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La pollution lumineuse néfaste pour les plantes ?



Cadre, focus et mise au point :

Contexte
Au cours du siècle, la lumière artificiel à augmenter de façon spectaculaire (Holden, 1992) dans les zones urbaines (croissance continue (Rich et al; 2013), augmentation annuelle de 6% en moyenne (Hölker et al; 2010). Ces éclairages présentent un avantage pour les populations humaines mais ils génèrent également de grands changements dans l'environnement abiotique (Gaston et coll; 2014) et biotique des écosystèmes. Le monde biologique est modulé en grande partie par la lumière naturelle (Ragni; 2004 ; Foster et Roenneberg; 2008 ; Bradshaw et Holzapfel; 2010 ) et les éclairage artificiels entrainent une altération des cycles de luminosité naturelle (Herranz; 2009) et exercent une influence à tout niveaux biologiques (Gaston et al; 2013). Face à ses impacts reconnut, les éclairages artificiels sont décrit comme générant une pollution dite lumineuse qui est aujourd'hui omniprésente, avec une ampleur mondiale (Elvidge et al; 1997) touchant tout les continents (Cinzano et al; 2011). De nos jours on note, également, des changements dans les régimes d'éclairage et dans le type de lampe utilisé : passage des lumière à pression haute sodium (HPS) aux lumière à diode électroluminescentes (LED). Ce changement peut impacter les assemblages d'invertébrés nocturnes (Davues et al; 2017) et agir indirectement sur les plantes.

Aujourd'hui l'impact de la pollution sur les organisme animaux n'est plus à prouver, et de nombreux effets négatifs notamment sur les plantes ont été notifiés néanmoins l'ALAN est t-il toujours, directement ou indirectement, néfaste pour les plantes?

_Définitions _
Eclairage artificiel : Dispositif permettant d'émettre de la lumière non naturelle.
Pollution lumineuse : De manière générale, les différentes définitions permettent de soustraire une définition plus générale qui est que la pollution lumineuse fait référence à la présence d'éclairages nocturnes anormaux ou gênants et aux conséquences potentielles sur la faune, la flore, la fonge, les écosystèmes ainsi que les effets suspectés ou avérés sur la santé humaine.

Sous questions
L'éclairage artificiel est - il uniquement une pollution pour les plantes ? Existe t-il une différences significatif entre les types de lampes ou les régimes d'éclairage? L'effet de la pollution lumineuse est - il limité à la zone d'éclairage?

Hypothèse
La lumière artificielle peut agir de manière bénéfique, comme stimulant, sur différents paramètres directement ou indirectement liés à la plante.

Publiée il y a plus de 5 ans par L. Estabes.
Dernière modification il y a environ 5 ans.

La synthèse :

​​Introduction
La pollution lumineuse est de plus en plus présente, en milieu urbain mais également dans les parcs, bords de routes et autres lieux autrefois épargnés. Son impact sur une grande partie de la faune n'est plus à prouver cependant, l'impact que peut avoir l'éclairage artificiel sur les plantes est beaucoup moins documenté. En effet, elle modifie l’exposition à la lumière naturelle dans les écosystèmes terrestres et aquatiques (Longcore et Rich 2004). Or, chaque éclairage est différent. Le soleil émet une lumière blanche polychromatique tandis que les sources artificielles peuvent en être très différentes (monochromatique par exemple). L'éclairage urbain est le plus souvent basé sur des lampes à haute pression à vapeur de sodium (HPS) qui émettent dans le jaune-rouge. En revanche, les terrains de sport où les vitrines de magasins sont le plus souvent éclairés par des lampes à halogénure métallique (HM) (Bennie et al. 2016). Le temps d'éclairage peut être très variable, il peut s'étaler sur la totalité de la nuit ou bien être limité à certaines heures. Les derniers dispositifs mis en place, peuvent détecter les mouvement et ne s'allumer qu'a ce moment la. L'objectif ici était de déterminer si les différentes sources de pollutions lumineuses (diurne/nocturne; HM/LED/HPS; intensité forte/faible; couleur polychromatique/monochromatique; tons chaud/froid; continue/sporadique) ont un impact différent sur les plantes et si toutes les plantes réagissent de la même manière face à ces sources lumineuses.

