Le mythe des coraux nécessitant des quantités illimitées de lumière
Par Dana Riddle
J'ai eu le plaisir de vivre sur la grande île d'Hawaï pendant près de deux décennies et j'en ai profité pour étudier les récifs naturels là-bas (voir la figure 1.) Un de mes projets impliquait la détermination de la lumière requise par les coraux photosynthétiques (note: conditions par rapport à toléré.)
Figure 1. Cette marée peu profonde, de quelques centimètres à peine, contient de beaux coraux hawaïens. Des expériences ont été menées sur les animaux trouvés ici.
À l'époque, l'obtention des permis requis par l'État d'Hawaï était relativement facile et, une fois ceux-ci en main, le projet pouvait être mis en œuvre. La détermination des taux de photosynthèse nécessite tout le matériel normalement présent dans un laboratoire humide, ainsi que des instruments hautement spécialisés.
Le premier est un compteur de qualité Quantum (ou PAR) (décrit en détail dans la partie II de cette série). Le second est un fluoromètre à modulation d'amplitude d'impulsion (PAM) (voir la figure 2.)
Figure 2. Cet instrument, appelé fluoromètre, peut déterminer les taux de photosynthèse chez les plantes, les algues et les zooxanthelles.
En résumé, cet instrument surveille l'utilisation ou l'élimination de la lumière au cours du processus de photosynthèse et consiste à mesurer la fluorescence de la chlorophylle. Il peut déterminer si la lumière est utilisée en photochimie, ou dissipée par la chaleur ou par des cycles de protection naturels. Discuter de ces voies dépasse le cadre de cet article.
Il suffit de dire que, dans le contexte ici, nous nous intéressons à combien de lumière est nécessaire pour maximiser la photosynthèse au sein des zooxanthelles trouvées dans les coraux d’eaux peu profondes.
Il est courant de penser que les zooxanthelles présentes dans de nombreux coraux d’eau peu profonde ont une capacité illimitée d’absorption de la lumière et de son utilisation dans le processus de la photosynthèse. Après tout, il est facile de trouver des photos de coraux complètement apparus à marée basse et sous le soleil intense. Cela nous porte à croire que plus de lumière doit être meilleure!
Lors de l'étude de la photosynthèse, il y a quelques points à connaître. La lumière (sous la forme de photons) peut être absorbée par les photopigments (tels que les types de chlorophylle, de péridinine, etc.) et ainsi traverser les deux photosystèmes et au-delà sous la forme d'électrons. Autres points à comprendre - une quantité minimale de lumière est requise (appelée Point de compensation, où la production d’oxygène répond aux besoins respiratoires de l’animal corallien et des symbiotes.)
La prochaine étape est la Point de saturation où le taux de photosynthèse est maximal et que toute augmentation de l'intensité lumineuse n'entraîne pas un taux plus élevé. Le troisième point est Photoinhibition dynamique - c'est une protection contre la lumière intense et implique le cycle de xanthophylle. C'est un processus naturel.
Pour les besoins de cet article, nous nous intéressons plus particulièrement au nombre de photons (intensité lumineuse - PPFD ou PAR) dépassant le point de compensation, atteignant et dépassant le point de saturation et en quoi la photoinhibition dynamique affecte le taux de photosynthèse.
Deux espèces de coraux pierreux ont été choisies pour ces expériences. Le premier était Porites lobata (communément appelé le corail du lobe) et le corail «SPS» Pocillopora damicornis (le corail verruqueux.) Les résultats étaient comparables, et nous ne discuterons que ceux de la procédure impliquant P. lobata.
La figure 3 illustre les résultats.
Figure 3. La photosynthèse maximale dans les zooxanthelles dans ce corite pierreux de Porites a été atteinte à environ 200 µmol · m² · s. À 350, µmol · m² · sec, le taux de photosynthèse était à peu près celui observé à 75, µmol · m² · sec!
Un examen attentif de la figure 3 révèle que le taux maximum de photosynthèse (saturation) a été atteint à une intensité lumineuse de ~ 200 µmol · m² · s et que la photoinhibition dynamique est intervenue peu après.
Le message à retenir est le suivant: Porites les coraux vivant dans des eaux de seulement quelques centimètres de profondeur n'ont besoin que d'une fraction de l'intensité de la lumière qu'ils ressentent. Les photos de zooxanthelles atteignent un taux de photosynthèse maximal tôt le matin et leurs dispositifs de protection naturels (le cycle de xanthophylle) entrent en jeu au milieu de la matinée et les protègent jusqu’à ce que l’intensité lumineuse diminue en fin d’après-midi (en supposant qu’il fasse soleil toute la journée). .)
D'autres expériences suggèrent que la plupart des coraux nécessitent des intensités lumineuses plus faibles pour atteindre des taux maximaux de photosynthèse.
La prochaine fois, nous examinerons les besoins en lumière d'un corail que l'on retrouve souvent dans les aquariums récifaux - Acropora espèces.
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