Dev_1_Cluzeau_intro BioDiversite Sol

EPIGE
Straminivore
litièricole
ANECIQUE
vit dans le sol
Straminivore
ENDOGE
vit dans le sol
Géophage et
microphage
Epigés
Anéciques
Endogés
N. caliginosus caliginosus
N. caliginosus tuberculatus N. caliginosus meri dionalis
S. dugesi var. albinic a
V. papi
A. rosea rosea
A. icterica
D. octaedra
L. castaneus
L. festivus
L. terrestris
N. nocturnus
L. rubellus rubellus
S. monspessulensis
N. longus
Quelles connaissances sur l’écologie des sols
pour contribuer à protéger
les ressources Sol&Eau ?
Daniel Cluzeau
Observatoire de Rennes – OSUR / UMR CNRS EcoBio
Station Biologique de Paimpont
Lombriciens
comme outils de gestion des écosystèmes
Université de Rennes1 – UMR CNRS EcoBio
Quid de la biodiversité des sols dans le fonctionnement du sol ?
PLAN de l’exposé
Rôles fonctionnels des vers de terre
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 ?
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
Février 2009
Préambule sur
les sols
& les concepts utilisés
Biodiversité et Fonctionnement des sols

Végétation
Eléments
solubles
Sol
Faune
du sol
Climat
Roche-mère
Micro-
organismes
Le SOL, un système hiérarchisé
Avec une hiérarchie
descendante, …
… et avec une hiérarchie
asendante
???
Biodiversité
des sols
?
?
Végétation
Eléments
solubles
Sol
Faune
du sol
Climat
Roche-mère
Micro-
organismes
Dans un tel système hiérarchisé, …
… l'interaction
entre
Climat, Roche-mère
et Sol
aboutit à la formation
de grandes unités
végétales
qui se différencient
du pôle à l'équateur,
nom ... ???
un exemple ... ???
Désert glacé ... banquise
Steppe froide = Toundra
Forêt boréale à feuilles persistantes = f.b. sempervirente = Taïga
Forêt tempérée à feuilles caduques = f.t. caducifoliée
Forêt méditerranéenne à feuilles caduques et persistante
s
Désert chaud
Steppe
Savane
Forêt équatoriale humide
Dans un tel système
hiérarchisé, ...
… 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
limon sable galets-pierres blocs
argile
micropores pores moyens macropores, fissures, galeries de racines & de vers
0.05 0.1 0.5 1 5 10 50 100 500 1 5 10 50 100 500
µm mm
microorganismes méso-faune méga-faune macro-faune
Le SOL, un système hétérogène,
constitué de compartiments de taille variable
une texture,
des porosités,
des habitats,
pour la Biodiversité des sols
des habitats de taille croissante
pour une biodiversité de taille croissante,

Modifié d’après Swift et al. (1979)
1024
m
1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512
mm
Bactéries
Champignons
Protozoaires
Nématodes
Acariens
Collemboles
Diploures
Symphyles
Enchytréides
Isoptères / Fourmis
Diptères
Isopodes
Myriapodes
Aranéides
Coléoptères
Mollusques
Oligochètes Vertébrés
Microorganismes Mésofaune Macrofaune
100 m2 mm 20 mm
MégafauneMicrofaune
Tardigrades
Végétaux
Le sol serait-il vraiment un milieu « vivant » ?
Quid de la Biodiversité des sols ?
des habitats de taille croissante
pour une biodiversité de taille croissante,
Ainsi, les sols sont, à l’échelle planétaire,
l’un des plus importants réservoirs
de biodiversité
Biodiversité et Fonctionnement des sols
•«3
ème frontière biotique » au même titre que les grands fonds océaniques et les
canopées des forêts équatoriales
• Assemblages d’espèces adaptés aux climat & sol
(Texture, pH, Perméabilité, Hydromorphie,…)
1 m2
1000 espèces d’invertébrés:
400 – 500 Acariens
60 – 80 Collemboles
90 Nématodes
60 Protozoaires
20 – 30 Enchytréides
10 – 12 Lombriciens
15 Diplopodes
etc
1 g
> 4000-100000 espèces de
bactéries
> 2000 sp de champignons
saprophages
D
’
après
Decaëns
Torsvick
et al (1994)
Hawksworth
(2001) Schaefer et
Schauermann
(1990)
Quid de la Biodiversité des sols ?
Matières minérales
95 %
Matières
organiques totales
5 %
Edaphon
5 %
Matière organique 85 %
Racines 10 %
Bactéries et Actinomycètes 39
%
Champignons et Algues 28 %
Vers de terre 22 %
5.5 %
Protozoaires
Nématodes Autres animaux
33 %
5.5 %
Que représente cette biodiversité ?
… une diversité
spécifique et
génétique
La composante biologique des sols
= 0.25 % de la masse
d’un sol prairial
Biodiversité
des sols
Exemple de composition pondérale d'un horizon
or
g
anique de sol de prairie tempérée.
(BACHELIER, 1978)

