Pour mieux comprendre ce phénomène, nous pouvons classer les observations sur le sujet dans trois catégories distinctes lumière, photosynthèse et photoadaptation. En observant l'éclairage nous pouvons voir des différences fondamentales entre les récifs naturels de corail et nos microcosmes captifs, et surtout la faculté d'adaptabilité des coraux. La lumière influence la réponse à la photosynthèse, le taux de calcification et joue également un rôle dans le cycle reproducteur des coraux.
La lumière
Sans entrer dans une explication technique de la lumière, Les deux aspects qui nous concerne sont la quantité et la qualité spectrale de cette même lumière.
Quantité de lumière
Un peu de théorie.
Le flux lumineux décrit la quantité de lumière qu'elle émet par unité de temps. Autrement dit, il s'agit d'un débit de lumière en lumens (lm). L'éclairement représente le flux lumineux rapporté à un mètre carré en lux (lx). L' "irradiance" est définie comme l'énergie rayonnante émise par le soleil dans toutes les longueurs d'onde arrivant chaque seconde sur une surface de 1 mètre carré.
En référence, la quantité de lumière naturelle sur un récif de corail est autour 22 000 lux à une profondeur de 1 mètre alors que celle d'une ampoule HQI de 150 watts est d'environ 7000 lumens. Pour information un tube néon de 36 watts a une quantité lumineuse d'environ 2800 lumens.
La lumière sous-marine naturelle dépend de plusieurs variables. La qualité de l'eau et la structure du récif. La quantité de lumière entrant dans l'eau dépend de l'angle de pénétration et des caractéristiques de l'eau (vagues, opacité). L'angle d'incidence change tout au long d'une journée. Selon l'heure, certaines parties du récif sont ombragées ou éclairées. Cet effet est plus prononcé dans des eaux peu profondes. À de plus grandes profondeurs la direction de la lumière est moins importante et les coraux ne sont pas affectés par le changement de position du soleil.
Dans le milieu naturel, la lumière atteignant les coraux n'est pas conformée. Cet aspect de la luminosité naturelle, n'existe pas dans la plupart de nos bacs. Nous soumettons typiquement les coraux à une intensité lumineuse constante avec un angle d'incidence fixe. Clairement, les coraux captifs doivent s'adapter à ces constantes. On appellera cela, la photoadaptation.
La quantité de la lumière penétrant les couches d'eau est en partie dispersée par les particules se trouvant dans l'eau et par les molécules d'eau elles-mêmes. La "turbidité" est le terme employé pour décrire la quantité de matière particulaire en suspension. Plus la turbidité est haute, plus la lumière est dispersée.
Sur les récifs de corail, l'irradiance est augmentée par la réflexion du substrat (sable de corail) "blanc" trouvé sur le plancher des récifs. Nous pouvons en déduire que l'ajout de sable de corail blanc sur le fond du bac augmente aussi l'irradiance lumineuse dans celui-ci.
D'autres variations sont présentées par des événements météorologiques. Les nuages au-dessus des récifs modulent l'intensité lumineuse. Les orages peuvent directement réduire la quantité de lumière atteignant le récif et remuent également le substrat, augmentant la turbidité en occultant la lumière atteignant les coraux. Typiquement nos bacs ne simulent pas ces variations, bien que quelques aquariophiles bricoleurs reproduisent ces phénomènes aléatoires par des moyens électroniques ou mécaniques.
Les vagues de surface affectent également l'intensité de la lumière. Les vagues agissent en tant qu'objectif et focalisent la lumière, en créant des lignes de scintillement. Elles sont très évidentes dans les eaux peu profondes. Quelques chercheurs ont constaté que ce phénomène augmente la photosynthétique sur quelques algues unicellulaires (Falkowski 1982). Avec des HQI et un fort brassage de surface nous arrivons facilement à reproduire cet effet dans une bac récifal.
Distribution spectrale de lumière
La composition de lumière est similaire à un rayonnement électromagnétique dont la gamme de longueurs d'onde va de 400 à 700 nanomètres (nm). C'est le rayonnement auquel l'oeil humain est sensible et coïncide également avec le rayonnement requis pour la photosynthèse. Le soleil est également une source de rayonnement ultra-violet (200 à 400 nm) et de rayonnement infrarouge.
