Le sol : un écosystème à part évoluant sous nos pieds

Si nous manquons encore trop souvent d’attention à l’égard de la nature, il est un écosystème qui, peut-être encore plus que les autres, passe complètement inaperçu.

Sous nos pieds chaque jour, c’est une biodiversité considérable qui évolue avec des milliers d’espèces comptant parfois jusqu’à plusieurs millions d’individus.

Certains nous sont déjà connus, beaucoup sont totalement invisibles à l’œil nu mais tous appartiennent globalement à des groupes d’organismes très anciens voire primitifs. Essentiels au maintien de l’équilibre sur Terre mais encore très secrets, les sols sont le théâtre d’une activité bouillonnante et d’interactions complexes entre les espèces.

Des espèces dont la découverte et la compréhension prennent beaucoup de temps, la plupart étant semblables morphologiquement tout en étant génétiquement différentes.

Un écosystème silencieux

Le sol, c’est la couche la plus superficielle de la Terre. Loin d’être simplement inerte, il se forme au fil du temps, respire, accumule certains éléments essentiels et peut aller jusqu’à mourir si les conditions ne lui sont pas favorables.

Aux côtés des différents grands éléments de notre planète comme l’air, l’eau et les êtres vivants (la biosphère), il est à la source d’un nombre formidable d’interactions quotidiennes au cours desquelles circulent matière et énergie. Sur la surface baignée des rayons du soleil, les plantes effectuent la photosynthèse avant d’être consommées par les herbivores qui seront eux-mêmes chassés par les carnivores. C’est ce que l’on désigne comme le réseau trophique vert.

À l’intérieur du sol, les interactions entre les êtres vivants et leur élément sont d’un genre tout à fait différent. La plupart des organismes souterrains sont ce que l’on appelle des décomposeurs. Ils se nourrissent directement ou indirectement de matière organique morte, en grignotant feuilles, racines, bois et même cadavres d’animaux. Le réseau trophique est ici détritivore, ou brun.

Et celui-ci est d’ailleurs particulièrement actif. On estime qu’un seul hectare de sol forestier contient plus d’organismes vivants qu’il n’y a d’humains sur la Terre. Et cela sans compter les bactéries ! Environ un quart des espèces aujourd’hui connues vivent dans le sol, en lien très étroit les unes avec les autres. Quelques espèces de vers de terre, des dizaines d’espèces d’acariens et d’insectes, une foule plus colossale encore de mousses et de champignons peuvent ici se côtoyer même dans une portion très réduite de sol en bonne santé.

Tout affairés qu’ils sont à leurs activités de transformation ou de décomposition, on classe généralement les êtres vivants du sol selon leur taille, en trois grandes catégories :

• La macrofaune : visible à l’œil nu. Ce sont notamment les vers de terre, les mille-pattes, les araignées, les escargots et les différents mollusques terrestres.
• La mésofaune : les acariens ou les collemboles, plus nombreux et observables à la loupe.
• La microflore : ce sont les bactéries et les champignons que l’on ne peut découvrir qu’au microscope et qui constituent pourtant la plus grande partie de l’écosystème.

À cela s’ajouteront parfois quelques mammifères tels que la taupe, qui puiseront dans le sol les éléments nécessaires à leur survie tout en rendant quelques services écologiques au passage.

Formation et diversité des sols

Si l’on parle généralement du sol, il existe en réalité une multitude de sols différents.

Loin sous nos pieds, nous retrouvons de la roche qui sera progressivement dégradée par les éléments naturels (vent, pluie, gel…) mais aussi par une large diversité de mousses, de bactéries et de champignons. La roche en se désagrégeant formera de fines particules auxquelles se mêleront encore d’autres espèces colonisatrices qui permettront la formation et l’accumulation de matière organique.

D’une simple roche naîtra ainsi peu à peu un sol arable sur lequel une végétation plus ou moins dense pourra se développer. Un processus long, réparti sur quelques milliers d’années et qui explique la construction du sol en différentes couches visibles à l’œil nu.

D’épaisseur et de structure variables, celles-ci sont en effet formées d’agrégats de différentes tailles, créés généralement par les organismes décomposeurs, mêlés à de la matière organique et séparés par des pores remplies d’air ou d’eau.

