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Sol et biodiversité

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Sol et biodiversité : couple inséparable au service de l'humanité

« Je te salue, ô terre, ô terre porte grains,
Porte-or, porte-santé, porte-habits, porte-humains,
Porte-fruits, porte-tours, calme, belle immobile,
Patiente, diverse, odorante, fertile… »


Guillaume du Bartas 1580, poète de la Renaissance

Forêt d'automne, Mont Saint Hélène (Québec)
© Bruno Locatelli (www.locatelli1.net)

Feuilles d'automne, Mont Saint Anne (Québec) Le sol constitue l'interface entre la surface de la terre et le socle rocheux. C'est un milieu complexe, structuré et hétérogène.
Il abrite une grande diversité d'organismes vivants - la majorité de la biodiversité terrestre - qui participent plus ou moins directement à son élaboration. Il provient de l'altération des roches et de la décomposition de la matière animale ou végétale qui peut subir différentes transformations, grâce à l'action d'une grande diversité d'organismes comme les vers de terre et les bactéries qui assurent un large éventail de fonctions : découpage de la litière, formation d'humus, stabilisation ou minéralisation. Le processus de formation et de différentiation des sols, que l'on appelle pédogenèse, dépend d'une part de l'action des êtres vivants et de leur combinaison avec l'environnement minéral et d'autre part des processus physico-chimiques engendrés principalement par le climat. © Bruno Locatelli (www.locatelli1.net)

Le sol et ses fonctions

videoPlantation de Cannes à sucre (Costa Rica) Grâce en grande partie à sa biodiversité, le sol remplit de multiples fonctions indispensables aux êtres humains et au bon fonctionnement des écosystèmes : © Bruno Locatelli (www.locatelli1.net)

  • il produit la biomasse et plus particulièrement les productions agricoles (prairies, cultures, forêts) ;
  • il constitue le support de la végétation et permet la stabilité du milieu. Ses caractéristiques sont donc importantes lors de la lutte contre l'érosion ;
  • il permet l'épuration et la régulation du milieu. C'est un excellent filtre contre la pollution. Il joue donc un rôle majeur dans la qualité de l’eau. Les organismes qu'il renferme dégradent nos déchets jusqu'à un certain seuil. Et lorsque sa biodiversité est riche il régule les populations d'organismes responsables de maladies des plantes ;
  • Rio Baru, Dominical (Costa Rica)Maison et girofle, Sandrakatsy (Madagascar) il est partie prenante des grands cycles biogéochimiques (carbone, azote, autres nutriments) en complément avec les plantes. C’est donc un lieu d’échanges avec le couvert végétal, facilités par sa biodiversité Et il constitue un réservoir de nutriments essentiel des écosystèmes terrestres. D’autre part, il agit aussi sur la libération ou le stockage du carbone (puits de carbone) sur différents pas de temps ; © Bruno Locatelli (www.locatelli1.net) © Bruno Locatelli (www.locatelli1.net)
  • il joue un rôle technique, socio-économique et culturel auprès des sociétés humaines. C’est la source des matériaux bruts (minerai, pétrole etc.) que nous utilisons, de notre nourriture, d’une partie de nos vêtements etc. Il constitue aussi le socle de nos paysages, le lieu de développement et d’évolution de nos sociétés, de notre héritage culturel et spirituel, etc.

Le sol et ses habitants

Cétoine verte à pois blancs Polyphemus fabricius, forêt tropicale. (Gabon)
© CNRS Photothèque  /  DEVEZ Alain R

Les fonctions de la faune du sol La plus grande partie de la biodiversité terrestre vit dans le sol et non au dessus. Au côté des plantes, dont l'activité des racines et les apports de litière (feuilles mortes, bouts de bois…) sont très importants pour son fonctionnement, il regorge d'une macrofaune (vers de terre, termites, fourmis…), mésofaune (insectes, acariens, microarthropodes…), microfaune (protozoaires, nématodes…) et microflore (bactéries, virus, champignons…) abondante et extrêmement diversifiée. Tous ces organismes, dont la variété est très grande, se côtoient, interagissent, se complètent ou se répètent (redondance fonctionnelle) pour in fine assurer la réalisation des grandes fonctions du sol. © Amélie Rochedreux

