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ÉCLAIRAGE

Qu'est-ce que la lumière?  |  La lumière visible  |   Les rayons ultraviolets
Les rayons infrarouges  |   L'intensité énergétique




Qu'est-ce que la lumière?

La lumière du soleil atteint le sommet de l'atmosphère terrestre à une intensité d'environ un kilowatt par mètre carré. C'est cette énergie qui, en bout de ligne, régit tous les processus vitaux sur la terre. Sans l'apport énergétique constant du soleil, notre planète irradierait sa propre énergie en peu de temps et la vie serait impossible.

La lumière est définie comme une radiation électromagnétique parce qu'elle est, en réalité, composée de minuscules champs électromagnétiques, appelés photons. Ces photons de lumière peuvent posséder de nombreux niveaux d'énergie différents ou longueurs d'onde, lesquels sont exprimés en nanomètres (nm). Les longueurs d'onde visibles sont les mieux connues, chacune étant représentée par une couleur différente. Par exemple, le soleil est jaune parce que sa lumière est plus puissante dans la longueur d'onde visible jaune.

Cependant, il existe de nombreuses autres longueurs d'onde au-delà de la lumière visible. L'ensemble de ces longueurs d'onde s'appelle le spectre électromagnétique. À l'extrémité la plus puissante du spectre, on retrouve les rayons gamma, suivis des rayons X, des rayons ultraviolets et des rayons visibles, lesquels n'occupent qu'une infime fraction du spectre électromagnétique, entre les rayons ultraviolets et infrarouges. La lumière infrarouge nous est familière puisque c'est la chaleur. Les micro-ondes, suivies des ondes radio comportant les photons les moins puissants, terminent le spectre. Dans l'ensemble du spectre électromagnétique, les rayons ultraviolets, visibles et infrarouges sont les seuls qui nous importent présentement.





La lumière visible

En plus de dispenser la lumière pour que nous puissions voir adéquatement, l'indication du jour et de la nuit (clarté et noirceur) est une fonction importante. Le spectre de la lumière visible se situe entre 390 et 700 nm. L'oeil perçoit cette lumière dont la couleur dépend de la puissance de chaque longueur d'onde. L'indice de rendu des couleurs (IRC) indique la justesse avec laquelle une source lumineuse éclaire un objet par rapport à la lumière naturelle, laquelle possède un IRC de 100. De nos jours, toutes les sources lumineuses artificielles ayant un IRC de plus de 95 sont considérées comme une lumière à spectre complet, car elles peuvent éclairer un objet de la même façon que la lumière naturelle; l'objet reçoit, par conséquent, une certaine quantité de toutes les longueurs d'onde du spectre visible. Étroitement liée à la lumière, la température de la couleur, exprimée en kelvin (K), définit la couleur de la lumière émise.

Par exemple, une température de couleur basse, d'environ 2 500 kelvins, correspond à une couleur chaude ou rouge-jaune, comme celle des lampes incandescentes. Les lampes fluorescentes, fonctionnant à 4 500 kelvins ou plus, émettent une lumière blanche bleuâtre. Plus la température kelvin de la couleur est élevée, plus blanche et bleue est la lumière.

La température moyenne normale de la lumière du jour est d'environ 5 600 K, mais elle peut varier de 2 000 K, au coucher du soleil, à plus de 18 000 K, quand le temps est humide ou couvert. Pour assurer des conditions naturelles de lumière visible dans le terrarium, et afin de rehausser les couleurs des animaux et des plantes, il est important de choisir une source de lumière dont l'IRC est le plus élevé possible et une température de couleur d'environ 6 000 K. Les plantes dans un terrarium bénéficieront de certaines longueurs d'onde à l'intérieur de la lumière visible pour réaliser la photosynthèse, un processus qui leur permet d'utiliser l'énergie de la lumière afin de produire des glucides, le « carburant » dont tous les êtres vivants ont besoin. La conversion de la lumière en énergie utilisable est associée à un pigment vert, la chlorophylle. Une source de lumière d'une puissance de 400 à 450 nm stimule la croissance des plantes et leur assure une bonne santé.





Les rayons ultraviolets

Le rayonnement ultraviolet (UV) représente une portion énergétique élevée du spectre électromagnétique, juste au-delà de la lumière visible.

 Le spectre des rayons UV se divise en trois groupes de longueurs d'onde :  

  • UVA : rayons ultraviolets de grandes longueurs d'onde, compris entre 320 et 400 nm; d'une grande importance pour les reptiles.
  • UVB : rayons ultraviolets de longueurs d'onde moyennes, compris entre 290 et 320 nm; les plus importants pour combler les besoins des reptiles.
  • UVC : rayons ultraviolets de courtes longueurs d'onde, compris entre 180 et 290 nm; dangereux pour tous les organismes vivants.

