/M2/s (340 watts/m2) alors que le maximum en été est égale 2300 μmoli/M2/s (500 watts/m2).

La variabilité peut être du à une gamme plutôt large de facteurs, l’heure, la position du soleil par rapport à la longitude et latitude, des substances particulaires, des suspensions dans l’air, l’humidité, d’autres gaz dans l’atmosphère, les nuages et le caractère saisonnier.
Et sans compter que ce complique avec l’eau .

Il faut noter qu’il y a une partie seulement de toute la lumière qui atteint la surface de l’eau , qui atteint son objectif , qui est d’atteindre le fond du recif. Une partie de la lumière est en fait reflétée (selon l’angle d’incidence et avec l’indice de réfraction de l’eau) les vagues extérieures affectant l’intensité de la lumière en agissant profondément comme une loupe et alors intensifié, ou diminué (le « scintillement raye », Falkowski 1990), puis nous devont considérer les particules, les substances dissoutes en suspension dans l’eau qui peuvent refléter ou absorber la lumière, plus la turbidité est grande, plus l’absorption de la lumière est importante, le phytoplancton en suspension, et les mêmes molécules d’eau qui agissent en allant absorber la lumière.

La distribution spectrale (PFFD) à différentes profondeurs dans les eaux claires océaniques prend les valeurs suivantes:

1 m 5 m 10 m 15 m 20 m
PFFD (µmoli/M2/s)
1640 958 618 436 316

A ce stade , ajouter à la complexité du système on va considérer le fait que la lumière n’est pas la même, mais peut prendre des caractéristiques très différentes.

L’eau agit essentiellement comme un filtre qui modifie le spectre: les rouges et les jaunes sont les premiers à disparaître tandis que le bleu sont ceux qui pénètrent plus profondément.

Une question se pose en aquarium alors, que pouvons-nous attendre?

La plupart de ces coraux dans nos aquariums , vivent dans la nature, à des profondeurs allant de quelques mètres à 15-20 mètres. Dans nos bacs, ils vivent à des profondeurs comprises entre 5 et 50 cm.

il est évident qu’à ces profondeurs, la quantité de lumière absorbée par l’eau est très faible, s’élevant à 33% à 700 nm pour tomber à 4% à 400 nm.

Niveau d’atténuation de la lumière à 60 cm de la surface de l’eau.

La première conclusion importante que nous pouvons faire est que, si dans la nature l’intensité de la lumière au niveau de la surface se situe dans une fourchette comprise entre 350 et 500 Watt / m², dans un aquarium ce niveau peut être réduit de façon exponentielle, ce parce que quand on veux faire une comparaison entre la nature et nos aquariums , que sont en jeu d’autres facteurs que:
• La quantité de lumière absorbée et le spectre dans l’aquarium sont souvent influencées par la pigmentation de l’eau due à la décomposition des substances organiques, dont l’importance d’utiliser un bon charbon actif .
• Les particules présentes dans la nature est beaucoup plus grande, en général, que dans l’aquarium.
• Selon es océans l’irradiation de la lumière n’est pas constante, comme cela arrive souvent dans nos aquariums (par exemple en raison de l’angle d’incidence pendant la journée et la saisonnalité).
Une autre propriété importante est liée à la coloration des coraux. Puis la couleur observée sur nos coraux dépend de la lumière utilisée?
Dans la littérature (Ken S. Feldman, Sanjay Joshi, Lauren F. Vernes, Elizabeth A. Huber, M. Maers Kelly, Matthew R. Test) a été mise en avant une série d’expériences visant à comprendre l’influence de la lumière sur la couleur.
Mais il est important d’identifier quelles sont les variables impliquées et les résultats ne sont pas fondés sur «des anecdotes» mais sur des données certaines définitives, car cea peut avoir une incidence sur la relation complexe et multifactorielle et ne pas confondre avec une situation plutôt triviale, comme cela arrive souvent.

La première étape dans cette direction consiste à comprendre que la couleur de la «perception» d’un corail dépend d’une multitude de variables qui affectent une multitude de domaines scientifiques allant de la génétique moléculaire des coraux, associée à l’absorption physico-chimique de la lumière par des pigments, la physique liée à la perception visuelle, la chimie et la relation symbiotique avec les zooxanthelles;
En bref nos coraux produisent une multitude de molécules de couleur en réponse à une variété de stimuli.

Parlant de la lumière peut faire valoir que la couleur “perçu” par un corail par un observateur est une combinaison de la lumière incidente, la lumière réfléchie et la lumière réémise (fluorescence).
La lumière réfléchie ne «interagissent de façon productive avec les molécules du corail. La surface agit comme un miroir qui réfléchit sélectivement la lumière incidente qui joue un rôle clé dans la couleur de la lumière réfléchie.
Ré-émis la lumière (fluorescence) , au contraire implique, une interaction moléculaire entre photons et les récepteurs du corail. Récepteurs qui “absorbe” la lumière à une certaine gamme et la refléter un spectre différent (fluorescence) ,commutation de sa longueur d’onde vers le rouge : il absorbe le bleu et le vert qu’elle émet. Et voici pourquoi certaines couleurs apparaissent plus importantes en aquariums.

