Biodiversité

Qui sont les habitants des sols de Dorigny ?

Bien que principalement constitué de matière inerte, un sol représente aussi un habitat pour de nombreux et divers organismes vivants. En plus des racines des plantes, le sol abrite ainsi une microbiote (bactéries et champignons) et une faune dans laquelle on distingue la micro- (protozoaires et nématodes), la méso- (p.ex. collemboles et acariens) et macro-faune (macro-arthropodes, lombrics et mollusques). De ce fait, une abondance et une diversité biologique – ou biodiversité – insoupçonnée est abritée par les sols, tel qu’une unique cuillère à café de sol pourrait contenir des millions d’individus appartenant à des milliers d’espèces différentes. Aujourd’hui, il est communément admis qu’au-delà de leur importance en nombre, les organismes vivants ont une importance fonctionnelle en contribuant directement ou indirectement à l’évolution du sol et à son bon fonctionnement, notamment dans les écosystèmes forestiers. De ce fait, la biologie des sols s’avère être un champ d’étude vaste dans lequel une grande part de mystère réside. En effet, nos connaissances actuelles sont lacunaires aussi bien au niveau de la biologie systématique – l’identification et la classification des espèces n’étant actuellement que partielles – qu’au niveau écologique – les interactions du vivant avec son environnement et le fonctionnement des communautés édaphiques étant encore mal compris.

Par conséquent, il existe différentes manières d’approcher cette biodiversité. L’une d’entre elles, qui fut utilisée pour la biodiversité des sols de Dorigny, est celle de la bioindication. Elle utilise la valeur indicatrice de certains organismes pour évaluer les conditions du milieu dans lequel ils évoluent. Plus qu’une approche, c’est un outil d’évaluation de la qualité biologique du sol. Les caractéristiques d’un milieu que la bioindication permet de quantifier englobent aussi bien les conditions écologiques (humidité, pH, nutriments, etc) que les éventuelles perturbations et stress anthropiques (par ex. compaction, assèchement et pollution). Une espèces bioindicatrice doit idéalement répondre à certaines caractéristiques, notamment :

– être connue scientifiquement (sa biologie et son écologie doivent être connues);

– être facilement identifiable (position systématique connue), abondante et facile à échantillonner;

– être représentative de l’ensemble des communautés de son milieu.

Quelques exemples de la méso-faune de Dorigny:

Myriapode
Arachnide trombidium
Forficule

 

Les invertébrés du sol : classifications, actions et mode vie

Les invertébrés qui vivent à la surface (organisme épigée) et à l’intérieur (organisme endogée) du sol constituent les représentants de la faune du sol. On distingue la macro-, la méso- et la microfaune sur un critère de taille des organismes. Si cette classification peut paraître arbitraire, la taille s’avère être un paramètre déterminant pour expliquer les stratégies adaptatives et le niveau d’action des organismes du sol. Il existe cependant d’autres classifications, basées sur d’autres caractéristiques comme la morphologie, le type d’habitat ou le régime trophique, qui sont tout aussi pertinentes. Ces approches « classiques » héritées de la biologie et l’écologie fondamentale ne permettent pas de rendre compte de la complexité des interactions biotiques et abiotiques.

Il convient donc d’avoir une approche holistique qui met en avant une lecture fonctionnelle de la diversité d’invertébrés. Cette diversité biologique de la faune du sol peut être regroupée en trois groupes fonctionnels d’organismes :

– les « micro-prédateurs de la microflore » (nématodes et protozoaires) ;

– les « transformateurs de la litière » (macro- et microarthropodes détritivores et enchytréides) ;

-Et les « ingénieurs de l’écosystème » (les vers de terre et les fourmis sous nos latitudes).

La fonction des micro-prédateurs se définit principalement par des relations de type trophiques (régulation par prédation) et n’a donc que peu d’influence sur leur environnement. Au contraire, les transformateurs de la litière et surtout les ingénieurs de l’écosystème sont plus à même d’influencer de manière significative le sol. Ils ont une action à la fois chimique en influençant la dynamique de la matière organique, physique en influençant la structure du sol, mais aussi biologique en influençant l’activité de la microflore.
Les transformateurs de la litière regroupent les organismes phyto-saprophages qui se nourrissent de matière organique morte fournie par la végétation. Ils sont notamment représentés par les groupes taxonomiques des diplopodes, des cloportes et larves de diptères. Ils contribuent aux premières étapes de la chaîne de détritus par fragmentation et digestion de la litière. En outre, par la production de déjections organiques, ils permettent le travail d’organismes plus petits (p.ex. les collemboles) et favorisent l’activité microbienne. Néanmoins, leur impact physique est moindre sur la structure.
Les ingénieurs de l’écosystème, au contraire, par activité de bioturbation, ont un impact évident aussi bien sur la distribution de la matière organique dans les sols que sur la structure du sol. Sous les climats tempérés, ils sont largement représentés par les vers de terre. Ces derniers appartiennent principalement à la famille de Lumbricidés, avec environ 19 espèces communes en Europe. Ces espèces diffèrent néanmoins par leurs modes de vie, leurs tailles et leurs habitats. C’est pourquoi on distingue trois principales catégories écologiques (qui ne concernent pas uniquement les vers de terres :

(1) les épigés, de petite taille, sont des vers de surface qui vivent dans et se nourrissent de la litière du sol ;

(2) les endogés sont de taille intermédiaire. Géophages, ils vivent dans les horizons organo-minéraux dans lesquels ils forment des galeries horizontales et non permanentes ;

(3) les anéciques, qui par leur activité essentiellement verticale, se retrouvent aussi bien en surface qu’en profondeur. Ils créent ainsi des galeries verticales permanentes et ont donc un impact mécanique particulièrement important sur le long terme.

