Sol et durabilité des écosystèmes terrestres

De quoi parle-t-on ? 

L’eau est une des matières essentielles à la vie. Elle est indispensable pour les êtres vivants les plus primitifs, réduits à une seule cellule. Mais elle est tout aussi indispensable aux êtres vivants, plus évolués, formé de multiples cellules : animaux, arbres, etc. Elle intervient donc dans la dynamique des forêts, des paysages, et à l’échelle de l’ensemble du monde vivant, qu’on appelle la biosphère.
Chacun sait qu’avoir soif n’est pas seulement désagréable : le manque d’eau affecte les performances physiques, et on conseille au randonneur comme à l’athlète de bien s’hydrater. Les joueurs de tennis impliqués dans de longs matches par forte chaleur consomment même des pastilles de sel pour ralentir la déperdition en eau, qui risque par exemple de provoquer des crampes.
Les plantes aussi « ont soif », et s’étiolent si elles ne sont pas arrosées, d’une façon convenable, propre à chaque espèce. A vaste échelle, un écosystème comme une forêt, peut être caractérisé par ses performances, par exemple en termes de quantité de carbone « capturé » à partir du dioxyde de carbone (ou « gaz carbonique ») contenu dans l’air. Ces performances sont aussi dégradées par le manque d’eau : en période de sécheresse estivale, on dira qu’une forêt souffre de « stress hydrique ».
La notion de performance permet donc d’une part de caractériser les besoins en eau des systèmes formés par les êtres vivants à diverses échelles, et d’autre part de présenter de façon claire chacun de ses niveaux, et les mécanismes et les performances qui lui sont propres.
 

Que peut on observer ?

  • Plantes souffrant de la soif ; taux de germination selon arrosage.
  • Transpiration et élimination d’eau : l’effet de l’activité et du sport.
  • Plantes et animaux capables ou non de stocker de l’eau (cactus, baobab ou dromadaire, par opposition aux plantes à fleur « ordinaires », chêne, guanaco (cousin du dromadaire)).
     

Que peut-on mesurer ?

Que cherche-t-on à faire ?
Mesurer la performance de germination et de croissance de plantules (de lentille) selon différentes intensités d’arrosage.

Quel matériel ?
Soucoupe, coton, verre mesureur, carnet de notes.

Quel déroulement ?
On place des graines sur un lit de coton dans n assiettes. Chacune des n assiettes est soumise à un rythme d’arrosage différent (à régler : une fois par jour, une fois tous les 2 jours, une fois tous les 4 jours, etc.) ; possibilité d’avoir des répétitions (par exemple, 2 assiettes x trois régimes d’arrosage).
Chaque jour, on compte le nombre de graines germées et on mesure la hauteur du petit gazon formé (plus photos). Exploitation statistique : courbe des pourcentages de germination ; graphique d’évolution de la hauteur des plantules.
 

Quels prolongements ?

  • Dans des expériences d’endurance en sport, se peser avant et après un effort (à faire au niveau d’une classe) avant de boire ; obtenir des joueurs de l’équipe de foot ou du club de tennis local qu’elle fasse la même chose avant et après un match ou un entraînement.
  • Passer des plantes de différents types à l’étuve, les peser avant et après ; estimer la quantité d’eau chez des êtres vivants. Comparer des aiguilles de pin et des feuilles de chêne.
  • Comparer des photos de cactus et de plante à fleurs, de baobab et de chêne, de dromadaire et de guanaco. Comment stockent-ils l’eau (idée de l’eau dans les graisses).
  • Bilan des performances d’une forêt de chêne vert au cours d’une année : ralentissement de la photosynthèse pendant les vagues de chaleur (résultats équipe DREAM du CEFE, voir figure ci-dessous ).
  • Discussion autour des prévisions de changements climatiques (cartes ci-dessous) : changement de température mais aussi augmentation générale de l’aridité (à documenter). + 2 °C en 50 ans ~ 400 km de glissement climatique vers le Nord en 50 ans, soit 8 km par an. Comment une forêt peut-elle « marcher » vers le Nord ? (rôle des disséminateurs : par exemple geais transportant des glands). Eh oui, les écosystèmes respirent, peuvent maigrir et marcher !

Bilan en carbone de la garrigue de Puéchabon (Hérault). On voit nettement « l’amaigrissement » de la forêt pendant la canicule d’août 2003.

 

Changements climatiques attendus dans le Sud de la France : Interpolation spatiale des données du modèle Arpége

(programme GICC Carbofor).

 

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