Il a été démontré que les rayons UVA peuvent empêcher la croissance et influencer les comportements territoriaux, reproducteurs et de signalement chez les reptiles. Étant donné que ces derniers peuvent voir dans l'échelle de 320 à 400 nm des rayons UVA, la façon dont ils voient les choses diffère. La couleur de leurs aliments ou de leur corps apparaîtra différente à la vue des reptiles par rapport à notre vue, s'ils sont exposés aux rayons UVA. Signaler leur présence en exposant des parties de leur corps (par exemple l'anole) ou changer leurs couleurs (par exemple le caméléon) sont courants chez les reptiles. Ces signaux sont perçus et également interprétés différemment par les reptiles si les rayons UVA sont absents. À défaut de fournir des rayons UVA aux reptiles diurnes, on peut leur causer du stress en changeant leur perception de leur environnement et la façon à laquelle ils y répondent. Ces rayons sont importants à leur élevage et à leur entretien, pour toute la durée correspondant à leur vie dans la nature.

Les rayons UVB sont généralement définis comme la longueur d'ondes se situant entre 290 et 320 nm. La plupart des reptiles synthétisent leur vitamine D3 à l'aide des rayons UVB provenant de la lumière du soleil, dans leur habitat naturel. La vitamine D3 est essentielle à l'efficacité du métabolisme du calcium dans l'alimentation des reptiles. Les rayons UVB réagissent avec le précurseur de la vitamine D (déhydrocholestérol), dans la peau, pour produire la provitamine D3. Selon la chaleur et la contribution d'un mécanisme dans la peau, la provitamine D3 se transforme en vitamine D3. Le foie et les reins convertissent la vitamine D3 dans sa forme active, une hormone (1,25 hydroxy-vitamine D) qui règle le métabolisme du calcium.

Les reptiles carnivores et omnivores obtiennent une proportion élevée de leurs besoins en vitamine D3 dans leurs aliments; cependant, les plantes ne contiennent pas de D3 (cholécalciférol), elles renferment plutôt du D2 (calciférol) qui est beaucoup moins efficace dans le métabolisme du calcium que D3. Les reptiles herbivores sont par conséquent beaucoup plus dépendants de la quantité et de la qualité de l'éclairage artificiel que les reptiles carnivores.

Une carence en vitamine D3 peut causer chez le reptile, la maladie métabolique des os. Dans cette condition, la condensation osseuse s'en ressent et de nombreux autres problèmes métaboliques graves se produisent. Les symptômes comprennent du gonflement, de la léthargie, une faiblesse générale, des tremblements et un ramollissement de la carapace chez les tortues. En plus d'une source de rayons UVB, une quantité suffisante de calcium doit être disponible dans l'alimentation ou doit être assurée par un supplément alimentaire. Les jeunes reptiles sont plus à risque, mais les adultes peuvent également être touchés s'ils sont maintenus suffisamment longtemps dans un état de carence. Les femelles pondant des œufs sont aussi à risque élevé en raison de leur besoin supplémentaire en calcium nécessaire à la production d'œufs.





Les rayons infrarouges

La nature ectotherme des reptiles (qui sont poïkilothermes) met en évidence l'importance des rayons infrarouges (la chaleur) pour la thermorégulation. La portion infrarouge du spectre électromagnétique apparaît juste en dessous de la lumière rouge et n'est pas visible. Elle peut cependant être perçue sous forme de chaleur par la peau. Le soleil émet la plupart de son rayonnement énergétique dans la portion infrarouge du spectre.

La meilleure source artificielle de chaleur pour les reptiles diurnes provient des sources d'énergie rayonnante placées au-dessus d'eux, comme les ampoules incandescentes, qui émettent toutes des quantités élevées de rayons infrarouges (+700 nm).

 





L'intensité énergétique

Le climat terrestre est déterminé par la quantité de rayonnement solaire qui frappe la surface. Des facteurs tels que la position du soleil, la rotation de la terre, l'emplacement géographique, la couche d'ozone, les nuages, l'humidité de l'air, l'altitude, l'environnement, etc., influencent l'intensité énergétique de la lumière. De plus, à l'intérieur d'un microhabitat, l'intensité de la lumière visible et non visible varie, selon la densité de la végétation ou des conditions géologiques. La quantité de lumière qui atteint la surface correspond à l'éclairement et se mesure en lumens par mètre carré ou lux. L'éclairement du rayonnement solaire direct est d'environ 100 000 lux, mais celui de la lumière normale du jour, filtré par un ciel nuageux, mesure entre 5 000 et 10 000 lux, alors que celui de la lumière de la lune ne mesure que 0,25 lux.

