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 Quand la lumière est-elle suffisante ?

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daniel
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Date d'inscription : 04/03/2011

MessageSujet: Quand la lumière est-elle suffisante ?   Jeu 28 Nov - 11:01

Quand la lumière est-elle suffisante ?
(source Tropica)

pour comprendre Tropica il a divisé les plantes en trois catégories
Easy

Les plantes faciles
• Les plantes sont capables de bien se développer à l'intérieur d'aquariums à bas éclairage.
• L'apport de CO2 est recommandé; malgré la faible intensité de l'éclairage, le CO2 assure une bonne croissance des plantes.
• Le temps consacré à l'entretien est moins d'une demi-heure par semaine, la croissance des plantes étant lente.
• Mise en place d'un substrat de fond dès le début et application d'engrais liquide chaque semaine


medium

Les plantes exigeant un peu plus d'entretien
• La bonne croissance des plantes requiert un éclairage d'au minimum ½ watt par litre.
• L'apport de CO2 est recommandé pour s'assurer que les plantes se développent densément et gardent de belles couleurs.
• Un temps d'entretien d'environs ½ heure - 1 heure est à prévoir, en fonction de la croissance et du développement des plantes.
• Un substrat de fond et l'application d'engrais liquide sont essentiels. L'engrais spécial est recommandé.


Advanced

Les plantes les plus exigeantes
• La croissance optimale des plantes requiert un éclairage d' 1 watt par litre ou plus.
• Un apport continuel de CO2 est exigé, 15-25 mg par litre.
• Le temps d'entretien est d' 1 à 2 heures par semaine. La croissance des plantes peut être très rapide et exiger des soins supplémentaires.
• Un substrat de fond et l'application d'engrais liquide et d'engrais spécial sont ici essentiels.  


donc maintenant revenons au sujet  

Cela dépend entièrement des plantes choisies pour l'aquarium. Si vous avez uniquement des plantes « Easy », alors 0,25 à 0,5 Watts par litre suffiront. Pour les plantes « Medium » nous conseillons de 0,5 et jusqu'à 1 Watt par litre. Enfin, les plantes « Advanced » nécessiteront plus d'1 Watt par litre.

La série d'images montre un même aquarium (kit pour débutants de 54 L) avec A) un tube T8 standard de 15 Watts, B) un tube T5 de 24 Watts et C) 2 x tube T5 avec 24 Watts par tube. Elles permettent de visualiser la luminosité plus élevée rendue par le T5 par rapport au T8 et par deux tubes au lieu d'un.

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Une manière simple et peu coûteuse d'exploiter l'énergie au mieux est de toujours utiliser un bon réflecteur, qui saura aussi assurer que la température n'augmente pas trop dans la lampe en été surtout

Nos recommandations en Watt par litre sont données grâce à de nombreuses années d'expérience en utilisation de tubes néons T5.

Le tableau montre la luminosité (en lumens) d'un tube T8 de 15 Watts dans un kit pour débutants comparée à la lumière du jour et la luminosité normale d'un salon - il y a plus de lumière dans l'aquarium que dans le salon, mais il y en a nettement moins que ce que les plantes connaissent sous des conditions de croissance naturelles.

Distance de l’éclairage

La quantité de lumière baisse significativement avec la distance de la source d'éclairage du fond de l'aquarium, et celle du centre aux coins de l'aquarium. À la lumière du jour, cette distance est insignifiante, car la distance au soleil est énorme. Mais la distance à la source de lumière synthétique est remarquablement moindre et est donc cruciale pour déterminer la quantité de lumière reçue par les plantes.

Nous avons mesuré la luminosité sur une plaque - représentant le fond d'un aquarium - avec un éclairage 30 cm au-dessus. Nous avons effectué nos mesures dans le centre de l'aquarium et dans les coins, ainsi qu'à 10 centimètres de hauteur (au centre et dans les coins également). Comme mis en évidence dans le tableau, il y a considérablement plus de lumière juste en dessous de l'éclairage au centre de l'aquarium que dans les coins où elle baisse radicalement. En élevant la plante de seulement 10 centimètres vers la lumière, elle recevra 40% de lumière en plus. Cet effet n'est pas le même dans les coins à cause de la mauvaise distribution de la lumière (en provenance du tube néon). Les plantes peuvent aisément être élevées vers la lumière quand placées sur une racine ou un caillou.

