Entretien – Les sols: un trésor vivant sous nos pieds

Qu’est-ce qu’un sol?

Un sol est un organisme vivant, dynamique et complexe, qui peut être considéré comme la peau vivante de la Terre. Les sols se composent de minéraux et d’éléments organiques ainsi que d’air et d’eau. Dans les grandes lignes, les composants minéraux sont des particules, telles que le sable, le limon et l’argile, constituées de différents éléments chimiques, tandis que les composants organiques proviennent d’organismes vivants, notamment de végétaux, de bactéries, de champignons, d’animaux et de leurs résidus.

Les sols sont d’importants réservoirs de biodiversité. Environ un quart à un tiers de l’ensemble des organismes se trouve dans les sols. La biodiversité des sols peut inclure des organismes tels que des nématodes et des bactéries de dimensions microscopiques, des collemboles, des acariens, des scolopendres, des lombrics, des taupes et des souris. Chacun de ces groupes est riche en espèces. Par exemple, rien qu’en Allemagne, nous savons qu’il existe 50 espèces différentes de vers de terre. Sur un même site, la diversité des organismes vivants du sol est souvent bien plus importante qu’en surface. Il est communément admis qu’un mètre cube de sol forestier peut contenir jusqu’à 2 000 espèces d’invertébrés.

Que se passe-t-il dans l’écosystème d’un sol?

Les écosystèmes des sols varient sensiblement, en particulier en ce qui concerne les microhabitats. Une même portion de sol contient plusieurs habitats (surface du sol, sous-sol et espace interstitiel), qui abritent chacun différents organismes. Par exemple, la plupart des organismes vivant dans le sol dépendent fortement des pores du sol, dans lesquels ils vivent. Ces pores peuvent être remplis d’air ou d’eau et accueillir différents groupes d’organismes vivants.

Les habitats peuvent être étudiés selon un autre point de vue. Par exemple, il existe des barrières microscopiques entre les particules du sol ainsi que des lieux de grande diversité biologique, notamment la rhizosphère qui contient les racines des plantes ou la drilosphère qui entoure les galeries des vers de terre. L’échelle spatiale est également très importante.

Pourtant, toutes les espèces vivant dans ces microhabitats cohabitent et interagissent dans ce que l’on appelle le biome. Par exemple, elles peuvent se nourrir les unes des autres, ou les matières fécales des unes peuvent fournir des nutriments aux autres. Ces interactions dans le biome du sol sont essentielles pour que les sols puissent exercer leurs fonctions et ainsi fournir des services écosystémiques.

Quels types de services les sols fournissent-ils?

S’agissant des éléments qui jouent un rôle prépondérant dans les services écosystémiques, la structure des sols et les matières organiques des sols figurent parmi les exemples les mieux connus. La structure du sol[i] dépend de la manière dont les différentes particules sont assemblées dans la matrice du sol. Les sols comprennent un ensemble d’agrégats plus ou moins grands de particules, de pores remplis d’air et d’eau, etc. Les espèces présentes dans le sol peuvent avoir une influence directe sur la structure du sol. Par exemple, en se frayant un chemin dans le sol, les lombrics déplacent la terre qui les entoure et modifient ainsi la structure du sol. Parmi ces modifications, citons notamment la création de nouveaux pores et l’obstruction de pores existants, la densification de certaines portions du sol ou l’apport de nouvelles sources d’alimentation aux organismes vivant dans le sol. Étant effectivement capables de remuer les sols, les lombrics sont considérés comme les ingénieurs de ces écosystèmes.

La structure des sols joue également un rôle déterminant dans le cycle de l’eau. Elle détermine la quantité d’eau qu’un sol peut absorber et stocker, la manière dont le sol la purifie, la façon dont cette eau peut être absorbée par les végétaux, etc. Si les sols n’étaient pas en mesure de retenir ou de purifier l’eau, imaginez ce que cela signifierait pour l’agriculture, les inondations ou notre santé.

L’autre exemple est le cycle des nutriments, c’est-à-dire la quantité de matières organiques du sol (carbone, azote et phosphore) absorbées et stockées dans les sols. Les apports de carbone dans les sols sont tous organiques et constituent la base du réseau alimentaire des sols. Les composés organiques, tels que les feuilles et les extrémités radiculaires, doivent être décomposés en composés plus simples par les organismes vivant dans le sol avant de pouvoir être utilisés par les végétaux. Au cours d’un processus relativement complexe comportant plusieurs étapes, différents organismes dégradent, l’un après l’autre, des feuilles mortes ou des branches et les transforment en composés inorganiques pouvant être absorbés/utilisés par les végétaux. Environ 90 % de la litière feuillue sont traités par des mille-pattes, des lombrics et des cloportes. Sans ces organismes, nous serions asphyxiés par la litière feuillue.

Des bactéries vivant dans le sol transforment l’azote atmosphérique en azote minéral, essentiel à la croissance des plantes. Des champignons transportent les nutriments d’un endroit à l’autre des sols. L’ensemble de ces processus microbiens est régi par les animaux de plus grande taille en pâture qui ingèrent ces microbes. Il convient de considérer ces interactions riches et complexes comme l’essence même d’un système efficace, qui nous fournit les services écosystémiques susmentionnés.

En effet, des sols sains nous apportent de nombreux avantages. Par exemple, le cycle des nutriments est essentiel à la production des aliments et des fibres. Par ailleurs, il existe des liens manifestes avec le cycle de l’eau. Lorsque la structure des sols est modifiée ou détruite, la capacité des sols de purifier, d’absorber et de stocker l’eau est affectée. Le tassement ou l’imperméabilisation des sols, par exemple, peut favoriser les inondations.