Au-dessus de la roche ou du sédiment initial plus ou moins altéré, nous retrouvons ainsi tour à tour :

• La couche organo-minérale, mélange d’humus et de matière minérale. La matière minérale correspond ici à la fragmentation de la roche-mère qui peut entraîner la formation de pierres, de cailloux, de gravier, de sable, de limon ou encore d’argile, et ainsi d’agrégats plus ou moins importants.
• L’humus, juste au-dessus. Il s’agit de la matière organique fine issue de la décomposition progressive de la couche supérieure par les organismes du sol.
• La litière, première couche du sol, formée de matière organique plus ou moins décomposée (feuilles mortes et matière végétale fraîchement tombée au sol, restes de petits animaux…).

L’eau, l’air, la matière organique et les constituants minéraux représentent donc les quatre composants essentiels de tous les sols du monde. La nature des roches initiales, la topographie, l’âge du sol ou bien le climat réuniront des caractéristiques différentes, propices à la formation de sols très divers.

Très sensible à l’ensemble de ces paramètres, le sol variera en structure, en activité biologique ou bien en porosité à la moindre modification. Un simple changement du climat ou l’installation de nouvelles activités humaines, et les changements pourront être irréversibles en quelques heures seulement.

De manière générale, les sol de la planètes se répartissent en cinq types différents :

• Le sol calcaire, généralement assez sec et de couleur claire. Capable d’absorber facilement les rayons du soleil, il ne retient en revanche que très peu l’eau et les engrais.
• Le sol argileux, composé d’une quantité variable de particules d’argile. L’eau et l’air y circulent difficilement car une croûte très dure s’y forme lors des périodes chaudes. Le sol se craquelle alors et devient plutôt difficile à travailler. Plus la teneur en argile sera importante, moins l’on assistera à ce type de phénomène. Les sols argileux à 40 % seront au contraire saturés en eau, parfois très collants et très riches en substances nutritives. Les sols rouges et profonds de ce type se retrouvent majoritairement sous les latitudes tropicales. Les sol limoneux composés de 0 à 10 % d’argile auront au contraire tendance à devenir compacts, avec une capacité d’infiltration d’eau très limitée.
• Le sol sableux, très poreux et aéré puisque constitué de sable. Particulièrement adapté aux climats froids où l’eau et les éléments nutritifs ne seront pas retenus, ce type de sol est généralement assez pauvre.
• Le sol humifère, très riche en matière organique. Adapté à la plupart des végétaux, il se travaille très facilement.
• La terre franche, composée de 60 % de sable, de 30 % d’argile, de 5 % d’humus et de 5 % de calcaire. C’est la terre la plus facile à cultiver, poreuse et argileuse juste ce qu’il faut pour permettre une bonne circulation de l’eau et des fertilisants.

Fertilité et régulation du cycle de l’eau

Le sol est le lieu de vie d’une extraordinaire quantité d’espèces animales, végétales, et de micro-organismes. Tous y puisent les nutriments et la matière organique essentiels à leur survie, rendant en échange de nombreux services écologiques. Plus encore que dans les autres écosystèmes, la biodiversité s’est étroitement liée à son environnement.

Le sol permet évidemment la prolifération des plantes, en servant de réserve d’eau et de support pour le développement des racines. En échange, les plantes fournissent la matière organique qu’elles synthétisent en fixant le CO2 atmosphérique et en absorbant les nutriments minéraux souterrains (azote, calcium, phosphore, oligo-éléments…). Les organismes du sol se chargeront alors de recycler ces mêmes nutriments afin de les rendre à nouveau disponibles. La production végétale terrestre continentale peut alors perdurer sur le long terme, maintenant l’équilibre des différentes chaînes alimentaires à travers le monde.

Traversé en permanence par l’eau, l’air et différents gaz, le sol contribue également à la régulation des cours d’eau et au remplissage des nappes souterraines dont il modifie la composition chimique. Les vers de terre, les termites mais aussi la glomaline, que l’on retrouve sur les spores de certains champignons, participent notamment à la structuration des sols. Plus stable et plus poreuse, la terre permet une meilleure circulation de l’eau et une lutte plus efficace contre le phénomène d’érosion. D’autres micro-organismes de leur côté ont la capacité de purifier les eaux et les sols contaminés, en transformant les polluants en molécules non toxiques. Un processus qui nécessite le maintien d’une biodiversité riche pour permettre une dépollution optimale.

