Dev_1_Cluzeau_intro BioDiversite Sol
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Lombriciens Quelles connaissances sur l’écologie des sols pour contribuer à protéger les ressources Sol&Eau ? comme outils de gestion des écosystèmes Université de Rennes1 – UMR CNRS EcoBio EPIGE Straminivore litièricole ANECIQUE Straminivore vit dans le sol ENDOGE vit dans le sol Géophage et microphage Epigés N. caliginosus caliginosus D. octaedra L. castaneus L. rubellus rubellus L. festivus L. terrestris N. nocturnus N. longus A. rosea rosea A. icterica N. caliginosus tuberculatus V. papi Anéciques S. monspessulensis N. caliginosus meridionalis S. dugesi var. albinica Endogés Daniel Cluzeau Observatoire de Rennes – OSUR / UMR CNRS EcoBio Station Biologique de Paimpont PLAN de l’exposé Biodiversité et Fonctionnement des sols Quid de la biodiversité des sols dans le fonctionnement du sol ? Rôles fonctionnels des vers de terre Préambule sur les sols & les concepts utilisés Conséquences des activités biologiques du sol sur la circulation et la qualité de l’eau des sols Impacts et Conséquences des pratiques agricoles sur ces rôles écologiques liés à cette biodiversité Conclusions 1 - Comment établir un référentiel Biodiversité des sols pour une meilleure interprétation ? 2 - Comment développer le référentiel tout en réalisant un transfert d’outil BioIndicateur aux utilisateurs des sols ? Février 2009 Le SOL, un système hiérarchisé Climat Roche-mère Avec une hiérarchie descendante, … Climat Roche-mère ??? Sol Végétation ? Faune du sol Microorganismes Microorganismes … et avec une hiérarchie asendante Désert glacé ... banquise Steppe froide = Toundra Forêt boréale à feuilles persistantes = f.b. sempervirente = Taïga aboutit à la formation de grandes unités végétales Faune du sol Eléments solubles … l'interaction entre Climat, Roche-mère et Sol Sol ? Végétation Biodiversité des sols Dans un tel système hiérarchisé, … qui se différencient du pôle à l'équateur, nom ... ??? un exemple ... ??? Eléments solubles Le SOL, un système hétérogène, constitué de compartiments de taille variable Forêt tempérée à feuilles caduques = f.t. caducifoliée 1 Forêt méditerranéenne à feuilles caduques et persistantes … l'interaction entre Climat, Roche-mère et Sol aboutit à la formation de grandes unités végétales qui se différencient du pôle à l'équateur, Les BIOMEs Désert chaud µm 0.05 0.1 une texture, Steppe Savane Forêt équatoriale humide Dans un tel système hiérarchisé, ... des porosités, 0.5 1 argile micropores 5 10 limon pores moyens microorganismes des habitats, pour la Biodiversité des sols 50 100 5 10 50 100 500 mm 500 sable galets-pierres blocs macropores, fissures, galeries de racines & de vers méso-faune macro-faune méga-faune des habitats de taille croissante pour une biodiversité de taille croissante, Quid de la Biodiversité des sols ? Biodiversité et Fonctionnement des sols des habitats de taille croissante pour une biodiversité de taille croissante, Végétaux Microorganismes Microfaune Macrofaune Mésofaune Mégafaune Bactéries 100 m 2 mm 20 mm Champignons Protozoaires Tardigrades Nématodes Acariens Collemboles Diploures Le sol serait-il vraiment un milieu « vivant Symphyles Enchytréides Isoptères / Fourmis Diptères Isopodes Myriapodes Aranéides Coléoptères Mollusques Oligochètes Ainsi, les sols sont, à l’échelle planétaire, l’un des plus importants réservoirs de biodiversité »? Vertébrés 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 m 1 2 4 Modifié d’après Swift et al. (1979) 8 16 32 64 128 256 512 1024 mm Quid de la Biodiversité des sols ? • « 3ème frontière biotique » au même titre que les grands fonds océaniques et les canopées des forêts équatoriales Que représente cette biodiversité ? • Assemblages d’espèces adaptés aux climat & sol (Texture, pH, Perméabilité, Hydromorphie,…) Exemple de composition pondérale d'un horizon organique de sol de prairie tempérée. (BACHELIER, 1978) Matières minérales 95 % Matières organiques