Histoire d`une goutte d`eau en forêt

Histoire d’une
goutte d’eau en forêt
L’eau s’évapore des plans d’eau (océans,
lacs…) et emmène avec elle des élé-
ments chimiques. Dans l’atmosphère
cette vapeur
d’eau forme
les nuages.
Les poussiè-
res et les gaz
(pollutions,
particules
saharien-
nes…) in-
teragissent
dans l’atmosphère avec l’eau des nua-
ges et des éléments se dissolvent.
Lorsqu’il pleut sur les forêts, l’eau est
interceptée par la canopée (couvert
forestier). Une partie de cette eau est
temporairement stockée sur la surface
des feuilles ou des aiguilles et s’évapore
retournant ainsi à l’atmosphère. L’autre
partie de l’eau traverse le feuillage
et tombe au sol mais la composition
chimique de
l’eau change.
En effet, des
éléments
chimiques
s’échangent
entre l’eau de
pluie et les
feuilles (ou
aiguilles). La
feuille est ca-
pable de pré-
lever certains
éléments et
inversement
l’acidité de la
pluie peut causer un flux sortant de la
feuille vers la pluie.
Des nuages au sol
Système de
prélèvement
de l’eau qui
s’écoule le long
du tronc
Système de prélèvement de
l’eau sous la canopée fores-
tière : les pluviolessivats
L’eau dans le sol
Une fois au sol, la pluie s’infiltre douce-
ment dans le sol. De manière générale,
plus la texture (granulométrie) du sol est
grossière (présence de sable plutôt que
d’argile) plus l’eau s’écoule rapidement.
L’eau se répartie dans 3 grands com-
partiments dans le sol et des échanges
d’eau ont lieu entre compartiments :
• L’eau gravitaire : il s’agit de l’eau qui
n’est pas retenue par le sol et qui s’écou-
le verticalement par la force de gravité.
• L’eau faiblement retenue : l’eau dans
ce compartiment ne s’écoule pas par
gravité, elle est retenue par le sol. Ceci
étant, la force de rétention est assez
faible pour l’arbre puisse pomper cette
eau pour son fonctionnement.

• L’eau très fortement liée : il s’agit de l’eau que l’on trouve dans la microporosité. Cette
eau n’est pas accessible par les plantes.
Le sol, un milieu d’échanges
Le sol est aussi un milieu d’échanges.
L’eau du sol va voir sa composition
chimique changer en raison :
• Du prélèvement d’eau et d’éléments
chimiques par la plante pour son fonc-
tionnement
• Des minéraux qui s’altèrent, libérant
des éléments chimiques
• Des phénomènes d’adsorption sur des
surfaces : certains éléments chimiques
sont dotés d’une ou plusieurs charges
électriques (ces charges peuvent être
positives ou négatives). Tout comme
pour les aimants, les contraires s’atti-
rent c’est-à-dire, les charges positives
attirent les charges négatives. Or à la
surface des certains minéraux, on trou-
ve des charges négatives qui adsorbent
des éléments chargés positivement.
Inversement des éléments chargés né-
gativement sont adsorbés sur des sur-
faces minérales chargées positivement.
Ces liaisons d’adsorptions sont faibles.
Il y a donc perpétuellement des échan-
ges entre l’eau dans le sol et la surface
des minéraux.
Une nouvelle partie de l’eau de pluie
disparaît au cours de son écoulement
à travers le sol. Seule une dernière frac-
tion pénètre dans la roche sous jacente
où des phénomènes d’altération des
minéraux de la roche et des phénomè-
nes d’échanges ont lieu, modifiant à
nouveau la composition chimique de
l’eau.

Eau jeune ou eau ancienne ?
Les réactions d’altération sont souvent
des réactions lentes ainsi, plus l’écoule-
ment de l’eau à travers la roche est lent,
plus l’eau reste en contact longtemps
avec des minéraux et plus sa compo-
sition chimique est modifiée. Ceci est
très important dans le fonctionnement
du cycle de l’eau dans les bassins-ver-
sants. En effet, l’eau des ruisseaux qui
coule aujourd’hui est en grande partie
de l’eau de pluie tombée il y a plusieurs
années (temps moyen de résidence de
l’eau dans les bassins versants de 1 à 30
ans selon les sites). Bien souvent, il s’agit
d’un mélange d’eau jeune qui coule ra-
pidement à faible profondeur et d’eau
ancienne qui coule plus lentement et a
une origine très profonde.
Fiche créée par Grégory VAN DER HEIJDEN (Doctorant – INRA Nancy)
et Nicolas ANGELI (IR – INRA Nancy)
Seuil installé dans un ruisseau pour mesurer le débit du cours d’eau