Erosion du sol par le ruissellement dans une plantation industrielle d'eucalyptus, près de Pointe Noire, région du Kouilou. (Congo-Brazzaville) Les plus petits organismes sont les plus nombreux et les plus diversifiés : on estime ainsi qu'il y a entre 10000 et 100000 espèces bactériennes par gramme de sol. Cette diversité a été quantifiée récemment et encore imparfaitement. Par exemple il existe sur Terre environ 5*1030 cellules bactériennes, ce qui représente une biomasse équivalente à celle des végétaux. Elles sont pourtant très mal connues car fortement récalcitrantes à se multiplier - seuls quelques pourcents - dans les conditions artificielles du laboratoire. © IRD Photothèque  / Reversat, Georges

C'est au niveau de zones particulières, notamment la rhizosphère (zone sous l'influence des racines), au contact de détritus organiques ou au niveau de structures produites par la faune du sol (parois des galeries de vers de terre…) que l'activité microbienne est souvent la plus forte, stimulée par des conditions favorables et une disponibilité accrue en composés organiques. Il s'agit généralement de zones d'intenses transformations biochimiques, importantes pour le fonctionnement du sol dans son ensemble.

Vue des racines d'un figuier. (Panama) Même si chaque organisme joue individuellement un rôle spécifique dans les fonctions et les propriétés du sol (structure, fertilité, qualité etc.) ou dans sa formation, la grande diversité des organismes (entre les espèces, ou génétique au sein d'une même espèce) et les relations qu'ils établissent entre eux permet une complémentarité et une redondance d'actions à l'origine du bon fonctionnement du milieu et de son adaptabilité au changement. © CNRS Photothèque  /  ORIVEL Jérôme

Bactéries Enterococcus sp. vues au microscope électronique à balayage D'ailleurs, par leur très grande diversité génétique, les microorganismes représentent un véritable réservoir génétique, mal connu et largement sous-exploité (microbiologie fondamentale, médicale ou industrielle). Ils ont aussi de formidables capacités pour s'échanger du matériel génétique y compris entre espèces éloignées. Résultat, les populations et communautés microbiennes ont un fort pouvoir d'adaptation et de création de nouvelles compétences (dégradation de nouvelles molécules par exemple…). © Janice Carr. Public Health Image Library.

Avec ses nombreuses fonctions la biodiversité du sol représente à la fois un précieux patrimoine à préserver, un extraordinaire réservoir et une source d'innovations qui peuvent largement aider les écosystèmes et l'espèce humaine à faire face aux défis environnementaux et économiques à venir.

Rédaction :

Manuelle Rovillé, chargée de mission à la FRB

Validation scientifique :

Xavier Le Roux (Directeur de recherche, Laboratoire d'écologie microbienne, Inra-CNRS-Université Lyon1)
Patrick Lavelle (Directeur de recherche, Laboratoire d'écologie des sols tropicaux, centre IRD)

Sources de l'article


Dossiers, fiches scientifiques, communiqués de presse et journaux en ligne :

Fiches scientifiques IRD : « Les vers de terre alliés des plantes contre les nématodes »
Fiches scientifiques IRD « Une bactérie d'un nouveau genre identifiée dans l'intestin d'un termite »
Dossier de presse IRD « Le jardin planétaire : réconcilier l'homme et la nature »
- Fiches scientifiques IRD « Des vers de terre pour fertiliser les plantations de thé »
Dossier de presse IRD « Le jardin planétaire : réconcilier l'homme et la nature »
- Fiche « Sesbania rostrata et Medicago arborea : des légumineuses fixatrices d'azote »
Communiqués de presse IRD Séminaire international sur la macrofaune du sol, 19-23 juin 2000 : « la macrofaune du sol, une ressource en danger »
Fiche de presse Inra
Fiche Inra


Revues et articles

Revue Biofutur « L’écologie microbienne des sols » juillet-août 2006, n° 268, p22-57, reprise par « Le Point », mensuel de l’Inra n°128, automne 2006 « l’écologie microbienne du sol, vers une approche intégrée ».
Article « Coupler isotopes stables et outils moléculaires en écologie microbienne »
Article « Relations biodiversité-fonctionnement chez les microorganismes du sol »
Article « Les communautés symbiotiques endomycorhiziennes »
Article « Diversité et fonction des champignons symbiotiques dans les écosystèmes forestiers »
Article « Altération des minéraux : quelle importance, quels acteurs, et quels mécanismes »
Article « La métagénomique »