Les enzymes microbiens présents dans les sols sont isolés en laboratoires pour voir comment ils peuvent être utilisés dans l’industrie. Ces enzymes peuvent, par exemple, remplacer des produits chimiques dans l’industrie papetière. De la même manière, l’industrie pharmaceutique utilise des bactéries présentes dans le sol pour élaborer des médicaments, notamment la pénicilline[ii] et la streptomycine[iii].

Nos connaissances en matière de biodiversité des sols sont-elles suffisantes?

La biologie des sols est un domaine de recherche relativement récent. Par ailleurs, les sols sont des milieux mystérieux, qu’il est difficile d’observer. En dépit de cela, nous avons tendance à sous-estimer ce que nous savons. En Europe, nous avons une bonne connaissance générale des groupes d’organismes présents dans les sols ainsi que des principales espèces constitutives des sols. Nous comprenons assez bien ce qui détermine la biodiversité et nous avons une compréhension élémentaire de la façon dont l’utilisation des sols par les êtres humains affectera la biodiversité des sols. Les sources d’information sur les sols ne manquent pas. Citons, par exemple, l’atlas européen de la biodiversité des sols[iv] du Centre commun de recherche et l’atlas français des bactéries du sol[v].

Cependant, pour suivre l’évolution dans le temps de la biodiversité des sols, des séries chronologiques sont nécessaires. Les séries chronologiques dont nous disposons, qui concernent pour la plupart des sites naturels protégés, indiquent que la biodiversité des sols est généralement entretenue et préservée. En outre, à l’heure actuelle, la surveillance des sols ne s’intéresse dans la plupart des cas qu’aux composés chimiques. Parallèlement aux contaminants, il convient également de surveiller d’autres paramètres et de comprendre comment le changement climatique ou d’autres méthodes agricoles affectent la biodiversité des sols et leurs différentes fonctionnalités. De nombreuses études ont été réalisées à travers l’Europe, mais les connaissances n’ont pas été compilées de façon à permettre la création de bases de référence en Europe.

Les sols, en général, et la biodiversité des sols, en particulier, dépendent beaucoup du site considéré. Pour que les mesures soient efficaces, des informations spécifiques à chaque site et plus détaillées, pas uniquement sur la biodiversité, la répartition et les interactions des espèces sur un site donné, mais également, par exemple, sur les répercussions des activités humaines et du changement climatique sur ledit site, sont souvent nécessaires.

Quelles sont, à l’heure actuelle, les principales menaces auxquelles la biodiversité des sols est confrontée?

Les menaces sont nombreuses. La contamination liée à nos pratiques en matière d’utilisation des terres en fait partie. Par exemple, les pesticides, les herbicides et autres produits chimiques liés à l’intensification de l’agriculture ont une incidence sur la répartition des espèces et nuisent à la biodiversité des sols. Parmi les autres menaces, citons les modifications physiques, telles que le tassement et l’imperméabilisation des sols (revêtement des sols avec des surfaces artificielles, telles que le béton ou l’asphalte). Le tassement réduit l’espace interstitiel, ce qui a des conséquences sur les espèces vivant dans les pores, tandis que l’imperméabilisation des sols empêche les sols d’absorber du carbone et de l’eau et réduit la dispersion des espèces.

De par sa petite échelle et puisqu’il s’agit d’un processus relativement lent, la dispersion des espèces vivant dans les sols est souvent ignorée. À plus long terme, la dispersion des espèces dans le paysage est en réalité très importante; elle favorise la richesse de la biodiversité des sols. En réduisant la biodiversité de surface à travers les monocultures et l’homogénéisation du paysage, nous risquons également d’appauvrir la biodiversité des sols.

Les conséquences du changement climatique, telles que des modifications importantes des précipitations (sécheresses ou inondations) pourraient également avoir une incidence sur la biodiversité des sols. En 2018, le climat a été si chaud et si sec que, sur certains sites, nous avons enregistré une diminution du nombre d’invertébrés dans le sol de 90 à 95 %. La poursuite du déclin de la diversité des espèces peut avoir des répercussions sur l’ensemble des activités des sols.

Que faisons-nous pour protéger les sols en Europe?

Des efforts et des initiatives sont déployés aux niveaux mondial et européen pour protéger les sols, tels que le partenariat mondial sur les sols[vi]. L’UE s’est dotée de politiques et de directives en ce sens (au moins 18 directives, selon mes estimations), notamment la politique agricole commune, qui couvrent un large éventail de domaines allant de la réduction des émissions de polluants à l’utilisation durable des terres en passant par la sensibilisation. Une meilleure mise en œuvre de ces politiques et directives constituerait une réelle avancée pour la biodiversité des sols. Sur le terrain, de nombreuses mesures peuvent être prises, comme la réduction de l’utilisation des engrais et des pesticides et l’adoption d’une agriculture de précision sur les terres agricoles.

Environ la moitié des objectifs de développement durable (ODD) est liée aux sols, de l’eau propre à la lutte contre les changements climatiques en passant par la faim «zéro». Sans sols sains, ces ODD resteront une chimère.

Copyright photo by Senckenberg, Jaqueline Gitschmann

David Russell

Département de zoologie des sols, section «Mésofaune»

Muséum d’histoire naturelle Senckenberg, Görlitz, Allemagne