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)
Que représente cette biodiversité ?
= le SOL, un système hiérarchisé,
hétérogène & vivant
(l’équivalent de 6 UGB sous 1 ha de prairie,
et sans prendre en compte les racines)
La composante biologique
dans le sol
= 0.25 % de la masse
d’un sol prairial
… un méga-métabolisme
diffus dans les 1er dm
Micro-organismes
Microfaune Macrofaune
Mésofaune
Agrégat
Motte
de terre
Profil
de sol
Les vers de terre =
Ingénieurs de l’écosystème
Quelle complémentarité fonctionnelle
au sein de cette biodiversité des sols?
Des organismes de taille croissante
jouant des roles fonctionnels
à des échelles spatiales
complémentaires
Microflore
Microfaune Macrofaune
Mésofaune
Agrégat Motte
de terre Profil de sol
Des organismes de taille variée
vivant
dans des compartiments du sol
de taille variable …
Microphages
consomment
les colonnies
bactériennes
par ex.
Broyeurs de feuilles
fragmentent la MO
Ingénieurs
de l'écosystème
brassent MO & MM
sur l'ensemble du profil de sol
& structurent le sol
Que représente cette biodiversité ?
… une diversité fonctionnelle
… et jouant des rôles complémentaires
par ex., dans le recyclage des matières organiques
(résidus de cultures, sarments, fumiers, …)
Que représente cette biodiversité ?
… associé à
de nombreuses interactions biotiques ou non
au sein d’une diversité de réseaux trophiques
… un méga-métabolisme
diffus dans les 1er dm
= le SOL,
un système interactif
dans le temps et l’espace

Ingénieurs
chimiques
Cycle de N, P, S….
Cycle du C : décomposition,
humification
Structure du sol
Croissance des plantes
Détoxification, bioremédiation
Symbiotiques ou libres
Microorganismes
Régulateurs
biotiques
Microfaune
Régulation
(par prédation)
des µorganismes
Ingénieurs de la litière
Décomposition MO
Méso- et Macro-faunes
Que représente cette biodiversité ?
… une diversité fonctionnelle basée par ex. sur la décomposition des MO mortes
Macrofaune (et racines)
Bioturbation,
Décomposition de la MO
Stimulation des µorganismes
Bioporosité & rétention en eau
Modification cycles de C et
nutriments
Ingénieurs
du sol
Prédateurs
Contrôle des
populations
d’invertébrés
Méso- et Macro-faunes
Bioagresseurs des plantes vivantes
Méso- et Macro-faunes
Microfaune
Phytophage
Rhizophage
Endo- & Ecto-
parasites
…
Recyclage des nutriments
Capture
Dynamique
Biodisponibilité N et P
Régulation des populations
Contrôle des bioagresseurs
Transformations du carbone
Décomposition
Dynamique de la MO
SERVICES ECOSYSTEMIQUES
Maintenance de la
structure du sol
Rétention en eau
Erosion
Fourniture d’habitats
Les 4 grandes fonctions biologiques
Que représente cette biodiversité ?
… une diversité fonctionnelle
Février 2009
Cette diversité
taxonomique &
fonctionnelle
… associée
à des processus
& aux fonctions
&aux
Services
écosystémiques
Quels rôles assure cette biodiversité ?
Février 2009
Que représente cette biodiversité ?
… une diversité fonctionnelle
… associée
à des fonctions
& des processus
dans les sols
& écosystèmes
… un méga-métabolisme
diffus dans les 1er dm