Les plantes les plus exigeantes en lumière peuvent toujours être placées au centre de l'aquarium, volontiers surélevées, tandis que des plantes de la catégorie « Easy » comme Microsorum et Cryptocoryne pousseront très bien en bordure.

Réflecteurs

Souvenez-vous d'utiliser des réflecteurs dans votre lampe pour exploiter la lumière jusqu'à 4 fois mieux !

Beaucoup de kits pour débutants bon marché sont livrés avec une lampe standard sans réflecteurs. On peut heureusement les acheter séparément et les monter ensuite sur la grande majorité des lampes.

Nos recherches montrent qu'un bon réflecteur peut optimiser jusqu'à 4 fois plus votre éclairage. Notez qu'il y a une grande différence sur la qualité des réflecteurs - nous avons essayé de l'illustrer avec une série de photos !

Il est facile de déterminer en magasin quel réflecteur est le meilleur. Montez le réflecteur sur un tube néon et observez la réflexion du tube dans le réflecteur. S'il n’apparaît pas de traits noirs dans le reflet, alors le réflecteur est « parfait ». Si en revanche des traits apparaissent, alors il y a certaines parties du tube que votre réflecteur ne reflète pas - l'utilisation de l'éclairage n'est de ce fait pas optimisée. Comme principe de départ, un mauvais réflecteur vaut toujours mieux qu'aucun.

Sources d’éclairage

Il existe beaucoup d'éclairages différents, de l'ancienne lampe à incandescence aux lampes LED modernes en passant pas divers tubes néon et lampes à halogénures métalliques.

Le graphique montre combien de lumière est émise par les différents types de lampes. (Le |---| indique l'intervalle entière, le rectangle indique 50% des observations et le petit trait horizontal est la médiane.) Le graphique met en évidence que la lampe à incandescence est l'éclairage émettant le moins de lumière par Watt consommé (lumen par Watt).
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Il montre aussi que les tubes T8 à l'ancienne produisent presque autant de lumière par Watt que les tubes T5, plus modernes. Pourquoi beaucoup d'aquariophiles ont-ils alors adopté le tube T5 à sa parution il y a environ 20 ans ? C'est parce qu'un tube T5 donne beaucoup plus de lumière par centimètre de tube que le tube T8. Un tube T8 de 15 centimètres s'adapte à un kit de débutants de 54 L et n'émettra que 900 lumens, alors qu'un tube T5 de la même taille donnera 1600 lumens pour 24 Watts.

Enfin, le graphique montre que les lampes à halogénures métalliques sont celles qui donnent le plus de lumière par Watt, mais elles sont suivies de près des lampes LED high output modernes. Le plus grand avantage de ces deux éclairages est leur taille minimale, permettant des rajouts d'unités dans chaque lampe, résultant en un luminaire produisant beaucoup de lumière. Au regard de la quantité de lumens par Watt, la différence est trop insignifiante pour justifier un échange avec par exemple de la LED. En revanche, si un nouvel achat de lampe est prévu, alors il peut être avantageux de considérer une solution LED.

Les différents types d'ampoules à basse consommation (LED et fluorescentes) donnent en réalité significativement moins de lumière par Watt, mais peuvent tout de même avoir leurs avantages si l'on souhaite jouer avec l'éclairage de l'aquarium. Ces lampes existent justement en spots pouvant donner de beaux effets si ils sont dirigés ponctuellement vers les groupes de plantes les plus exigeants en lumière.

Unités de lumière

Lumen, lux et flux de photons sont les unités les plus courantes pour indiquer la quantité de lumière ; nous expliquerons ici ce que ces différentes unités représentent.

Les lumens indiquent combien de lumière est émise par une source, tandis que le lux indique la quantité de lumière par unité de surface (comme le lumen par mètre carré). C'est pourquoi l'unité lux est appropriée pour une description de la quantité de lumière disponible pour une plante dans un endroit définit de l'aquarium. Un posemètre standard indique la luminosité en lux.

Le flux de photons est l'unité scientifique qui indique la quantité de lumière par unité de surface et il est donné en nombre de photons par mètre carré par seconde (µmol par m2 par sec). Le flux de photons n'est souvent que donné dans la plage de longueur d'onde allant de 400 à 700 nm, correspondant à la longueur d'onde adaptée aux plantes. Le flux de photons peut être convertit en lux en le multipliant par 74 pour un tube néon « cool white ». Le facteur varie néanmoins de 33 à 106 selon la source d'éclairage utilisée.