Le rayonnement ultraviolet est exprimé en microwatts par centimètre carré (mW/cm2) et varie énormément des pôles (bas) vers l'équateur (élevé). La quantité de rayons UVB reçus à l'équateur, à midi, lors d'une journée claire, tourne autour de 270 mW/cm2. Cependant, cette quantité élevée de rayonnement diminue au fur et à mesure que la journée avance, de la même façon qu'elle augmentait depuis le lever du soleil; de même, il ne faut pas oublier que les jours ne sont pas tous clairs. Dans la nature, la plupart des reptiles lézardent surtout en début de matinée et en fin d'après-midi. Le reste de la journée, ils demeurent à l'ombre, dans des terriers, des crevasses ou d'autres endroits ombragés, ou dans différents sites sous les buissons feuillus, les arbustes ou les arbres. Dans les forêts tropicales, où vivent de nombreux types de reptiles et d'amphibiens, seule une infime partie de la lumière directe du soleil pénètre la couverture forestière et les couches sous-jacentes pour atteindre le sol.

Les rayons UV et l'intensité lumineuse auxquels les reptiles sont exposés peuvent différer, selon une variété de facteurs :

Habitat : les forêts et les régions arbustives offrent plus d'ombre que les plaines et les déserts. Les forêts denses comportent différents taux de rayonnement UV, allant d'un taux élevé dans le couvert forestier à un taux très bas sur la surface du sol. Les prairies et les savanes fournissent le même degré de rayonnement pour les espèces plus petites, tandis que les plus grandes espèces sont plus exposées. Les déserts offrent moins de protection contre l'ensoleillement direct et le taux de rayonnement UV peut même être amplifié par la réflexion.

Certaines régions montagneuses comportent des vallées où la lumière du soleil ne pénètre que plusieurs heures après le lever du soleil, réduisant ainsi considérablement le temps d'exposition aux rayons UV.

Types d'activités : pour des raisons évidentes, les animaux diurnes (actifs durant le jour) reçoivent des quantités plus élevées de rayons UV que les espèces nocturnes. Cependant, même les reptiles diurnes ne se prélassent pas au soleil toute la journée. De nombreuses espèces s'abritent durant la période la plus chaude de la journée afin d'éviter un excès de chaleur. Ils lézardent plutôt en début de matinée et en fin d'après-midi. Ces cycles d'activités peuvent changer chez les reptiles, selon les variations saisonnières des régions. Certains animaux nocturnes sont exposés aux rayons UV, car leur aire de repos reçoit la lumière du soleil; d'autres sortent même de leur abri afin de lézarder sous le soleil pour des raisons de thermorégulation.

Période du jour : le soleil est à son plus haut dans le ciel aux environs de midi. À ce moment, la distance parcourue par les rayons du soleil à travers l'atmosphère est plus courte et les rayons UVB atteignent leur plus forte intensité. Très tôt le matin et à la fin de l'après-midi, les rayons du soleil voyagent à travers l'atmosphère avec un angle et leur intensité lumineuse est très réduite.

Période de l'année : l'intensité des rayons UV diffère durant l'année, parce que l'angle du soleil varie selon les saisons. Elle est en général plus élevée pendant les mois d'été. Dans l'hémisphère nord, au tropique du Cancer, le soleil brille directement au-dessus de nos têtes, à midi, le premier jour de l'été. Ce phénomène se produit le premier jour du printemps et de l'automne, à l'équateur et le premier jour de l'hiver, au tropique du Capricorne, dans l'hémisphère sud.

Latitude : les rayons du soleil sont plus puissants à l'équateur, car le soleil est toujours très élevé au-dessus de l'horizon. Le trajet des rayons UV à travers l'atmosphère est donc plus court. La couche d'ozone est également plus mince sous les tropiques par rapport aux latitudes tempérées et polaires; ainsi, il y a moins d'ozone pour absorber le rayonnement UV lorsqu'il voyage à travers l'atmosphère. Par contre, aux latitudes plus élevées, le soleil est plus bas dans le ciel et les rayons UV doivent cheminer sur une plus grande distance à travers la couche d'ozone de l'atmosphère; ces latitudes sont donc moins exposées au rayonnement UV.

Altitude : l'intensité du rayonnement UV augmente avec l'altitude, car il y a moins d'atmosphère pour absorber les rayons nuisibles.

Conditions climatiques : les nuages restreignent également la quantité de rayons UV atteignant le sol. Lors d'une journée nuageuse, et selon la forme et l'épaisseur des nuages, ces derniers peuvent absorber et réfléchir 35 à 85 % de l'énergie rayonnante du soleil, empêchant ainsi, avec l'aide des autres facteurs, presque tous les rayons UV d'atteindre le sol. De nombreux reptiles recherchent la sécurité de leur terrier ou de leur abri lorsque c'est nuageux, pluvieux ou que le temps est à la tempête.

Réflexion : certaines surfaces, comme la neige (80 %), le sable (12 %), l'herbe (10 %) ou l'eau (5 %) peuvent réfléchir une bonne partie des rayons UV qui les atteignent. En raison de cette réflexion, l'intensité des rayons UV peut être plus élevée, même dans les endroits ombragés.

Ozone : la couche d'ozone absorbe une partie du rayonnement UV qui, autrement, atteindrait la surface de la terre. La quantité d'ozone varie durant l'année (même durant la journée), ainsi que d'une région géographique à l'autre.