Cela est également vrai en ce qui concerne la protection des cultures et la lutte contre certaines maladies. Plus l’écosystème sera varié, meilleur sera l’équilibre entre les espèces du sol et la résistance contre les nuisibles.

Ce que l’on sait moins en revanche, c’est que le sol constitue également un important stock de carbone. On estime que le sol contiendrait environ 3 fois plus de carbone que la végétation dont il est recouvert. Cela est notamment dû à l’importante quantité de matière organique morte contenue et travaillée dans les différentes couches souterraines. Le sol à donc a également un rôle à jouer dans la modification de la composition de l’atmosphère, et dans l’atténuation du changement climatique.

D’autre part, les sols du monde profitent d’une histoire extrêmement longue, étendue la plupart du temps sur plusieurs millions d’années. Une histoire qui a laissé des traces et que l’on peut encore étudier aujourd’hui en nous penchant de plus près sur ces écosystèmes silencieux. Il est par exemple possible de mettre en évidence et de comprendre quelles furent notamment les conditions climatiques des siècles passés.

Quelle activité dans les sols ?

Dans le sol, la biomasse constituée de la microflore et de la faune peut représenter jusqu’à 5 % de toute la matière organique contenue. Si la richesse des espèces dépendra de certains facteurs externes, tous occuperont les mêmes fonctions essentielles qui permettent de maintenir l’équilibre de la vie depuis des milliers d’années. Pas de sol fertile sans la présence du vivant, et la biodiversité souterraine se répartit globalement en trois catégories :

• Les décomposeurs, qui se nourrissent des restes de végétaux et d’animaux, transformant ainsi la matière organique en humus et en éléments nutritifs dont pourront se resservir les plantes. Ce sont notamment les vers de terre, les acariens et les espèces dites détritivores comme les cloportes.
• Les phytophages, qui se nourrissent des racines au détriment des plantes. Entrent dans cette catégorie les larves de hannetons, les poux des racines ou bien les blaniules, petits mille-pattes microscopiques considérés comme des ravageurs.
• Les prédateurs, qui aident à la régulation de tout ce petit monde. Bien que minuscules la plupart du temps, ils n’hésiteront pas à s’attaquer à des proies de leur taille, qu’elles appartiennent à l’ensemble des décomposeurs ou des phytophages. C’est également ici que nous retrouvons certaines espèces plus imposantes comme les crapauds, les musaraignes ou les taupes qui se fraient volontiers un chemin à travers la terre à la recherche de nourriture. Cela permet de réguler la prolifération des organismes considérés comme nocifs et de maintenir l’équilibre nécessaire entre les éléments indésirables et ceux remplissant des missions bénéfiques pour tout l’écosystème.

Au fil des différentes couches du sol, le travail de décomposition des uns, de fragmentation de la matière organique des autres ou encore de brassage réalisé par les fourmis, les taupes ou les termites contribue ainsi à la structure et à la bonne santé de la terre.

La plupart des organismes du sol sont ainsi ce que l’on appelle des ingénieurs des écosystèmes, c’est-à-dire qu’ils modifient leur environnement par leur passage et leurs activités. Tous les sols partout sur notre planète sont le résultat d’une multitude d’interactions entre la roche initiale progressivement dégradée et les êtres vivants qui occupent le milieu. Influencé par ses habitants et sa végétation qui dépendent eux-mêmes des conditions climatiques, le sol sera plus ou moins acide selon sa localisation et l’activité plus ou moins dense des micro-organismes. Sous les températures plus froides des régions septentrionales par exemple, le sol des forêts de conifères est acide et le travail des micro-organismes plus restreint. La matière organique à peine dégradée s’accumule en couches épaisses, comme c’est aussi le cas dans les tourbières. Dans les régions tempérées, les forêts de feuillus telles que nous les connaissons abritent au contraire une activité si bouillonnante que la matière organique ne s’accumule pratiquement pas. Ce sont pourtant 3 à 8 tonnes de débris par hectare qui tombent au sol chaque année, dont seuls 5 % seront consommés par les espèces herbivores. Le reste sera décomposé et intégré au sol sous forme d’humus et de divers dérivés organiques.