Il serait idéal d'indiquer les besoins en lumière des plantes en lux ou flux de photons, car il est plus pertinent de mesurer la quantité de lumière atteignant leurs feuilles (lux) que la force de la source d'éclairage (lumen). La quantité précise de lumière à disposition des plantes est d'autre part déterminée principalement par la distance à l'éclairage : plus elle est grande, moins la lumière atteindra la plante (pour en savoir plus, voir Distance de l'éclairage).
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Quelle lumière utilise les plantes ?

L'image ci-dessus montre la distribution spectrale à la lumière du jour. La lumière du jour consiste schématiquement en trois parts égales de lumière bleue, verte et rouge.

Les plantes ne se servent que de la lumière bleue et rouge (voir le graphique montrant l'absorbation du chlorophylle par les longueurs d'ondes différentes). C'est pour cela que de plus en plus de plantes en pot sont cultivées dans les jardineries modernes à la lumière de diodes bleues et rouges, qui sont les spectres lumineux utilisés pour la photosynthèse des plantes. Les plantes n'ont pas besoin de la lumière verte, elles se contentent de la refléter, d'où la couleur verte que l'on perçoit.

Les aquariophiles ont aussi besoin de la lumière verte dans leur aquarium pour récréer les couleurs naturelles : sans la lumière verte, l'aquarium semblerait violet. C'est pourquoi nous recommandons des éclairages rappelant au mieux la lumière du jour avec une température de couleur allant de 5500 à 6500°K
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Température des couleurs et CRI

La température des couleurs se donne en degrés Kelvin (°K) et indique la couleur de la lumière. La lumière du jour a une température de couleur entre 5500 et 6500°K. Une température de couleur élevée (>8000°K) donne une teinte bleuâtre et n'est utilisée que pour des aquariums d'eau salée, tandis qu'une température de couleur en dessous de 4000°K donnera une teinte rouge ou jaunâtre, correspondant à une lampe à incandescence à l'ancienne.

La température des couleurs a aussi une influence sur la fidélité avec laquelle les couleurs naturelles des plantes sont récrées. Beaucoup d'éclairages indiquent une valeur CRI (colour rendering index), pouvant aller jusqu'à 100. Cette valeur montre avec quelle véracité la lampe reproduit une série de couleurs standard. Le choix d'une lampe avec un CRI d'au moins 90 permettra la meilleure reproduction des couleurs naturelles de la flore et de la faune de l'aquarium.

L'image A montre un aquarium végétal dans lequel l'éclairage a une valeur CRI élevée (correspondant à la lumière du jour), rendant leurs très belles couleurs aux plantes. L'image B montre l'effet d'un éclairage au CRI moindre, donnant des couleurs plus grisâtres aux plantes
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optimisez l’éclairage au maximum

La façon la plus simple d'obtenir un meilleur éclairage de l'aquarium est d'assurer que la température de la lampe ne monte pas trop si un tube néon est utilisé. Le graphique ci-contre montre la façon dont la luminosité dépend de la température environnante. Peut-être avez vous vous-mêmes observé ce rapport les matins d'hiver froids, où la lumière dans le garage semblerait affaiblie : c'est parce que le tube est glacé. L'éclairage n'est à son maximum que lorsque la température atteint les 35°C. Le plus important reste que la luminosité s'amoindrira tout aussi dramatiquement à des températures plus élevées.

La température sous la lampe d'aquarium peut facilement grimper par une chaude journée d'été, où la température ambiante se situe vers les 25-30°C. Si la température dans la lampe est de 60°C par exemple, alors la luminosité aura déjà chuté de 25%.

Il pourrait ici être avantageux de laisser la trappe de nourriture des poissons ouverte ou bien peut-être d'aller jusqu'à surélever la lampe avec de petites cales, pour laisser la chaleur s'échapper des luminaires.
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Le CO2 et la lumière stimulent la croissance

Par Ole Pedersen, Claus Christensen et Troels Andersen
Jusqu'à présent, la mauvaise croissance des plantes en aquarium était imputée généralement à l'insuffisance de l'éclairage des bacs. Dans ce cas, les spécialistes ont toujours conseillé d'augmenter la quantité de lumière fournie aux plantes avant de prendre toute autre initiative curative. Or, une récente étude vient mettre en doute cette théorie, notamment en ce qui concerne les aquariums sans apport de CO2.