Cœur de la synthèse
La couleur (Boom et al 2020; Hung, Yuan et Huang 2020), l'intensité, la source lumineuse utilisée ( Xiao, Wei et Jeong 2020), la distance à la source (Bennie et al. 2016) ainsi que la durée de l'éclairage artificiel influent grandement sur la biologie et l'écologie des espèces végétales (Falcón et al. 2020) mais aussi animales en relation avec ces plantes (Boom et al 2020; Davies, Cruse, et Gaston 2016; Grenis et Murphy 2018; Knop et al. 2017; Maggregor, et al. 2019). De plus ces effets peuvent aller bien au delà de la zone éclairée (Giavi et al. 2020). Les lampes LEDs et les lampes à HM apparaissent comme le plus favorable des lumières artificielles pour les plantes, pouvant entrainé une croissance supérieure des plantes lorsqu'elles y sont exposées (Flowers and Gibson 2018; Hey et al. 2020; Wang et al. 2020; ). Les lumières rouges et journalières entraine une meilleure croissante en stimulant l'activité racinaire et photosynthétique. Cependant, l'éclairage nocturne artificiel (ALAN), a tendance à limiter le temps de récupération a un stress (Bennie et al. 2016) mais aussi sans stress ponctuel. Le manque de "repos" limite l'efficacité de la photosynthèse (Zhang et al.2020; Meravi et Prajapati 2018). De plus, il perturbe la floraison (Bennie et al. 2017; Bennie et al. 2016; Erez et al. 2019) et la perte des feuilles chez certaines espèces (Bennie et al. 2016; H. ffrench-Constant et al. 2016). Ces changements entrainent des blessures par le froid en cas de non-perte des feuilles et réduisent le succès reproducteur pour la floraison. En contrepartie, ce décalage de floraison peut désynchroniser la maturité des fruits et l'éclosion de larves prédatrices et donc limité l'infection des fruits (Grenis et Murphy 2018) et certaines plantes voit leur nombre de graines augmenter sous certaines source de lumières artificielle (Maggregor et al. 2019)
Les éclairages ALAN perturbent également les pollinisateurs (Boom et al 2020; Knop et al. 2017; Maggregor et al. 2019) et peut autant augmenter la pollinisation nocturne (Maggregor et al. 2029) que la baisser ( Boom et al. 2020 et Knop et al. 2017) en fonction des espèces étudiées. Son impact négatif se répercute toutefois également sur les herbivores, ce qui limite la prédation pour les plantes ( Grenis et Murphy 2018) . Pourtant certaines étude montre que la lumière favorisent la prédatione et limite la reproduction (Boom et al 2020;). Boom et al. 2020 montre plutôt une prédation accrue sous lumière verte ou blanche en se focalisant sur une espèce de chenille tandis qu'à l'inverse, Péter et al. 2020 montre une abondance de chenilles supérieure sous lumière rouge mais aucun impact des lumières vertes et blanches. Leur étude est basé sur les excrément des chenilles. Ces différences montrent l'importance du protocole utilisé ainsi que des espèces prises en compte.
La qualité du sol est modifiée de par ses effets sur la faune de décomposeurs (Zhuangzhuang et al. 2020). La pollution lumineuse seule diminue le plus souvent l'efficacité des espèces du sol et diminue sa qualité. En revanche, dans certains cas comme lorsque la pollution lumineuse est couplée à une pollution chimique (métaux lourds apportés par des engrais phosphatés), l'effet est en faveur d'espèces plus résistante aux forts éclairages mais qui sont également tolérants aux métaux lourds. Ceci permet une baisse de concentration en composé toxique pour la plante dans le sol. Dans un même temps, ceci entraine une moins bonne décomposition de la litière végétale.
Toutes ces modification engendrent des changement dans les structures des communautés végétales (Bennie et al. 2017; Hey et al. 2020). Les espèces les moins tolérantes disparaissent des zones trop éclairées. Pourtant, la répartition des espèces en base de chaines trophique comme les plantes, les interactions entre les organismes sont altérée et répercute sur l'ensemble de l'écosystème. La pollution lumineuse est donc motrice des changements dans les écosystèmes. Le plus souvent, sa présence affecte négativement la biodiversité, elle représente une nouvelle pression de sélection, où seul les espèces suffisamment tolérantes persistent.