En outre, aussi bien phyto-saprophages que géophages, les anéciques produisent des déjections organo-minérales particulièrement favorables à l’activité microbienne en leur facilitant l’accès aux ressources trophiques. Par conséquent, les lombrics modifient leur environnement aussi bien physiquement que chimiquement et de ce fait, vont aussi influencer la composition et l’activité des plus petits organismes (p.ex. les transformateurs de la litière).

 


Valentine Turberg nous présente le sujet de son travail de bachelor, réalisé en 2017, sur la faune épigée des sols de Dorigny et tout particulièrement le recensement de vers de terre.

 

Les déterminismes des conditions physico-chimiques

En plus de leurs influences sur les processus pédologiques, les communautés du sol répondent aussi aux conditions écologiques. En effet, tout organisme se caractérise par des conditions de vie optimales, plus ou moins restrictives. Elle englobe des facteurs biotiques (interactions entre le vivant), mais aussi abiotiques (conditions physiques et chimiques). À l’échelle globale, la distribution des communautés du sol est principalement influencée par le climat (température et précipitations) et la géologie (nature du matériel parental) qui conditionnent l’ensemble des propriétés pédologiques. Ces facteurs opérant à large échelle conditionnent en partie les facteurs pédologiques opérants à plus petite échelle tels que la température, l’humidité, le pH ou la texture du sol. Pour un facteur donné, les organismes peuvent alors exiger des conditions spécifiques ou, au contraire, y être indifférents – ou ubiquistes. Cette variabilité des préférences écologiques s’observe entre des organismes de différents taxons, mais aussi au sein d’un même groupe d’organismes. De manière générale, la quantité d’eau disponible et la température sont, dans la plupart des cas, les facteurs primordiaux influençant l’activité biologique et les comportements de la faune.

En conséquence, sous nos latitudes, l’activité biologique se caractérise donc par une saisonnalité, à l’instar des vers de terre dont le plus gros de leur activité se déroule en printemps et automne. Mais à l’échelle locale, les facteurs qui déterminent avant tout la biologie des sols sont la quantité, mais surtout la qualité des ressources trophiques (la nourriture) et leur distribution dans l’espace et le temps. En effet, les ressources trophiques sont souvent un des facteurs le plus limitant pour la faune du sol.

 

Les relations entre pédofaune, végétation et forme d’humus

Nous avons vu que la qualité des ressources trophiques constitue un facteur important pour la distribution des organismes du sol et notamment celle de vers de terre. Dans les systèmes forestiers, cet apport énergétique est fourni principalement par la litière végétale. Ainsi, un facteur clé est la qualité de la litière. La végétation, soumise aux mêmes déterminismes de grande échelle (climat, géologie), influence donc également la pédofaune. Cette dynamique est notamment observable dans les premiers horizons organiques et organo-minéral du sol. En effet, ces derniers doivent être compris comme la résultante de l’activité biologique influencée par son milieu. La description morpho-fonctionnelle c’est-à-dire la détermination de la forme d’humus de ces horizons est donc un moyen accessible d’évaluer l’activité biologique d’un sol donné, tout en intégrant les facteurs écologiques.

 

Les approches classiques d’étude de la faune du sol

Après la capture, comment appréhender cette diversité d’invertébrés du sol ? Il existe différentes approches (systématique, étude des réseaux trophiques, étude de la biodiversité) dont l’approche fonctionnelle apparaît aujourd’hui comme la plus intégrative. Elle tend à vouloir relier la biodiversité à sa fonction dans le système sol et plus globalement à la qualité des sols. En ce sens, beaucoup de programme de recherche (p.ex. programme ADEME en France) ont reconnu la nécessité de produire des biodindicateurs de la qualité du sol. Ainsi, les vers de terre, mais plus récemment les nématodes et les carabidés, sont les principaux groupes d’organismes utilisés aujourd’hui comme biodindicateurs, non-seulement des conditions physico-chimiques, mais plus globalement des stress et perturbations liées à l’activité humaine. Néanmoins, ces approches se sont toutes développées à partir d’une base de connaissances solides fournie par la biologie systématique; le travail de recensement et de description des espèces restent encore aujourd’hui un passage obligé. Pour pouvoir être étudiés, les organismes du sol doivent généralement être extraits de leur milieu. Ce n’est pas chose facile et les méthodes déployées dépendent considérablement de la taille (macro-, méso-, microfaune), de l’habitat (faune épigée vs endogée) et du mode de vie (mobile ou non) du groupe d’organismes considéré. En outre, cette première étape obligée, malgré les progrès techniques, reste encore aujourd’hui un réel obstacle pour les biologistes et écologues du sol. Ils existent néanmoins des méthodes, aujourd’hui classiques, qui ont été passablement étudiées et améliorées avec le temps.


Relevés et dénombrements de la méso-faune épigée de la forêt de Dorigny

(Résultats extrait du travail de Bachelor de Valentine Turberg)

Abondance de la mésofaune épigée de Dorigny (par taxons)

 

Abondance et biomasse des vers de terre

 

Dénombrement des turricules

 


Illustration de la méso-faune épigée présente dans la forêt de Dorigny

(Prélèvements et photos réalisés par Valentine Turberg)

 

Chenille
Chrysomèle
Curculionidé
Arachnide araignée
Arachnide araignée
Arachnide acarien
Arachnide trombidium
Collembole
Collembole
Fourmi
Forficule
Forficule
Myriapode
Myriapode
Myriapode
Crustacés cloportes
Insecte