En d’autres termes, la fertilité des sols se renouvelle en permanence, l’activité continue des micro-organismes lui permettant à la fois de maintenir les conditions favorables à la vie et de gérer les déchets de manière optimale et autonome. Un modèle indispensable pour nos sociétés humaines.

Une ressource non renouvelable

Fragile et discret, le sol est une ressource limitée, déjà lourdement impactée par l’Homme.

Il faut dire que nos systèmes agricoles de plus en plus intensifs, qu’il s’agisse de pollution ou du déboisage des zones forestières pour mettre en place de nouvelles cultures, affectent les écosystèmes du sol dans des proportions considérables.

Moins de couvert végétal mène à une diminution de la matière organique du sol puis de ses êtres vivants, privés d’une partie de leur habitat et de leur nourriture. La faune et la flore du sol étant encore mal connue, difficile de mettre précisément en évidence l’étendue des menaces et des dégradations. Difficile également de savoir si certaines espèces souterraines se sont déjà éteintes à la manière d’autres êtres vivants que l’on pouvait encore observer il y a quelques années mais qui n’existent plus aujourd’hui, du moins pas à l’état sauvage.

On observe cependant une importante diminution de la teneur en matière organique dans les sols agricoles français, preuve d’une réelle altération des terres arables. Et avec elle une vraie diminution de leurs capacités à remplir leurs missions écologiques.

Au-delà des pesticides et des rejets industriels qui nuisent déjà considérablement à la biodiversité souterraine et à la ressource en eau, c’est aussi le tassement des sols sous l’effet du piétinement des hommes, des animaux et du passage des engins agricoles qui est pointé du doigt. La filtration de l’eau de pluie et l’enracinement des plantes se font alors plus difficile. On estime qu’environ 36 millions d’hectares rien qu’en Europe seraient déjà touchés par le phénomène.

Pour soutenir l’expansion urbaine et le développement des voies de communication, on assiste aussi à une imperméabilisation des sols. Recouverte de béton ou de goudron, la terre ne peut plus abriter qu’une biodiversité très réduite, incapable de rendre les services écologiques qui faisaient jusque-là sa particularité. Environ 55 000 hectares de terre agricole disparaissent ainsi en France chaque année, soit l’équivalent d’un département tous les 10 ans.

Dégradés, surexploités, la qualité affaiblie des sols de la planète a déjà une incidence sur la santé végétale, animale et humaine. S’ajoute aussi la salinisation dans les zones côtières notamment, favorisée en partie par le réchauffement climatique, et qui tend à intoxiquer la plupart des plantes, des animaux et des champignons évoluant dans les couches souterraines. L’Union européenne à elle seule compterait déjà plus d’un million d’hectares touchés par ces dégradations. Une salinisation responsable la plupart du temps de l’érosion des sols, et indirectement des glissements de terrain et des coulées boueuses qui se sont multipliées ces dernières années.

En parallèle, grâce à un élan éco-responsable impulsé par une prise de conscience récente de la fragilité et du rôle joué par nos sols, de nouvelles pratiques agricoles ont vu le jour. On parle d’agriculture biologique, de rotation des cultures ou de culture sans travail du sol, et toutes sont destinées à soutenir une production alimentaire suffisante sans nuire au rythme et à la biodiversité de la terre.

Encore globalement ignoré ou mal compris, le sol occupe l’une des places les plus fondamentales dans le fonctionnement de tous les écosystèmes de notre planète. En nous penchant plus près sur les grands biomes et les différents milieux de la Terre, on constate que les éléments les plus indispensables à la vie reposent parfois sur un équilibre précaire et le sol est sans aucun doute l’un des plus fragiles de tous. Prendre conscience de ses bienfaits, et préserver sa biodiversité en développant de nouvelles pratiques culturales feront partie des gestes nécessaires à la garantie d’une sécurité alimentaire mondiale à long terme et du maintien d’une vie stable à travers toutes les régions de notre planète.