Lors de la pénétration au travers des diverses couches d'eau le spectre est atténué exponentiellement, et cette atténuation n'est pas uniforme au travers de toutes les longueurs d'onde. Ainsi l'eau agit en tant que "filtre," réduisant le spectre de la lumière au fur et à mesure de la pénétration. Plus la profondeur augmente, plus la bande spectrale se rétrécit. Les longueurs d'onde plus courtes (du rouge au jaune) sont les premières absorbées, pour ne laisser la place aux bleus. Par comparaison, 92 à 97 % du spectre dans la gamme de 400 à 575 nm sont transmis à 1 mètre de fond, et 40 à 50 % du spectre est disponible dans la gamme de 400 à 550 nm à une profondeur de 10 mètres (Jerlov 1976). La plupart des coraux durs (SPS) se trouvent à une profondeur de 15 mètres tandis que nos bacs ne dépassent pas le mètre de profond. Nous ne pouvons pas compter sur l'eau pour créer la distribution spectrale dans un aquarium d'où l'existence dans le commerce aquariophile d'ampoules avec une distribution spectrale bien particulière. Mais attention deux ampoules HQI évaluées à la même température de couleur exprimée en degré Kelvin (K), peuvent avoir une distribution spectrale très différente.
Répartition spectrale d'une ampoule HQI de 10000°
De ce fait les ampoules utilisées pour le récifal ont leurs propres distributions spectrales, qui sont très considérablement différentes du spectre solaire. Ceci exige une photoadaptation par lequel les coraux doivent passer, pour se développer en captivité.
Acropora Efflorescence.
La photosynthèse
L'avantage primaire de la lumière pour les coraux est l'énergie nécessaire et exigée pour la photosynthèse par les zooxanthelles symbiotiques. Les zooxanthelles absorbent efficacement la lumière dont la distribution spectrale se situe dans la gamme de 400 à 700 nm. Elles constituent une biomasse végétale stockée par les polypes qui peut atteindre 45 à 60% de la biomasse en protéines du corail, chez "Pocillopora damicornis" par exemple. Ainsi, certains auteurs avancent le chiffre de 30 000 algues/mm3 en moyenne. Les zooxanthelles contiennent divers types de pigments tels que la chlorophylle A, chlorophylle B, C et les carotenoïdes (bêta carotène, peridinnine et dinoxanthines). Chacun de ces pigments absorbent différentes longueurs d'onde. Ces pigments sont les molécules responsables de la transformation de l'énergie lumineuse en énergie chimique. Le spectre d'absorption pour les zooxanthelle a été démontré dans la gamme spectrale de 400 à 500 nm (bleu-vert) et dans une crête étroite dans la gamme de 650 à 700 (rouge).
zooxanthelles au microscope
Les recherches de Dr Dustan (1982) démontrent que les zooxanthelles des coraux vivants à de faibles profondeurs absorbent moins d'énergie que ceux des eaux profondes. Le fait d'avoir plusieurs pigments différents permet aux Zooxanthelles de s'adapter aux différentes conditions d'éclairement en terme de qualité et de quantité, cela permet d'optimiser la captation de l'énergie lumineuse quelle que soit la profondeur. Les coraux augmentent la densité des zooxanthelles en fonction de la lumière décroissante, ayant pour résultat un brunissement du corail. Ce brunisseent est typique d'un manque de lumière dans nos bacs.
Le taux auquel la photosynthèse se produit dépend de la qualité et de la quantité de lumière, de la densité des zooxanthelles, de la température et du taux de CO2. Ce taux de photosynthèse est mesuré à l'aide de l'oxygène libéré ou le gaz carbonique fixé pendant la photosynthèse. Sans lumière, il n'y a aucune photosynthèse et l'oxygène est consommée et du gaz carbonique est libéré.
Des travaux de recherche ont souligné l'importance des Zooxanthelles dans la calcification des coraux et plusieures théories ont été émises sur ces mécanismes. Toutefois à l'heure actuelle aucune de ces théories n'a pu être formellement validée expérimentalement.