Même dans les ouvrages modernes, vous risquez de rencontrer l'allégation qu'il ne peut y avoir qu'une seule source limitant la croissance des plantes. C'est une théorie que l'on appelle aussi la loi de Liebig, du nom d'un célèbre chimiste allemand qui a notamment étudié la nutrition des plantes agricoles. Liebig soutenait qu'un seul facteur pouvait intervenir dans la mauvaise croissance d'une plante. On ne sait pas avec certitude si c'est lui-même qui a réalisé l'ancêtre du tonneau représenté à la Figure 1.
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Figure 1 Cette figure est l'illustration classique de la loi de Liebig. Dans ce cas particulier, le facteur marqué « Bor » limite la production de la plante et l'eau s'échappe du tonneau lorsque la limite de croissance est atteinte.


mais la simplicité du principe illustré par ce récipient en partie rempli d'eau a largement contribué à la persistance de la théorie restrictive. En ce qui concerne les plantes terrestres, on sait depuis plusieurs décennies qu'elle est fausse. Pour les plantes aquatiques, le principe de co-responsabilité des ressources est admis depuis au moins vingt ans. Quelques études aquatiques ont ainsi permis d'établir que l'interaction de la lumière et du CO2 peuvent provoquer des troubles de photosynthèse, qui affectent la croissance des plantes (Maberly 1985, Madsen et Sand-Jensen 1994). Dans cet article, nous donnerons les éléments d'expériences de co-limitation du CO2 et de la lumière, deux facteurs qui, dans les conditions naturelles, constituent les principaux facteurs influant sur la croissance des plantes aquatiques.

La figure 2A [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]montre de manière schématique comment la plante aquatique exploite la lumière ambiante et réagit à la lumière incidente. A un niveau d'intensité très faible, la lumière incidente ne permet pas une photosynthèse positive, ce qui se traduit par une carence en oxygène. En d'autres termes, la fonction respiratoire est plus importante que la photosynthèse. Lorsque la lumière atteint un certain degré, les deux processus s'équilibrent, ce qui nous permet de définir le seuil de compensation de lumière. Un éclairage de plus en plus intense s'accompagne d'une stimulation progressive linéaire de la photosynthèse. Par forte intensité, l'activité de photosynthèse finit par atteindre un plafond à partir duquel aucun accroissement de l'éclairage n'aura plus d'incidence sur l'activité organique de la plante.
Dans la nature, la croissance des plantes aquatiques est souvent liée à la quantité de lumière disponible. L'eau constitue un puissant écran contre la lumière, qu'elle transforme en énergie calorique. Si elle contient en plus des substances organiques dissoutes (par exemple des acides humiques bruns ou gris) elle peut barrer presque complètement la route à la lumière. L'absorption de la lumière par l'eau et par les organismes qui y sont dissous limite la profondeur à laquelle les plantes sont capables de vivre dans les conditions naturelles. Elle peut même empêcher toute croissance immergée, seules des plantes émergentes ou flottantes pouvant survivre dans de telles conditions. La lumière étant un important paramètre de lutte pour la vie, les plantes immergées ont développé au cours de leur évolution un système ingénieux pour exploiter efficacement cette ressource. Si elles disposent d'un substrat suffisamment riche, elles sont capables de mobiliser plus d'énergie pour produire les capteurs de lumière comme les caroténoïdes, les xanthophylles et surtout la chlorophylle, ce pigment vert qui absorbe la lumière et la transforme en énergie chimique qui donnera les œils. C'est ainsi qu'elles parviennent à faire en sorte que la lumière qui leur parvient soit convertie en substances de croissance au lieu de passer en pure perte au travers du tissu cellulaire. Une grande quantité de chlorophylle est nécessaire pour une photosynthèse maximale, mais elle n'est pas d'une grande utilité si l'énergie produite ne peut être exploitée pour fixer le carbone inorganique en sucres et en hydrates de carbone.