Arrivé à ce stade, il est nécessaire de procéder à une comparaison spectrales entre les différents types d’éclairage actuel dans l’aquarium et entre ces derniers et le spectre de la lumière du soleil.

LED et Soleil (mesure avec un spectrophotomètre professionnel)

LED et HQI (mesure avec un spectrophotomètre professionnel)

LED et tube fluorescent (mesure avec un spectrophotomètre professionnel)

LED et tube fluorescent (mesure avec un spectrophotomètre professionnel)

LED et tube fluorescent bleu Actinic (mesure avec un spectrophotomètre professionnel)

Il est clair que la comparaison entre différents types d’éclairage ainsi que les spectres fournis par les LED et les lampes aux halogénures métalliques sont celles qui ressemblent davantage au spectre de la lumière du soleil, tandis que les lampes fluorescentes souffrent d’une configuration typique d’un tri-phosphore ou du phosphore penta, montrant un pic dans le spectre en correspondance des points mis en évidence.

Si les points sont conçus pour faire ressortir les couleurs, par exemple, en utilisant le changement de ses couleurs primaires RVB ,la couleur est plus grande à l’égard de rouge, bleu et vert au détriment de l’exactitude tonale.

Une autre différence intéressante entre les différents types de lumière est la présence de scintillement, qui est présente évidemment que dans les lampes fluorescentes par opposition aux halogénures métalliques et LED

L’effet est que si nous utilisons une lampe fluorescente, nos coraux et les poissons seraient soumis à une lumière qui varie en intensité dans le domaine temporel, de manière très rapide, et donc non visibles à l’œil nu, mais nous ne savons pas si les poissons et les coraux sont susceptibles de les interpréter différemment et quelles pourraient être les effets à moyen et à long terme. Probablement non, ceci n’aurait pas d’effet, mais il n’est certainement pas un aspect secondaire à considérer quand il s’agit de lumière artificielle.

Ayant atteint ce point après avoir vu les nombreuses variables qui distinguent le chemin de la lumière dans la nature, on peut se demander si nos aquariums sont peut-être pas trop éclairés, bien que cela semble contradictoire au premier abord.
Nous commençons par faire des discours qui sont souvent entendus chez les aquariophiles:
• Les SPS ont besoin de lumière intense
• les Coraux LPS nécessite moins de lumière que les coraux SPS
• Les coraux mous exigent moins de lumière pour les coraux durs

En supposant qu’il est fondé à considérer que l’éclairage intense est une condition essentielle pour la maintenance de coraux (Acropora, Stylophora, Pocillopora, Montipora, etc.) Il est également faux de prétendre que l’aquarium ne pas être trop éclairé” .
Comment peut-il être possible de réaliser ce fait? Est-il vraiment possible que nos coraux sont trop éclairer, contrairement à ce qui a toujours étais pensé par les amateurs?
Les avis sur la quantité de lumière dans l’aquarium sont multiples et les fabricants font tout leur possible pour vous apporter des sources de plus en plus puissants de lumière, nous avons commencé avec le HQI 70W pour atteindre la lampe de 150W et ainsi de suite jusqu’à 250, puis 400 et Enfin, 1000 watts.,Bientôt les lampes au plasma…..
D’autres parts, les récifalistes, surtout les amateurs de coraux durs les fans de petits polypes (SPS) sont convaincus que les coraux sont avides de lumière.
Des expériences documentés qui prouvent que ce n’est pas entièrement vrai, mais c’est seulement en partie.
Nous devons donc commencer par les raisons qui nous permettent de dire à quel point beaucoup de lumière est suffisant et nécessaire pour nos coraux. Nous commençons de parler du point de saturation

Grâce à l’utilisation d’une jauge “de l’activité photosynthétique,” nous pouvons demander aux coraux ce que leur point de saturation est, cette mesure se fait avec l’aide d’un un fluorimètre modulé en amplitude (PAM).

Il s’agit d’un outil qui peut “comprendre” les besoins de la lumière par les organismes photosynthétiques, y compris les zooxanthelles dans les tissus des coraux.
Le PAM en liaison avec un compteur PAR permet d’estimer le nombre de photons utilisée pour la photosynthèse, et ceux qui sont en excès.

De cette façon, vous pouvez déterminer l’intensité de la lumière idéale pour la photosynthèse et le point de «saturation».

