Qu’est-ce que l’effet Emerson et quel est son impact sur les plantes ?

L’effet Emerson est un phénomène photobiologique découvert dans les années 1950 par le scientifique Robert Emerson. Cet effet démontre que l’efficacité de la photosynthèse chez les plantes augmente significativement lorsqu’elles sont exposées simultanément à deux longueurs d’onde différentes. Découvrez tout ce qu’il faut savoir au sujet de l’effet Emerson et de son impact sur les plantes.

Qu’est-ce que l’effet Emerson ?

L’effet Emerson explique l’influence des différentes longueurs d’onde de la lumière sur l’efficacité de la photosynthèse chez les plantes. Concrètement, on observe une augmentation du taux de photosynthèse lorsque l’on expose simultanément les chloroplastes à une lumière de longueur d’onde de 680 nm et de longueur d’onde supérieure à 680 nm. Ces deux chiffres correspondant respectivement au spectre rouge profond et au rouge lointain.

Types de spectres lumineux qui affectent la culture de cannabis

Il existe différents spectres lumineux susceptibles d’affecter la culture de cannabis :

• Infrarouges (800 nm – 1 mm) : fréquents dans les anciennes lampes horticoles comme les ampoules au sodium à haute pression (HPS) ou les halogénures métalliques (MH). Leur efficacité est moindre par rapport aux technologies LEC et LED horticoles. Bien que l’infrarouge ne fournisse pas d’énergie utilisable par les plantes de cannabis et ne génère que de la chaleur, il peut être bénéfique pour certains processus métaboliques.
• Le spectre de la lumière rouge lointaine (700 – 800 nm) n’intervient pas directement dans la photosynthèse. Toutefois, il améliore la structure de la plante, empêchant l’étirement excessif des tiges et des feuilles.
• La lumière rouge proche (600 – 700 nm) : elle est essentielle pour la production de biomasse, les diodes de 660 nm se distinguant par leur efficacité.
• La lumière verte/jaune (500 – 600 nm) est bénéfique pour la photosynthèse sans perturber le cycle végétatif. Elle est importante grâce à sa capacité à pénétrer dans les couches inférieures de la plante, malgré ses limites.
• La lumière bleue (400 – 500 nm) favorise les plantes compactes et robustes, mais peut influencer négativement le rythme circadien chez les personnes.
• La lumière ultraviolette (400 – 10 nm) joue un rôle mineur dans la photosynthèse. Elle contribue à la production de résine et à la lutte contre les nuisibles, à des niveaux variables selon les espèces.

Aujourd’hui, il existe les marques d’éclairage à la pointe de la technologie cherchant à tirer parti de ces études pour contribuer à l’obtention des récoltes maximales. C’est le cas de la marque GB Lighting, reconnue pour ses produits innovants.

Histoire et découverte

Le scientifique américain Robert Emerson découvrit le phénomène dans les années 1950. Grâce à ses expériences, Emerson a démontré que les plantes exposées régulièrement aux deux longueurs d’onde effectuaient la photosynthèse à un taux beaucoup plus élevé que la somme des taux pris séparément. Ces recherches établirent ainsi une base fondamentale dans les sciences végétales et agricoles.

Traditionnellement, on considérait que seule la longueur d’onde d’environ 680 nm était optimale pour l’activation du photosystème II, composant essentiel du processus de photosynthèse.

Quels sont les avantages de l’effet Emerson ?

Cependant, l’effet Emerson a révélé que l’ajout d’une lumière d’une longueur d’onde d’environ 700 nm, en conjonction avec une de 680 nm, entraîne une augmentation du taux de photosynthèse. Ceci s’explique par l’activation simultanée de deux photosystèmes distincts qui l’influent :

• PSI : avec un spectre qui se situe entre 700 et 730 nm (rouge lointain).
• PSII : entre 650 et 680 nm (rouge).

Il s’agit d’impulsions au cours desquelles l’énergie lumineuse est transformée en énergie chimique. Celle-ci permet aux plantes d’effectuer les processus internes, favorisant la photosynthèse. Cela fournit une voie supplémentaire pour le transport des électrons et améliore l’utilisation générale de l’énergie lumineuse.

Comment cela influe-t-il sur la culture ?

Ces connaissances ont eu des applications importantes dans l’agriculture, notamment dans le développement de méthodes d’éclairage artificiel plus efficaces pour optimiser la croissance des plantes et la production agricole.

Cet effet sur les plantes se traduit par :

• une amélioration de la croissance et du rendement.
• Grâce à une meilleure compréhension de l’utilisation de la lumière par les plantes pour la photosynthèse, les cultivateurs peuvent ajuster les spectres lumineux afin d’améliorer la capacité photosynthétique de la plante, favorisant ainsi une plus grande production de biomasse et des cycles de vie plus rapides.

Comment cet effet affecte-t-il la photosynthèse ?

Avant d’aller plus loin, il est important de comprendre la physiologie des plantes, les processus de vie et l’adaptation des plantes à l’environnement, ainsi que la manière dont l’effet Emerson peut les influencer.

Photosynthèse et flux d’énergie

La photosynthèse est le mécanisme par lequel les plantes convertissent la lumière du soleil en énergie chimique. La lumière, en particulier à des longueurs d’onde spécifiques, est essentielle pour activer les pigments photosynthétiques. Les chloroplastes absorbent cette énergie lumineuse, qui se transforme en énergie chimique pour synthétiser des hydrates de carbone.

L’effet Emerson permet de maximiser la photosynthèse lorsque les plantes sont exposées simultanément à des ondes courtes (680 nm) et à des ondes longues (plus de 700 nm). Son étude peut donc contribuer à l’amélioration des technologies d’éclairage artificiel pour l’agriculture.

Applications dans le domaine de l’horticulture

En horticulture, l’application pratique de l’effet Emerson peut influencer le cycle des cultures et améliorer les rendements. Les cultivateurs et les horticulteurs utilisent ces informations pour peaufiner les systèmes d’éclairage LED qui favorisent une photosynthèse plus efficace. Cela permet aux plantes de pousser de manière plus saine et vigoureuse. L’effet LED a également un impact positif sur le rendement des cultures hors saison et sur l’utilisation de ressources durables.

Recherches récentes

Des recherches récentes ont mis en lumière les mécanismes détaillés de l’effet Emerson et ses applications pratiques potentielles dans l’agriculture moderne et la biotechnologie.

Progrès en biochimie végétale

Des études récentes en biochimie végétale ont permis de mieux comprendre comment les plantes utilisent les différentes longueurs d’onde de la lumière pour optimiser la photosynthèse. Cette connaissance est cruciale pour le développement de techniques de culture avancées. Celles-ci permettent de simuler plus efficacement les spectres de lumière qui profitent aux plantes.

Effet Emerson et biotechnologie

La biotechnologie bénéficie directement de la recherche sur l’effet Emerson, en introduisant des innovations dans le génie génétique des plantes. On a développé des variétés réagissant mieux à la lumière rouge intense. Cela se traduit par une efficacité photosynthétique accrue et, potentiellement, par un meilleur rendement des cultures.

La compréhension de l’effet Emerson peut améliorer les cultures et permet d’améliorer la conception des systèmes d’éclairage LED pour l’agriculture de précision, en se concentrant sur des spectres lumineux spécifiques qui déclenchent la photosynthèse plus efficacement.