En général, le carbone inorganique utilisé par les plantes aquatiques provient de deux sources : le dioxyde de carbone (CO2) et le bicarbonate (HCO3-). La plupart des plantes aquatiques préfèrent le premier, parce qu'elles le prélèvent de leur environnement sans dépense énergétique et que beaucoup d'entre elles ne sont pas capables d'exploiter directement le bicarbonate pour leur photosynthèse. La consommation globale de CO2 par une plante aquatique est indiquée schématiquement à la figure 2B [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image]
La forme de la courbe diffère légèrement de celle de l'éclairement dans la mesure où elle n'est pas linéaire même à de très faibles taux de concentration de CO2. À part cela, nous pouvons définir le seuil de compensation de CO2 comme étant le point en deçà duquel les taux de CO2 donnent un degré négatif de photosynthèse nette, et au-delà duquel la photosynthèse devient positive. L'une des courbes comporte un point zéro de CO2. Elle concerne les plantes consommatrices de bicarbonate qui, parce qu'elles sont capables de fabriquer du carbone inorganique à partir de cette substance, continuent à avoir une photosynthèse positive même en l'absence totale de dioxyde de carbone.

Dans la nature, la concentration de CO2 est souvent plus grande dans l'eau que dans l'atmosphère. Malgré cela, les plantes aquatiques l'exploitent difficilement. Cela est dû à la lenteur de la circulation des gaz dans l'eau (10 000 plus lente que dans l'air). Ainsi, bien que certains cours d'eau contiennent beaucoup plus de gaz carbonique que l'atmosphère, la vitesse de diffusion du CO2 peut limiter la croissance des plantes immergées dont les feuilles, minces, amoindrissent grandement l'impact de ce facteur parce que d'une part elles constituent des barrières moins difficiles à franchir par le CO2, d'autre part parce que dès que le CO2 a pénétré dans la feuille, il n'a pas à faire un long parcours avant d'être fixé en hydrates de carbone par la photosynthèse. Plus importante est la capacité de la plante à augmenter ou réduire ses différentes réserves d'enzymes (par exemple le rubisco et la pepcarboxylase) qui prennent part à la fixation du carbone. Si le CO2 n'est pas assez abondant, la plante est parfois obligée de mobiliser plus d'énergie pour produire les enzymes nécessaires à l'absorption ou la fixation du CO2 et pour compenser ainsi les effets de son insuffisance. Certaines sont aussi capables de produire des isoenzymes, qui ont des formules d'optimisation différentes des enzymes ordinaires et dont l'affinité avec le CO2 peut se modifier pour favoriser son absorption. On ne peut pas encore mesurer précisément l'importance de ces isoenzymes dans l'absorption du CO2. La littérature scientifique les associe fréquemment à l'acclimatation thermique des plantes.
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Les implications écologiques des interactions entre la lumière et le CO2 sont évidentes. Si par exemple la concentration de CO2 renforce l'efficience de l'exploitation de la lumière, elle peut leur permettre de pousser plus profond dans l'eau, là où la lumière est faible mais les concentrations de CO2 plus élevées à cause de la reminéralisation des sédiments. L'abondance de lumière peut tout au plus permettre aux plantes aquatiques d'avoir un point de compensation de CO2 plus faible (Maberly 1983, Maberly 1985). Cela peut avantager tout particulièrement les nappes de bactéries photoautotrophes vivant dans les eaux peu profondes, où la lumière est abondante et les concentrations de CO2 faibles du fait que le renouvellement de l'eau se fait lentement à l'intérieur de ces formations. Dans ce cas, les interactions entre la lumière et le CO2 peuvent permettre aux organismes de photosynthèse d'extraire plus facilement le gaz carbonique du fait de la faiblesse de leur point de compensation de CO2.

