Vous avez peut-être vu des photos de plages bleues et lumineuses sous un ciel sombre. Cette lueur est appelée bioluminescence. Elle est émise par de minuscules organismes appelés algues bioluminescentes qui vivent dans l'eau.
Les algues bioluminescentes sont des algues lumineuses que l'on trouve dans les océans du monde entier. Elles apparaissent comme des éclairs de lumière bleu-vert lorsqu'il y a une perturbation dans l'eau dans laquelle elles vivent.
Voici tout ce que vous devez savoir sur les algues bioluminescentes et pourquoi elles brillent.
Qu'est-ce que la bioluminescence ?
La bioluminescence est un type de chimioluminescence : c'est-à-dire une réaction chimique qui produit de la lumière. La bioluminescence se produit lorsqu'une réaction chimique à l'intérieur d'un organisme vivant produit de la lumière comme sous-produit. Cette réaction crée un effet de brillance ou de scintillement.
Il s'agit d'un type de mécanisme observé chez les animaux marins comme les algues ou les calmars. Il permet à certains animaux d'attirer la nourriture pour survivre.
Il est connu sous le nom de "lumière froide" car il apparaît bleuté et génère peu de chaleur. On trouve dans les eaux océaniques des organismes marins bioluminescents, notamment des poissons, des bactéries, des méduses et des algues. Les organismes bioluminescents tels que les lucioles et certains champignons se trouvent sur terre.
La réaction chimique à l'origine de la bioluminescence fait intervenir la luciférine et la luciférase. Certains organismes bioluminescents produisent eux-mêmes ces substances chimiques, tandis que d'autres les obtiennent par le biais de leur nourriture.
La luciférine est une substance complexe qui produit de la lumière. La luciférase est une enzyme ou un produit chimique qui permet d'accélérer une réaction. Elle permet aux molécules d'oxygène de se lier à la luciférine. Cette réaction est appelée oxydation. Une fois que la luciférine se lie à l'oxygène, elle produit de l'oxyluciférine et émet de l'énergie sous forme de lumière. La couleur et l'intensité de la lumière varient selon la façon dont les molécules de luciférine sont disposées dans un organisme et selon le type d'enzyme luciférase.
Certains organismes possèdent des produits chimiques appelés photoprotéines, qui se combinent avec la luciférine et l'oxygène. Ils n'ont pas besoin de luciférase pour émettre de la lumière comme sous-produit. Au lieu de cela, ils produisent de la lumière lorsqu'ils entrent en contact avec des ions calcium.
La bioluminescence ne doit pas être confondue avec la fluorescence. La fluorescence se produit en présence d'une lumière stimulante, qui est absorbée puis émise sur de longues durées.
Qu'est-ce qu'une algue bioluminescente ?
Les algues bioluminescentes sont de minuscules algues marines qui produisent une lumière bleu-vert. Ce sont des organismes unicellulaires. Les dinoflagellés sont le type le plus courant d'algues bioluminescentes qui poussent à la surface de l'océan. Noctiluca scintillans, également connu sous le nom d'étincelle de mer, est l'un de ces dinoflagellés bioluminescents.
Pourquoi les algues bioluminescentes brillent-elles ?
Les algues bioluminescentes produisent de la luciférine et de la luciférase. La luciférase des dinoflagellés est similaire à la substance chimique des plantes vertes appelée chlorophylle. La réaction chimique qui se produit entre la luciférine et la luciférase est déclenchée lorsque les algues bioluminescentes sont perturbées par des mouvements ou des changements dans l'environnement.
Chez les dinoflagellés, l'enzyme luciférase et la molécule de luciférine sont présentes dans une structure ronde appelée scintillon. Une perturbation ou une modification de l'environnement entraîne un stress sur le revêtement ou la membrane externe de la cellule du dinoflagellé, ce qui stimule certaines réactions au sein de la cellule. Cela provoque des changements dans le scintillon, le rendant plus acide.
Ces changements activent l'enzyme luciférase et accélèrent la liaison de la luciférine à l'oxygène. La réaction chimique produit de l'oxyluciférine et génère de la lumière comme sous-produit.