Le rayonnement UV est nocif pour la plupart des zooxanthelles. Des longueurs d'onde d'UV en dessous de 300 nm limitent cette photosynthèse. Les coraux contiennent "des colorants" qui bloquent ces UV. Nous avons souvent spéculé que les colorations des SPS sont dues grâce à leurs "colorants protecteurs" d'UV et certains amateurs aquariophiles ont essayé d'augmenter la coloration de leurs coraux en leur fournissant plus d'UV. Cette pratique n'apporte pas grand chose, elle est même susceptible de causer plus de mal que de bien. Les résultats préliminaires des recherches conduites par Dana Riddle semblent indiquer qu'il n'y a pas que les UV qui provoquent la coloration, mais que l'intensité et la qualité spectrale de la lumière sont très importantes. Il semblerait que les coraux tendent à tourner au vert sous une intensité UV plus élevée. Pour les colorations roses, bleus et pourpres il faudrait limiter cette coloration verte en réduisant les UV.
Infrarouches (IR), de 800 à 1400 nm (invisible)
Rayonnement visible, de 400 à 800 nm (visible)
Ultraviolets (UV), de 100 à 400 nm (invisible)
Un corail qui s'adapte à une lumière faible augmente sa densité en zooxanthelles. Quand un tel corail est placé dans un bac dans des conditions d'éclairage intense, il est tout à fait probable que pendant la photosynthèse maximale celui-ci subisse un empoisonnement par un excès d'oxygène.
En résumé, l'intensité de la lumière est importante, mais sa distribution spectrale est primordiale au développement des coraux photosynthétiques. Les zooxanthelles dans les coraux sauvages sont adaptées à une certaine irradiance et à une distribution spectrale bien précise, mais une fois placé dans un aquarium ces coraux devront s'adapter à ce nouvel environnement.
Acropora Kimbeensis.
Photoadaptation
Dans cet article la photoadaptation est la capacité du corail à modifier sa structure en fonction des caractéristiques de la lumière présente dans son environnement. Les mécanismes de base d'adaptation utilisés et le changement du nombre de composés de chlorophylle ce qui entraîne l'augmentation du nombre de zooxanthelles. Le corail dans sa morphologie peut augmenter sa superficie et aussi changer son taux respiratoire. Des recherches plus récentes indiquent que les coraux hébergent différents types de zooxanthelles et que certains d'entre eux peuvent changer ce mélange des zooxanthelles lors la photoadaptation.
Souvent l'intensité de la lumière artificielle est fortement diminuée par rapport au milieu naturel et pourtant nous constatons que les coraux vivent et prospèrent dans nos bacs. La littérature scientifique a quelques résultats intéressants sur le photoadaptation. Par exemple, Porter (1984) a fourni des données sur les " Stylophora pistillata ".
Les résultats ont prouvé que les colonies ont une capacité photosynthétique beaucoup plus élevée sous un éclairage faible que les colonies sous un éclairage intense. Un autre résultat intéressant est que l'adaptation des coraux à un éclairage faible est plus rapide que sous un éclairage intense. Les coraux montrent également des changements morphologiques en réponse à l'irradiance. Dans la nature, les colonies qui sont hémisphériques dans des eaux peu profondes deviennent de vrais plateaux dans des eaux plus profondes. Les coraux sauvages sont sujets à la lumière venant de diverses directions, et les différentes parties du corail peuvent être photoadaptées à ces caractéristiques naturelles. Une fois placé dans un aquarium, la lumière est en général constante venant par le dessus, les parties du corail qui ont été par le passé soumises à la lumière peuvent maintenant être ombragées, tandis que des pièces qui ont été ombragées peuvent être exposées à plus de lumière. Par conséquent, les différentes parties du corail s’adaptent à ce nouvel environnement.
Conclusion
Cet article a pour but de démontrer que cette capacité de photoadaptation, joue un rôle très important sur la conservation des coraux hermatypiques en captivité. L'acclimatation progressive de l'animal permet cette adaptation à son nouvel habitat. D'après les expériences sur le sujet , il semblerait qu'une petite colonie s'adapte beaucoup plus facilement à un éclairage artificiel. En observant un corail nouvellement acquis, il est tout à fait possible d'observer les diverses zones de photoadaptation et de l'orienter dans une direction d'éclairage auquel il était accoutumé dans son milieu sauvage.
Acropora Valida
Mais nous peuvons nous poser la question, puisque la couleur dépendrait de tout les paramètres de l'environnement... si un jour nous arrivions à émuler des zones de récif dans des nos aquariums en fournissant le spectre et l'intensité lumineuse dont les coraux sont accoutumés, quelles couleurs auraient réellement nos coraux ?
D'après les écrits de SANJAY JOSHI.