L'adaptation au manque de ressources est cependant un processus pour lequel la plante paie un lourd tribut. Qu'elle doive produire plus de chlorophylle ou plus d'enzymes, il lui faut une nutrition et une énergie qui la soumettent à des contraintes plus fortes que la normale. Elle doit ainsi dépenser beaucoup plus d'énergie, car les protéines de ses cellules exigent un entretien constant pour agir correctement, ce qui nécessite la mobilisation d'une grande quantité d'énergie et d'hydrates, normalement destinés à assurer sa croissance. C'est pourquoi le carbone inorganique fixé en hydrates de carbone par la photosynthèse n'est pas employé dans sa totalité dans le processus de croissance.
Nous nous sommes attachés à déterminer lequel des deux facteurs - le CO2 ou la lumière - est celui qui joue le plus grand rôle dans la limitation de croissance des plantes aquatiques. Nous avons également voulu trouver la réponse à la question de savoir si ces deux facteurs peuvent se substituer l'un à l'autre dans le processus de croissance (par exemple en augmentant le taux de CO2 par éclairement très limité, et vice versa). Pour cela, nous avons fait l'expérience suivante : nous avons cultivé une Riccia fluitans dans des conditions factorielles croisées et des conditions nutritionnelles saturées (par nutrition, nous entendons l'azote, le phosphore et l'ensemble des micronutriments). Nous avons structuré l'expérience de manière à pouvoir moduler individuellement la lumière et le CO2. Le tableau 1 montre la matrice expérimentale qui comporte un total de 9 manipulations ne différant que par les quantités de lumière et de CO2. « Lumière faible » correspond au degré relevé à la profondeur maximale tolérée par les plantes aquatiques et dans de très nombreux équipements d'aquariums. « Lumière forte » correspond aux niveaux de lumière naturelle à proximité de la surface de l'eau et dans les bacs extrêmement bien éclairés avec des lampes au mercure haute pression ou des lampes à halogène. En fait, l'intensité moyenne de la lumière fournie dans cette expérience équivaut à celle d'un bon éclairage normal d'aquarium. « CO2 faible » donne la concentration de gaz carbonique relevée dans de nombreux lacs ou dans l'eau de bacs non fertilisée au CO2 mais constamment aérée par une pompe. « CO2 élevé » correspond à 40 mg/l, soit le taux relevé dans de nombreux petits cours d'eau. C'est également le maximum recommandé par la plupart des aquariophiles expérimentés. Nous avons utilisé la Riccia fluitans comme modèle expérimentale parce qu'elle est facile à faire pousser. Ainsi, nous avons pu produire un grand nombre de répliques pour pouvoir tirer ensuite des conclusions plus strictes de nos expériences.

Le tableau 1 montre les résultats de ces expériences donnant le taux quotidien de croissance de la Riccia fluitans pendant la période expérimentale (1). On voit que sous faible éclairage et faible concentration de CO2, la Riccia fluitans est presque incapable de maintenir un taux de croissance positif, tandis que sous faible concentration de CO2 et fort éclairage, le taux de croissance est presque 6 fois plus élevé. Phénomène encore plus important : sous éclairage faible, l'addition de CO2 permet de multiplier le facteur de croissance presque par 4 !
La stimulation du taux de croissance par un facteur de 4 à 6 ne semble peut-être pas très importante. Mais du fait du caractère exponentiel de ce taux, elle est réellement significative sur une période de deux semaines par exemple. La figure 3 montre le développement de 1 gramme de Riccia fluitans soumise à quatre conditions de croissance dans le cadre d'expériences de quatorze jours chacune. Par « Lumière faible » et « CO2 faible », le résultat n'est pratiquement pas positif. Une haute concentration de CO2 et un éclairage faible se traduisent par un quasi doublement du poids tissulaire. A titre de comparaison, un éclairage élevé et une faible concentration de CO2 donnent 2.5 grammes de tissu en deux semaines. Il est inutile de préciser qu'en augmentant la lumière et le CO2 on obtient un meilleur résultat qu'en augmentant seulement l'un des paramètres. Par maximum de lumière et de CO2, le gramme initial de Riccia passe à pas moins de 6.9 grammes en une quinzaine ! Fait surprenant, la stimulation de croissance observée par l'accroissement conjugué de la lumière et du CO2 est plus importante que celle produite par l'action cumulée d'un seul paramètre. Exemple : le taux de croissance par lumière faible et CO2 faible est de 1,1 % par jour. En augmentant la lumière, on obtient un taux de croissance de 3,3 % par jour, soit 2,2 % de plus par rapport aux conditions initiales. De la même manière, l'augmentation du CO2 donne un taux de croissance de 3.8% par jour, soit 2.7% de plus. S'il y avait une relation cumulative, on aurait dû obtenir 6.0% par jour (1.1 + 2.2 + 2.7). Or la combinaison de la lumière et du CO2 donne un taux de croissance de 9.2% par jour, ce qui est bien plus important. Cette tendance se confirme lorsque l'on augmente encore plus les deux facteurs (voir tableau 1).