Ensuite, vous pouvez déterminer le moment où, en présence de trop de lumière et donc une situation de “danger potentiel” pour les coraux connu comme PHOTO INHIBITION point.
Sur ce graphique, garce à la variable en jaune nous pouvons déterminé le niveau de saturation / photoinhibition qui se produit lorsque la courbe de la photosynthèse devient plate

Dans hypothèse, la saturation commence à une profondeur d’environ 400 m2 ľmol · sec (soit environ 20.000 lux).
Pour mieux comprendre ces concepts, nous voyons quelques exemples appliqués aux animaux que nous connaissons tous très bien:
Pavona Varians

Point de saturation : 110 µmol·m ²·s (environ 5.500 Lux)
Point de photo inhibition : ~350 µmol·m ²·s (environ 17.500 lux).
Porites Lutea

Point de saturation : 400 µmol·m ²·s (environ 20.000 Lux)
Point de photo inhibition : ~750 µmol·m ²·s (environ 37.500 lux).
Pocillopora Rose

Point de saturation: 600 m² ľmol · s (environ 30000 lux)
Point d’inhibition de photos: pas de photos d’inhibition ľmol · · 1.900 m² s (environ 95.000 lux) ..

Point de saturation : 275 µmol·m ²·s (environ 13,750 Lux)
Point de photo inhibition : ~425 µmol·m ²·s (environ 21,250 lux).

Montipora Capitata

Point de saturation : 135 µmol·m ²·s (environ 6.750 Lux)
Point de photo inhibition : ~250 µmol·m ²·s (environ 12.500 lux).

Sinularia Densa

Point de saturation : 207 µmol·m ²·s (environ 10.350 Lux)
Point de photo inhibition : ~400 µmol·m ²·s (environ 20.000 lux).

Tridacna Maxima

Point de saturation : 600 µmol·m ²·s (environ 30.000 Lux)
Point de photo inhibition : aucune photo inhibition ~1900 µmol·m ²·s (environ 95.000 lux).

Le point de saturation relativement faible de ces coraux montrent que ce n’est pas vrai que les coraux sont des « éponge insatiable» de lumière.

En fait dans la nature sont nombreuses les causes qui agissent comme un bouclier , à la lumière du soleil, comme nous l’avons vu dans l’introduction (nuages, des orages, des réflexions et réfractions, l’angle de la surface mouvement du soleil, les particules en suspension, les sédiments, l’entrée d’eau douce pigmentée et chargé de débris, des bulles causé par le mouvement de l’eau en surface et la couleur).

Les coraux peuvent également utiliser des mécanismes de «protection» en déployant leurs polypes et provoquant une sorte de «auto ombre»,
Il semble évident que des niveaux relativement faibles de la lumière soit mieux que trop élevés pour la plupart des animaux examinés.
C ‘est aussi sûr que les niveaux de 200-300 photons ľmol · m² · s (~ 10,000 à 15,000 lux) est suffisante pour activer les processus de photo inhibition pour la plupart des coraux, avec les conséquences que l’on sait .

En termes pratiques, nous pouvons dire que les coraux photosynthétiques qui exigent une lumière très intense, comme celui généré par les systèmes d’éclairage à lampes 250-400 watts est une exception plutôt que la règle.
En présence d’une lumière très vive, au contraire, ils pourraient être atteint par le processus photo inhibition à court terme, peut être tolérée dans le long terme pourrait entraîner un ralentissement de la croissance s’il n’est pas également à la détérioration de l’animal lui-même.

Et c’est aussi évident que le tout doit également être en fonction des paramètres de nos lampes (durée de vie , à la profondeur de notre cuves et la température de couleur de nos lampes )de manière importante ce qui affecte le rendement lumineux.
Le tableau suivant montre les niveaux de saturation dans les différentes espèces que nous apportent habituellement dans nos bacs.

Certaines espèces d’Acropora acclimatés à 76m de profondeur.

Dans ce cas, une image vaut mille mots: La majorité des coraux durs peuvent s’adapter à des situations extrêmes de lumière, ce qui ne signifie pas que TOUS les coraux peuvent vivre avec de la lumière faible:
De toute évidence, il vous faut un peu de bon sens et de sensibilité ..

Merci a Danilo Ronchi et Nicola Gandini pour leur participation dans cette article sur la lumiere..

Pour discuter davantage de cette question, nous vous recommandons les lectures suivantes, qui forme la base de ce rapport:
“Coral Coloration et lumière incidente: Un essai photographique” - Départements de chimie, Ind Eng et la fabrication, de la Pennsylvania State University, Ken S. Feldman, Lauren F. Vernes, Elizabeth A. Huber, Kelly M. Maers, Matthew R. Test (Mars 2008)
“Glitter Lines: More Than esthétique?” En Riddle Dana (Mai 2006)
«How Much Light?! Analyse des exigences en lumière sélectionnée en eaux peu profondes Invertébrés », par Dana Riddle (Mars 2007).
“Underwater Light Field et sa comparaison avec Lampes” par Sanjay Joshi (août 2005)