totales 5% … une diversité spécifique et génétique La composante biologique des sols > 4000-100000 espèces de bactéries > 2000 sp de champignons saprophages 1 m2 1g 1000 espèces d’invertébrés: 400 – 500 Acariens 60 – 80 Collemboles 90 Nématodes 60 Protozoaires 20 – 30 Enchytréides 10 – 12 Lombriciens 15 Diplopodes etc D’après Decaëns Torsvick et al (1994) Hawksworth (2001) Schaefer et Schauermann (1990) = 0.25 % de la masse d’un sol prairial Matière organique 85 % Racines 10 % Edaphon 5% Biodiversité des sols Protozoaires Nématodes 5.5 % Autres animaux 5.5 % Vers de terre 22 % 33 % Bactéries et Actinomycètes 39 % Champignons et Algues 28 % Que représente cette biodiversité ? La composante biologique dans le sol = 0.25 % de la masse d’un sol prairial … un méga-métabolisme diffus dans les 1er dm Agrégat Ainsi, en moyenne, dans une prairie, 450 g de fraction vivante par m² = 4,5 T / ha dans le sol qui respire, digère, excrète (=métabolisme) = le SOL, un système hiérarchisé, hétérogène & vivant (l’équivalent de 6 UGB sous 1 ha de prairie, et sans prendre en compte les racines) Que représente cette biodiversité ? Des organismes de taille variée vivant … une dans des compartiments du sol de taille variable … Microphages consomment les colonnies Microflore bactériennes par ex. Microfaune Agrégat Quelle complémentarité fonctionnelle au sein de cette biodiversité des sols? diversité fonctionnelle Broyeurs de feuilles fragmentent la MO Ingénieurs de l'écosystème brassent MO & MM sur l'ensemble du profil de sol Profil Motte de sol de terre Micro-organismes Microfaune Mésofaune Macrofaune Des organismes de taille croissante jouant des roles fonctionnels à des échelles spatiales complémentaires Les vers de terre = Ingénieurs de l’écosystème Que représente cette biodiversité ? … un méga-métabolisme diffus dans les 1er dm … associé à de nombreuses interactions biotiques ou non au sein d’une diversité de réseaux trophiques & structurent le sol Mésofaune Motte de terre Macrofaune Profil de sol … et jouant des rôles complémentaires par ex., dans le recyclage des matières organiques (résidus de cultures, sarments, fumiers, …) = le SOL, un système interactif dans le temps et l’espace Que représente cette biodiversité ? Que représente cette biodiversité ? … une diversité fonctionnelle basée par ex. sur la décomposition des MO mortes Les 4 grandes fonctions biologiques Microfaune Régulation (par prédation) des µorganismes Régulateurs biotiques Microorganismes Ingénieurs chimiques Méso- et Macro-faunes Contrôle des populations d’invertébrés Recyclage des nutriments Capture Dynamique Biodisponibilité N et P Prédateurs Microfaune Méso- et Macro-faunes Méso- et Macro-faunes Transformations du carbone Décomposition Dynamique de la MO Macrofaune (et racines) Ingénieurs du sol Cycle de N, P, S…. Bioturbation, Bioagresseurs des plantes vivantes Ingénieurs de la litière Cycle du C : décomposition, Décomposition de la MO Phytophage humification Stimulation des µorganismes Décomposition MO Rhizophage Structure du sol Bioporosité & rétention en eau Endo- & EctoCroissance des plantes Modification cycles de C et parasites Détoxification, bioremédiation nutriments … Symbiotiques ou libres Quels rôles assure cette biodiversité ? Maintenance de la structure du sol Rétention en eau Erosion Fourniture d’habitats Régulation des populations Contrôle des bioagresseurs SERVICES ECOSYSTEMIQUES Que représente cette biodiversité ? … un méga-métabolisme diffus dans les 1er dm Cette diversité taxonomique & fonctionnelle … une diversité fonctionnelle … associée à des processus & aux fonctions & aux Services écosystémiques Février 2009 … une diversité fonctionnelle … associée à des fonctions & des processus dans les sols & écosystèmes Février 2009 Le SOL, un système hétérogène, qui constitue aussi un système vivant & interactif dans l’espace et dans le temps MATIERES ORGANIQUES STRUCTURES DU SOL Système interactif µorganismes & Faune du SOL SOLUTIONS DU SOL