La Figure 4 [Vous devez être inscrit et connecté pour voir cette image] donne l'explication théorique des résultats de nos expériences. Par éclairage et taux de CO2 faibles, la plante ne dispose pas de suffisamment d'énergie pour augmenter ou baisser ses réserves de chlorophylle ou d'enzymes. Si nous lui apportons un peu plus de CO2, elle peut se permettre de mobiliser moins d'énergie et de ressources pour absorber le gaz carbonique, ce qui lui permet d'optimiser l'exploitation de la lumière. Elle peut produire plus de chlorophylle sans que grever lourdement ses réserves énergétiques. De ce fait, et quoique nous n'ayons pas augmenté l'apport de lumière, la plante peut utiliser de manière plus rentable la lumière dont elle dispose. Le même processus se produit lorsque nous intensifions l'éclairement de la plante en gardant le taux de CO2 à un niveau plancher. Disposant de plus de lumière, elle dépense moins d'énergie pour l'exploiter, ce qui lui permet d'investir les forces en excédent dans l'extraction et l'utilisation du CO2 présent dans l'eau.

Nous pensons que les résultats que nous avons obtenus pour la Riccia fluitans s'appliquent à la plupart des plantes aquatiques. D'ailleurs, les recherches de la dernière décennie apportent les preuves scientifiques appuyant notre thèse. Les expériences effectuées sur Elodea canadensis et Callitriche sp. vont dans le même sens (voir bibliographie) puisqu'elles indiquent que le mécanisme de limitation des ressources n'est pas aussi simple que Liebig le laisse supposer. Beaucoup de ressources sont capables de se substituer les unes aux autres ou du moins d'alléger les symptômes de carence. En considérant ces données d'un point de vue global, nous pourrions être tentés de conclure que l'augmentation du taux de CO2 émis dans l'atmosphère permettrait une plus grande production végétale dans le monde. Mais il faut avoir conscience du fait que cela ne manquera pas d'avoir des effets secondaires très graves, car les plantes poussant dans une atmosphère très riche en gaz carbonique risqueraient de réduire les réserves d'enzymes qui leur servent à fixer le carbone, ce qui appauvrirait leur valeur nutritionnelle puisque les enzymes sont des protéines. En ce qui concerne les plantes aquatiques, un doublement du CO2 atmosphérique n'aurait sans doute aucun effet sur la production des végétaux poussant dans l'eau puisque la plupart d'entre elles vivent déjà dans un milieu sursaturé en CO2. Pour les rares d'entre elles qui ne le font pas, comme les plantes immergées des lacs, il est difficile de prévoir l'incidence qu'aurait sur elles une augmentation du CO2, car dans leur cas il faudrait tenir compte de la compétition que leur livre le phytoplancton.
On pourrait se demander comment l'on pourrait faire bénéficier l'aquariophilie des résultats présentés plus haut. Par bien de ses aspects, l'aquarium moderne ressemble au montage que nous avons réalisé pour mener nos expériences sur la Riccia. Bien que les ressources soient difficiles à contrôler parfaitement de manière individuelle, nous sommes capables de déterminer la quantité de lumière, de CO2 et de nutriments (azote, phosphore et microéléments) que nous voulons fournir à nos plantes. En ce qui concerne ces derniers, un bac moyen garni de plantes et abritant une population raisonnable de poissons contient en principe suffisamment d'azote et de phosphore. Le fer, le potassium, le manganèse et les autres micro-éléments constituent des facteurs plus délicats. Le substrat de certains aquariums bien préparés contient dès le début des substances telles que la latérite et d'autres fertilisants, mais exclue l'azote et le phosphore, qui devront être ajoutés prudemment au fur et à mesure afin de protéger la croissance des plantes. Souvent, il est bien plus difficile et onéreux de fournir à son bac un éclairage approprié. Munis de réflecteurs performants, les tubes fluorescents et les lampes au mercure haute pression peuvent générer une lumière suffisante, sauf pour les bacs profonds (plus de 50 cm), dont il sera difficile d'éclairer suffisamment les petites plantes de premier plan qui exigent énormément de lumière. Au vu des résultats de nos expériences, nous recommandons de commencer par augmenter la concentration de CO2 avant de mettre en œuvre tout autre mesure ! Nous pensons qu'avec de très faibles intensités de lumière, vos plantes se porteront significativement mieux dans l'aquarium. On peut toujours discuter de la quantité de CO2 à apporter, mais si votre population de poissons ne comporte pas d'espèces trop fragiles, des concentrations de 25 à 50 mg/l ne feront qu'améliorer la croissance de vos plantes. Vous constaterez peut-être même que celles qui arrivaient à peine à survivre s'épanouissent grâce au CO2.

