Influence des facteurs du milieu (3/5)
-> Comparaison de la photosynthèse de plantes de lumière et de plantes d'ombre
3 - Influence de la lumière, spectre d'action (aspects qualitatifs)
Objectif : déterminer l'influence de la qualité de la lumière (couleur) sur l'intensité photosynthétique. Réaliser un spectre d'action, c'est à dire un enregistrement de l'intensité de la photosynthèse en fonction de chacune des réactions monochromatiques composant la lumière incidente.
Le premier, Timiriazeff réalisait un spectre d'action en éclairant des plantes avec une lumière décomposée par un prisme. Chaque plante était éclairée par une couleur précise. Engelmann a réalisé le même type d'expérience (Expérience d'Engelman) au microscope en utilisant une algue filamenteuse éclairée par un spectre. Il utilise comme système de mesure biologique une bactérie, Bactérium thermo, avide d'oxygène, qui est dotée d'un chimiotactisme positif pour cette substance. Les bactéries se regroupent là où l'algue émet le plus d'oxygène, c'est à dire là où elle est éclairée par des radiations bleues ou rouges. Ces spectres ne tenaient pas compte du nombre de quanta de chaque radiation. Ils permettaient seulement une étude qualitative.
En effet pour que l'obtention d'un spectre d'action soit réellement quantitative, il faut le réaliser au moyen d'un illuminateur spectral permettant d'éclairer la plante avec des radiations de longueur d'onde comprises entre 400 et 700nm. Il doit être réalisé dans des conditions isoquantiques et limitantes pour chacune des radiations utilisées.
Comparaison entre le spectre d'action et d'absorption :
Le spectre d'action de la lumière est ensuite comparé au spectre d'absorption du système photosynthétique étudié.
Comparaison entre le spectre d'absorption de pigments chlorophylliens et le spectre d'action de la lumière sur la photosynthèse d'une suspension d'algues unicellulaires.
- Absorption (courbe rouge) en % de l’absorption totale de la lumière incidente par des chlorelles
- Action (courbe bleue) : activité photosynthétique en unité arbitraire
Les spectres d'action et d'absorption ont été normés dans le rouge à 680nm (maximum d'absorption des chlorophylles a).
Dans ces conditions, les deux spectres se superposent dans le bleu (vers 450nm), s'écartent largement l'un de l'autre vers 460nm (absorption des carotènes), vers 640 nm (absorption des chlorophylles) et chutent brutalement au delà de 680nm.
Le dégagement de O2 est nul à 720nm (il y a une "chute dans le rouge" de l'intensité photosynthétique).
La comparaison des deux spectres permet d'établir le rendement quantique du système photosynthétique étudié par chacune des radiations utilisées.
Le rendement quantique (Φ) est l'activité photosynthétique rapportée à la quantité de photons absorbés. Ce rapport entre l'intensité photosynthétique en µmoles O2.s-1 et la quantité de photons absorbée (=flux de photons en µmole.s-1) est reporté en fonction de la longueur d'onde de chaque radiation reçue par le système photosynthétique. On constate que les valeurs du rendement quantique sont proches pour les radiations bleues (Φ=environ 0,08) et rouges (Φ=environ 0,09). Il y a cependant une différence vers 480nm et une chute drastique au delà de 680nm.
Rendement quantique d’un dégagement de O2 d'algues unicellulaires (chlorelles).