Articles scientifiques

C. Bugaud, S. Buchin, A. Hauwuy, J.B. Coulon. 2002.« Texture et flaveur du fromage selon la nature du pâturage : cas du fromage d'Abondance »
Le Roux X., Philippot L., Degrange V., Poly F., Wertz S.. 2006. « Relations biodiversité-fonctionnement chez les microorganismes », Biofutur 268
V. Torsvik (1998) « Novel techniques for analysing microbial diversity in natural and perturbed environments"
T. Decaëns, J.J. Jiménez, C. Gioia, G.J. Measey, P. Lavelle. 2004. « The values of soil animals for conservation biology », EJSB 42 (Journal européen de la biologie du sol)
Loreau M. et al. 2001. Science 294, 804-8
Boubakri H et al. 2006. « Gene »
Wertz S., Degrange V., Prosser J., Poly F., Commeaux C., Freitag T., Guillaumaud N. & Le Roux X. 2006. « Maintenance of soil functioning following erosion of microbial diversity ». Env. Microbiol. 8: 2162-2169.
R. Bedding, R. Akhurst, H. Kaya, 1993. « Nematodes and the Biological Control of Insect Pests », CSIRO Press, Melbourne (Australia)
M.G.A. Van der Heijden, J.N. Klironomos, M. Ursic, P. Moutoglis, R.Streitwolf-Engel, T. Boller, A. Wiemken, I.R.Sanders. 1998. « Mycorrhizal fungal diversity determines plant biodiversity, ecosystem variability and productivity », Nature, vol 396.
travaux de recherche de Van der Heidjen et al 1998 ; Jonsson et al 2001 ; Setala et Mc Lean 2004
C.-H. Chaîneau, J.-L. Morel, J. Oudot. 1995. « Microbial Degradation in Soil Microcosms of fuel Oil Hydrocarbons from Drilling Cuttings», Environmental Science & Technology, Vol 29, 1615-1621.
C.-H. Chaîneau, J.-L. Morel, J. Oudot. 1996. « Land treatment of Oil-Based Drill Cuttings in an Agricultural Soil », The journal of Environmental Quality, Vol 25, 858-867.


Ouvrages de référence

« Le guide illustré de l'écologie », B. Fischesser et M.-F. Dupuis-Tate, 1995. Editions de la Martinière
« Le sol vivant », J.-M. Gobat, M. Aragno et W. Matthey 1998. Editions Presses Polytechniques et Universitaires Romandes (PPUR)
« Soil écology » P. Lavelle et Alister V. Spain, 2001. Editions Klower Academic Publishers
« Classification phylogénétique du vivant » (3e édition), G. Lecointre et H. Le Guyader, 2006. Editions Belin Science.


Autres données

Données générales sur le sol et la matière organique :

cours de JP. Camuzard, Engref.
plaquette de présentation « Le sol, épiderme vivant de la terre », Planeteterre
Bretagne Environnement sur le sol
Posters Bioemco : « Qu’est ce que la matière organique du sol ? »
« Quel est le rôle de la matière organique du sol ? »
« Préserver la qualité des sols »
« Pourquoi les végétaux associent-ils leurs racines à des champignons du sol ? »
Posters Inra / Opie : « préserver la qualité biologique des sols », « préserver les matières organiques des sols », « préserver la structure des sols cultivés »
Données sur la phytoremédiation : données provenant de la thèse de Christophe Schwartz, 1994, « Phytoextraction des métaux pollués par la plante hyperaccumulatrice Thlapsi caerulescens », Institut national polytechnique de Lorraine (INPL)
« Charte de bonnes pratiques de compostage agricole », éditée par « Trame » et les agriculteurs et les composteurs de France, avec le soutien de l’Agence de développement agricole et rural (Adar) et de l’Ademe.

Données sur les termites :

Page de présentation de Michel Lepage
Document provenant du laboratoire IRD Seq Bio « séquestration du carbone et bio-fonctionnement des sols »
Document IRD « Mise au point sur l’action des termites dans les sols » par G. BACHELIER

Données sur les vers de terres :

- Vers la terre
- Colloque en agroenvironnement « des outils à notre échelle », 23 février 2005, « Les ouvriers du sol et les pratiques agricoles de conservation », Centre de référence en agriculture et agroalimentaire du Québec
- Epuration des eaux usées : le lombrifiltre, procédé expérimenté avec succès dans un village de l'Hérault


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