Conclusion et ouverture
En conclusion, la pollution lumineuse a de nombreux impacts à tous les niveaux sur les plantes. Ceux-ci sont le plus souvent délétères mais peuvent également protéger la plante contre d'autres stress (ensoleillement limité, qualité du sol, prédation...). Toutefois la majeure partie des études se concentre sur son impact seul mais il est important de prendre en compte les changements globaux qui induisent de nouveaux stress. Les changements de température peuvent, par exemple, devenir un signal moins fiable pour le début du printemps et l'importance de la lumière dans le cycle de vie d'une plante pourrait augmenter. Les effets de la pollution lumineuse seraient alors décuplés au vu des changements climatiques et nécessitent plus d'études sur leur impact combiné. De la même manière, l'impact de la pollution lumineuse couplé à d'autres types de pollution comme la pollution chimique des sols (Zhuangzhuang et al. 2020) ou encore de l'air et le bruit sont peu documentés. De plus, les études sont rarement sur le long terme et en milieu naturel car plus difficile à mettre en place qu'en intérieur. Les écosystèmes aquatiques et semi-aquatiques sont malheureusement peu représentés également, pourtant, dans ces milieux aussi, la lumière est une part essentielle de la vie des plantes et l'éclairage en bord de ruisseau, dans des grottes humides ou encore près de lac y est en augmentation. Une autre partie de la pollution lumineuse qui manque d'étude est l'impact des éclairages bref mais intenses (Bennie et al. 2016), comme ceux des phares des voitures, sur les végétaux notamment en bord de route très fréquentées. De telles études sont essentielles pour espérer comprendre l'intégralité de ces effets et de plus en plus d'études sont faites dans ce sens.
Les effets de la pollution lumineuse sur les plantes ne sont donc pas encore compris dans son entièreté et sont probablement sous-estimés, en particulier lorsqu'elle est associée à d'autres changements environnementaux contemporains. L'approfondissement de ces recherches est crucial pour une bonne protection mais aussi gestion des espèces végétales dans les zones anthropisées.

Publiée il y a plus de 5 ans par C. Sanchez.
Dernière modification il y a plus de 5 ans.

La pollution lumineuse néfaste pour les plantes ?
Oui  ou  Non ?



L'effet de la lumière artificielle la nuit sur la biomasse des chenilles qui se nourrissent dans les arbres urbains

Article - 2020 - Urban Ecosystems
The effect of artificial light at night on the biomass of caterpillars feeding in urban tree canopies
Áron Péter, Gábor Seress, Krisztina Sándor, Ernő Vincze, Krisztián Pál Klucsik and András Liker

L'exposition à la lumière artificielle la nuit et ses conséquences pour la flore, la faune et les écosystèmes

Review - 2020 - Frontiers in Neuroscience
Exposure to Artificial Light at Night and the Consequences for Flora, Fauna, and Ecosystems
Jack Falcón, Alicia Torriglia, Dina Attia, Françoise Viénot, Claude Gronfier, Francine Behar-Cohen, Christophe Martinsons, David Hicks

Pollinisation et infestation de fruits sous lumière artificielle la nuit : la couleur de la lumière compte

Article - 2020 - Scientific Reports
Pollination and fruit infestation under artificial light at night:light colour matters
Michiel P. Boom, Kamiel Spoelstra, Arjen Biere, Eva Knop, Marcel E. Visser

L'interaction entre la lumière artificielle nocturne (ALAN), l'humidité du sol et la densité en plantes affecte la croissance d'une fleur sauvage pérenne_: Asclépias syriaca._

Article - 2020 - Oecologia
Interactions between artificial light at night, soil moisture, and plant density affect the growth of a perennial wildflower
Melissa H. Hey, Elizabeth DiBiase, Deborah A. Roach, David E. Carr, Kyle J. Haynes

Comparaison morphologique et physiologique de plants de basilic (Ocimum basilicum) en fonction des proportions, émises par son éclairage, en rouge, bleu et vert.

Article - 2020 - Scientia Horticulturae
Morphological and physiological response in green and purple basil plants (Ocimum basilicum) under different proportions of red, green, and blue LED lightings
Kuan-Hung Lin, Meng-Yuan Huang, Ming-Huang Hsu

La lumière artificielle la nuit peut modifier le fonctionnement de l'écosystème au-delà de la zone éclairée

Article - 2020 - Scientific Reports
Artifcial light at night can modify ecosystem functioning beyond the lit area
SimoneGiavi, Sina Blösch, Guido Schuster and Eva Knop

Effets de la pollution lumineuse sur la croissance, la physiologie et la réponse de fluorescence chlorophyllienne du ray-grass vivace (Lolium perenne L.)