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Figure 1 Cette figure est l'illustration classique de la loi de Liebig. Dans ce cas particulier, le facteur marqué « Bor » limite la production de la plante et l'eau s'échappe du tonneau lorsque la limite de croissance est atteinte.

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Figure 2A et B Cette figure montre le rapport théorique qui existe entre d'une part la lumière et la photosynthèse (A), d'autre le CO2 et la photosynthèse (B). Dans les deux cas, des fonctions de saturation servent à rendre compte de ces rapports bien que leurs formes respectives diffèrent.

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Tableau 1 Matrice indiquant la structure expérimentale adoptée et le rythme de croissance exprimé en pourcentage par jour. De gauche à droite, nous avons les augmentations d'éclairage, et de haut en bas les augmentations des taux de CO2. « Lumière faible» correspond aux conditions d'éclairage prévalant dans de nombreux aquariums standard et «CO2 faible » aux concentrations de gaz carbonique de l'eau d'un bac aéré par une pompe (saturation d'air). Rappelons à titre indicatif qu'en Europe septentrionale, l'intensité du soleil par ciel dégagé est d'approximativement 70000 lux et qu'un petit cours d'eau naturel peut contenir jusqu'à 50 mg de CO2 par litre. Unités de mesure assez anciennes, les lux et les g/l ne sont guère plus employés dans la littérature scientifique. Pour les retrouver à partir des unités scientifiques modernes, il faut appliquer les formules suivantes : pour la lumière (400 to 700 nm) 1 µmol photon m-2 s-1 = 60.6 lux ; pour le CO2 1 mmol l-1 = 44 mg / l.


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Figure 3 Cette figure montre le développement sur deux semaines d'un gramme de Riccia soumis à des conditions d'éclairage et de CO2 déterminés. Par faibles taux d'éclairage et de CO2, la Riccia est à peine capable de maintenir sa biomasse et le gramme de plante passe à 1,6 gramme pendant la période de l'expérience (ligne blanche). Par faible éclairage et taux élevé de CO2, on obtient 1,75 gramme (ligne verte). Par éclairage fort et faible taux de CO2, on obtient 2.41 grammes. Mais l'augmentation conjuguée des deux paramètres donne un résultat qui surpasse l'incidence d'une seule ressource de croissance. Par lumière forte et taux élevé de CO2, on obtient ainsi en deux semaines 6,90 grammes de Riccia à partir du gramme initial ligne rouge).

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Figure 4 Ce diagramme montre l'incidence des ressources externes disponibles sur les dépenses énergétiques internes liées à l'assimilation la lumière et du CO2. En termes simples, on dira que l'équilibre des apports et des dépenses détermine le rendement.


voila vous avez fait un bon dan ce domaine  

source Tropica
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Dernière édition par daniel le Ven 29 Nov - 19:45, édité 6 fois
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MessageSujet: Re: Quand la lumière est-elle suffisante ?   Jeu 28 Nov - 16:45

  Je me demandais justement si le co2 que j'ai installé n'était pas superflu, vu la plantation et l'éclairage.
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daniel
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MessageSujet: Re: Quand la lumière est-elle suffisante ?   Jeu 28 Nov - 19:00

je pense que cela ne fait pas de tord quand même ce CO2
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MessageSujet: Re: Quand la lumière est-elle suffisante ?   Jeu 28 Nov - 19:27

+1 avec Daniel
de plus, certaines plantes demande un apport en co2

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MessageSujet: Re: Quand la lumière est-elle suffisante ?   Ven 29 Nov - 20:49

Article très intéressant avec des explications bien détaillées, c'est la première fois que j'ai le plaisir de lire quelques chose d'aussi complet.  
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MessageSujet: Re: Quand la lumière est-elle suffisante ?   Ven 29 Nov - 21:43

mon tutin Wink 
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David
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MessageSujet: Re: Quand la lumière est-elle suffisante ?   Jeu 13 Fév - 23:56

Merci pour cet article Daniel, très complet super intéressant Smile
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daniel
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MessageSujet: Re: Quand la lumière est-elle suffisante ?   Ven 14 Fév - 8:53

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MessageSujet: Re: Quand la lumière est-elle suffisante ?   

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