Les algues bioluminescentes brillent pendant une courte période lorsqu'elles sont perturbées. Cependant, des modifications de l'environnement, comme une diminution de la salinité de l'eau, peuvent obliger les algues bioluminescentes à briller en permanence.
Dans ce cas, elles ressemblent à des taches bleues ou vertes étincelantes dans l'océan sombre.
Les algues bioluminescentes sont-elles nocives ?
Les algues bioluminescentes apparaissent hypnotiques sur un fond d'eaux sombres. Regarder la bioluminescence peut être la plus belle des expériences. Cependant, elle peut être un signal d'alarme car de nombreuses espèces de dinoflagellés bioluminescents sont toxiques.
Elles peuvent être toxiques pour les poissons qui nagent autour d'elles. Si vous entrez en contact avec ces algues bioluminescentes, elles peuvent également vous être nuisibles. Certaines espèces, comme l'étincelle de mer, ne sont pas très toxiques mais peuvent tout de même avoir des effets secondaires désagréables.
Il est également prouvé que la bioluminescence peut être un signe de changements dans l'environnement, notamment de pollution et de réchauffement climatique. Les changements environnementaux peuvent entraîner un manque d'oxygène et des niveaux élevés d'azote et de phosphore dans l'eau. Les dinoflagellés toxiques ont tendance à se reproduire et à croître rapidement dans de telles conditions, ce qui entraîne une prolifération d'algues nuisibles. Cela peut conduire à un phénomène appelé "marées rouges". Des millions d'algues toxiques envahissantes changent la couleur de l'eau en rouge le jour et la font scintiller la nuit.
Pendant les marées rouges, les animaux marins comme les poissons ou les crevettes qui mangent des algues deviennent également toxiques car les toxines des dinoflagellés s'accumulent dans leur corps. Si vous entrez en contact avec les algues ou si vous mangez ces créatures marines toxiques, vous risquez d'avoir des effets secondaires tels que des problèmes intestinaux ou une intoxication alimentaire. Certains dinoflagellés produisent des neurotoxines, qui peuvent affecter vos fonctions cérébrales et votre mémoire.
Peut-on se baigner en toute sécurité dans une eau bioluminescente ?
Certaines algues bioluminescentes produisent des toxines qui sont nocives pour la faune marine, les humains et tout ce qui entre en contact avec elles, il peut donc être dangereux de toucher les algues ou de nager dans l'eau bioluminescente. Vous pouvez visiter les rivages marins qui ont des algues bioluminescentes, mais il est préférable d'éviter tout contact avec les algues et de regarder la lueur à une distance sûre.
Où trouve-t-on les algues bioluminescentes ?
Les algues bioluminescentes fleurissent pendant les mois d'été dans les eaux du continent américain. Elles se rassemblent souvent dans des lagunes ou des baies d'eau chaude dotées d'ouvertures étroites. Cela empêche les algues de s'échapper vers la haute mer. La nuit, toute la lagune apparaît étincelante et illuminée.
La bioluminescence ne peut pas être vue à la lumière du jour. Si vous essayez de la repérer à l'œil nu, elle peut être faible, surtout s'il y a des lumières autour. Cependant, sur une plage sombre, par une nuit sans lune, vous pouvez voir la bioluminescence des dinoflagellés dans les vagues qui se brisent sur le rivage. Lorsqu'ils sont rejetés sur le rivage, vous pouvez en apercevoir en marchant le long de la plage. Vous pouvez également en voir dans le sillage d'un bateau ou sous forme de forme dans l'eau.
Recherche en cours
Les scientifiques étudient l'utilisation des algues bioluminescentes en architecture. Parce que ces algues peuvent produire de la lumière, elles ont des utilisations potentielles en tant que source de lumière durable et écologique. Leur utilisation peut éliminer le besoin d'électricité, qui est alimentée par des combustibles fossiles, et contribuer à protéger la planète.
En outre, les concepteurs d'interactions homme-machine tentent d'étudier et de comprendre comment les créatures biologiques peuvent améliorer la communication numérique. Les algues bioluminescentes sont comme de minuscules ordinateurs autonomes et permettent aux scientifiques d'étudier comment elles traitent les informations et interagissent avec leur environnement. Cela peut aider à créer des systèmes numériques nouveaux et uniques pour le confort de l'homme.