Article - 2020 - Ecological Indicators
Light pollution on the growth, physiology and chlorophyll fluorescence response of landscape plant perennial ryegrass (Lolium perenne L.)
Beibei Zhang, Hui Zhang, Qi Jing, Jiaxuan Wang

L'ajout de sources lumineuses affecte la croissance et le développement des boutures d'œillets commun (Dianthus caryophyllus)

Article - 2020 - Agronomy
Supplementary Light Source Affects Growth and Development of Carnation ‘Dreambyul’ Cuttings
Mengzhao Wang, Jie Xiao, Hao Wei, Byoung Ryong Jeong

La pollution lumineuse modifie les effets toxicologiques du cadmium sur la structure des communautés microbiennes et leurs fonctions de décomposition de la litière du sol.

Article - 2020 - International Journal of Molecular Sciences
Light Pollution Changes the Toxicological Effects of Cadmium on Microbial Community Structure and Function Associated with Leaf Litter Decomposition
Zhuangzhuang Liu, Yanna Lv, Rongcai Ding, Xiaxia Chen, Gaozhong Pu

Effets de la lumière artificiel sur la floraison des plantes situé sur une crête de dunes (parallèle à la rive d'un océan/ "foredune vegetation")

Article - 2019 - Ecology
Effects of artificial light on flowering of foredune vegetation
M. VIERA-PEREZ , L. HERNANDEZ -CALVENTO, P. A. HESP AND A. SANTANA-DEL PINO

Effets des technologies d'éclairage public sur le succès et la qualité de la pollinisation chez une plante pollinisée en période nocturne

Article - 2019 - Ecosphere
Effects of street lighting technologies on the success and quality ofpollination in a nocturnally pollinated plant
CALLUM J. MACGREGOR , MICHAEL J. O. POCOCK, RICHARD FOX AND DARREN M. EVANS

Effets directs et indirects de la pollution lumineuse sur les performances d'un insecte herbivore

Article - 2018 - Insect Science
Direct and indirect effects of light pollution on the performance of an herbivorous insect
Kylee Grenis, Shannon M. Murphy

Effets quantifiés de l'éclairage artificiel par rapport à l'éclairage nocturne naturel

Article - 2018 - Torrey Botanical Society
Quantified effects of artificial versus natural nighttime lighting on the Eurasian grasses Bothriochloa bladhii (Poaceae) and Bothriochloa ischaemum (Poaceae) and the North American grasses Panicum virgatum (Poaceae) and Sorghastrum nutans (Poaceae)
Nicholas D. Flowers and David J. Gibson

Effet de la pollution lumineuse des rues sur l'efficacité photosynthétique de
différentes plantes

Article - 2018 - Biological Rythm Researh
Effect street light pollution on the photosynthetic efficiency of different plants
Neelima Meravi and Santosh Kumar Prajapati

La lumière artificielle la nuit comme nouvelle menace pour la pollinisation

Article - 2017 - LETTER
Artificial light at night as a new threat to pollination
Eva Knop, Leana Zoller, Remo Ryser, Christopher Gerpe, Maurin Hörler and Colin Fontaine

Les lumières artificielles nocturnes (ALAN) modifient la composition en espèces et la floraison des espèces végétales de prairies.

Article - 2017 - Journal of Applied Ecology
Artificial light at night alters grassland vegetation species composition and phenology
Jonathan Bennie, Thomas W. Davies, David Cruse, Fraser Bell, Kevin J. Gaston

La pollution lumineuse est associée à des bourgeons d'arbres plus tôt au Royaume-Uni

Article - 2016 - The Royal Society
Light pollution is associated with earlier tree budburst across the United Kingdom
Richard H. ffrench-Constant, Robin Somers-Yeates, Jonathan Bennie Theodoros Economou, David Hodgson, Adrian Spalding and Peter K. McGregor

Effets écologiques de l'éclairage artificiel nocturne sur des plantes sauvages.

Review - 2016 - Journal of Ecology
Ecological effects of artificial light at night on wild plants
Jonathan Bennie, Thomas W. Davies, David Cruse, Kevin J. Gaston