Quatre principaux rôles différents ont pu être mis en évidence.

1. L' illumination de l'environnement




La fonction primordiale de la bioluminescence est l'éclairage.

Tout d' abord la luciole nocturne Photuris. Cet insecte aérien se sert de la bioluminescence comme 'feux d'atterrissage' illuminant la feuille ou la brindille sur laquelle il va atterrir.









Ici une luciole nocturne après atterrissage.

Par ailleurs dans les abysses et fond marins profonds, étant donné l’absence de lumière la fonction principale de la bioluminescence est l'éclairage du champ visuel. C'est par cette lumière que l’organisme émetteur est aussi celui qui reçoit. Comme la cornée de l'œil d'un poisson a le même indice de réfraction que l'eau environnante, les rayons lumineux traversant la cornée ne sont pas déviés.

Dans le cas du Melanostomiatidae les photophores, petites 'poche' dans lesquelles se trouvent les cellules luminescentes, placés sur la tête juste en arrière des yeux servent à éclairer le champ de vision , et peuvent donc éclairer la partie antérieure du champ visuel. Par contre, les photophores situés le long du tronc éclairent les champs latéraux et émettent une lumière dirigée vers l'extérieur et aussi vers le bas .













De nombreux poissons émettent une lumière bleu car celle-ci est celle possède la longueur d’onde qui se propage le mieux a travers l’eau et possèdent des pigments visuels sensibles à cette couleur. Par exemple le Photoblepharon.
Quelques poissons d'eau très profonde émettent une lumière rouge (d’environ 708 nm de longueur d’onde), invisible pour l'œil humain accoutumé à la lumière. Ces poissons possèdent donc un deuxième type de pigment visuel, sensible au rouge. Cependant, l'eau de mer absorbe particulièrement les longueurs d'ondes correspondant au rouge et ce système n’est donc efficace qu’à quelques mètres.

Par exemple le Malacosteus :




2. L’accouplement





La bioluminescence joue un grand rôle dans la communication. En effet, celle-ci est utilisée pour l'accouplement en tant que parade sexuelle. Dans ce cas, les espèces bioluminescentes émettent des signaux lumineux pouvant être de couleurs, d'intensité et de durées différentes. Le nombre et l'impulsion des fréquences lumineuses peuvent également être distincts. Tout cela permet aux insectes bioluminescents d'identifier leur partenaire sans se tromper. C'est grâce aux observations et expériences réalisées cette fois ci en milieu terrestre que proviennent la plupart des découvertes concernant ce rôle de la bioluminescence. Beaucoup d'informations ont été obtenues par l'étude des lucioles, les vers luisant.
Tout d'abord, chez les vers luisant, la femelle dépourvue d'ailes est la seule à pouvoir créer la bioluminescence. Son signal lumineux émis par celle ci est reconnu par le mâle qui se posera sur la brindille pour s'accoupler.
Aussi chez la luciole américaine Photinus les mâles émettent des paires de flashes attendant la réponse d'une femelle de son espèce. Celle ci répond à son second flash par un signal lumineux dirigé vers ce dernier. Cependant ces échanges sont parfois interrompus par d'autres mâles, qui insèrent leur propre flash et rivalisent tentant attirer l'attention de la femelle.
Pour le cas des lucioles asiatiques Pteroptyx, les mâles émettent des flashes dirigés dans les yeux de la femelle jusqu'à être arrivé à elle. Cela l'empêche ainsi d'apercevoir les mâles aux alentours.
La bioluminescence est aussi répandue dans les fonds océaniques. Cependant son utilisation dans les parades sexuelles est moins connue. Par des études sous-marines, nous savons que les crustacés mâles Vargula luminescents au moment de la parade nagent à grande vitesse laissant sur leur trajectoire une sécrétion lumineuse.
Chez certains poissons benthiques , les photoblepharons par exemple, l'accouplement se fait à l'aide d'une communication sexuelle par signaux lumineux entre mâles et femelles. Un tel comportement reste encore mystérieux pour les chercheurs. La pression trop importante les empêche d'observer ces animaux dans leur milieu naturel et si ces poissons étaient remontés à la surface, ils subiraient une forte dépression. Ils supposent donc qu'il doit y avoir un dimorphisme sexuel entre les deux sexes de manière à ce que les mâles et les femelles aient des signaux différents.


Ci dessous une japetella arrivée a maturité sexuelle en effet ses photophores disparaissent lorsqu'elle cesse d'être reproductrice .



3. La prédation


La prédation est une fonction très fréquente.

Dans plusieurs situations, la bioluminescence joue le rôle d'un leurre. Tel est le cas chez le lophiiforme dit aussi poisson-pêcheur. Celui-ci possède un organe à l'extrémité d'un barbillon, pourvu de bactéries luminescentes oscillant et s'étendant au-dessus de la tête. Cet appendice lui sert de canne à pêche et donc lui permet attirer les petits poissons curieux puis de les attaquer d'une distance rapprochée avant même qu'elles ne l'aient repéré.

Aussi, de nombreux petits poissons, les Photoblepharon cités précédemment, utilisent leurs organes lumineux pour trouver le zooplancton nécessaire à leur alimentation.

La bioluminescence peut également être utilisée pour réaliser un mimétisme de très grande précision. Tel est le cas chez la femelle luciole du genre Photuris. Après l’accouplement, la femelle est capable de mimer la parade sexuelle d’une autre espèce de luciole (le Photinus par exemple, leurre les mâles qui se posent alors près d’elle puis les dévore.

4.La défense



La bioluminescence peut aussi s’avérer très utile en cas de dangers pour les animaux marins. En effet Chaque animal bioluminescent a développé sa propre technique de protection :


Les méduses Atolla des abysses propagent des ondes lumineuses dans leur corps ce qui a pour effet d’exagérer leur taille et d’effrayer les prédateurs.



Certains vers marins se séparent d’une partie de leur corps qui continue à briller en cas de détresse ce qui a pour effet de créer un leurre et donc de leur laisser le temps de s’échapper.



L' Heteroteuthis et l’Oplophorus (ou crevette des abysses) libèrent un 'brouillard' de particules luminescentes ce qui produit chez le prédateur une attention particulière, permettant alors à la proie de s'échapper.


Les Photoblepharon utilisent l’organe lumineux situé sous leurs yeux par intermittence. Cette technique leur permet de troubler leurs ennemis qui ne parviennent pas à repérer leurs proies.




On aurait plutôt tendance à penser que le fait de s'auto-éclairer a pour but de se mettre en valeur mais il s’avère que la bioluminescence est aussi un bon moyen de camouflage comme nous le montrent :


Les poissons Argyropelecus , qui vivent entre 300 et 600 mètres de profondeur. Ils assurent un camouflage efficace en ajustant la lumière produite le plus étroitement possible à la lumière environnante.





Les Abraliopsis qui s'adaptent et modifient leur lumière ventrale. Pour cela, le céphalopode dispose d'une vésicule photoréceptrice qui reçoit la lumière et l'analyse. Après ce processus, l'animal peut modifier son intensité de bioluminescence et se camoufler suivant les différents types de lumière; de jour comme de nuit.