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Le sol a aussi un microbiome

Les Pays-Bas, qui abritent des moulins à vent et des sabots, la prostitution légalisée et la marijuana, abritent également des terres cultivées de manière intensive. La petite taille et la grande population de la Hollande ont fait du pays un paysan qui avait historiquement besoin d’agriculteurs avertis pour nourrir sa population. Mais comme il produit de moins en moins sa propre nourriture, le gouvernement doit racheter des agriculteurs pour restituer les terres cultivées à un état plus sauvage.

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Selon Martijn Bezemer, biologiste à l’Institut d’écologie des Pays-Bas, ce programme a été lancé il y a plusieurs décennies. les éléments. Aucune de ces approches n’a rencontré beaucoup de succès. Il semblait que peu importe combien de temps ils attendaient une prairie en bonne santé, le sol, dégradé après des décennies d’agriculture intensive, ne récupérait pas.

Le gouvernement a recruté Bezemer pour tenter d'accélérer le processus de restauration. Son groupe a commencé à expérimenter le processus d'inoculation des sols dégradés avec de la terre provenant d'écosystèmes sains. Tout comme les médecins pouvaient traiter de nombreux problèmes intestinaux en transplantant des microbes intestinaux d'une personne en bonne santé à une personne malade, le groupe de Bezemer souhaitait utiliser des microbes en bonne santé pour traiter un écosystème malade.

Leur travail initial dans les serres et sur de petites parcelles a impressionné Machiel Bosch, responsable de la nature pour le gouvernement, qui participait à la supervision du processus de restauration aux Pays-Bas. Il y a plusieurs années, quand Bosch a reçu une nouvelle parcelle de terrain, il a invité Bezemer à essayer ses greffes microbiennes de sol à plus grande échelle.

Les résultats ont récemment été publiés le mois dernier dans la revue Nature Plants, révélant que de petites inoculations de sol provenant de prairies ou de landes pourraient aider à déterminer quelles plantes coloniseraient la région et prospéreraient à l'avenir. «Vous n’obtenez pas les bonnes plantes si vous n’avez pas le bon sol», déclare Bezemer.

Ramassez une poignée de terre. La saleté que vous retenez dans vos paumes forme la base de la vie autour de vous, depuis les vers de terre rampant dans votre jardin jusqu'aux rapaces à des centaines de pieds dans les airs. Mais le sol n'est pas qu'un tas de terre sans vie. Les champignons symbiotiques vivant dans les racines des plantes, appelés mycorhizes, aident les plantes à extraire les nutriments essentiels. D'autres microbes décomposent les plantes et les animaux en décomposition, reconstituant les matériaux utilisés par les plantes.

Historiquement, les scientifiques pensaient que les microbes du sol étaient largement similaires dans le monde, de l’Asie à l’Amérique du Sud. Des travaux plus récents ont toutefois révélé que les populations microbiennes étaient en réalité hyper locales, explique Vanessa Bailey, microbiologiste au Pacific Northwest National Labs. Le sol étudié au pied de la montagne Rattlesnake, dans l’État de Washington, est en fait assez différent du sol situé au sommet, avec un dénivelé de seulement 3 500 pieds.

Pour les scientifiques, cela signifie deux choses. D'une part, cela signifie que la diversité microbienne dans le sol est probablement beaucoup plus immense que ce à quoi on s'attendait. «Nous disposons maintenant des outils nécessaires pour décrire les microbes de manière beaucoup plus détaillée qu'il y a cinq ou dix ans», a déclaré Noah Fierer, microbiologiste à l'Université du Colorado à Boulder. «Pourtant, 80% des microbes du sol de Central Park ne sont toujours pas décrits. Il y a beaucoup de diversité avec laquelle il faut compter.

La deuxième implication est que deux écosystèmes différents, même ceux très proches l'un de l'autre, pourraient avoir des microbes très différents vivant dans leur sol. Une plante peut survivre à la sécheresse non pas à cause de quelque chose d'inhérent à sa physiologie, mais à cause de l'assortiment de microbes symbiotiques dans la terre, a déclaré Fierer. Plantez les graines ailleurs, et elles risquent de ne pas pouvoir germer, se développer et prospérer sans le mélange approprié de bactéries et de champignons. Alors que les chercheurs commençaient à en apprendre davantage sur la profondeur et la complexité de ces interactions, Bezemer s'est rendu compte que cela pouvait expliquer pourquoi les tentatives de son pays natal de restituer des terres agricoles à des écosystèmes natifs échouaient.

Le processus pourrait fonctionner, a estimé Bezemer, si le sol approprié était présent. Au début, il a essayé de déplacer le sol en gros. Cela ne posait pas de problème pour les petits projets de pots et de serres, mais il serait difficile de les développer, car le sol est lourd et difficile à déplacer. Ces premiers essais ont néanmoins permis à Bezemer de disposer de suffisamment de données pour montrer que les semences donnaient de meilleurs résultats lorsqu'elles étaient plantées dans des sols prélevés sur d'autres écosystèmes où ces espèces prospéraient.

Non seulement les plantes poussaient mieux, mais le sol repiqué empêchait les mauvaises herbes et d’autres plantes non désirées de dominer le nouveau système avant que les espèces indigènes ne puissent s’implanter.

Pour Bezemer, le problème avec cette approche était la quantité de sol nécessaire. Pour convertir de manière adéquate les terres agricoles en pâturages ou en terres de lande à travers les Pays-Bas, les spécialistes de la protection de la nature devront effectivement dépouiller tous les sols d’écosystèmes sains. Mais si les microbes étaient le facteur important, il n'aurait peut-être pas besoin de quantités énormes de saleté.

Comme personne ne savait exactement quels microbes étaient importants et en quelle quantité, Bezemer ne pouvait tout simplement pas saupoudrer de bactéries sur la zone souhaitée. Mais, a-t-il théorisé, peut-être que de petites quantités de sol contiennent suffisamment de microbes pour que le système démarre et le mette sur le chemin souhaité.

Dans certaines parcelles, les chercheurs ont retiré l'ancienne couche de terre végétale et exposé le sous-sol sablonneux. Dans d’autres, cependant, ils ont laissé la couche arable existante intacte. Ils l’ont ensuite recouverte d’un centimètre ou deux de terre provenant de prairies ou de landes, semé une variété de semences et attendu.

L'expérience a duré six ans, mais les données ont clairement montré que le sol du donneur orientait les anciennes terres agricoles vers un écosystème qui ressemblait à la source d'origine. Le sol des prairies a créé des prairies, les landes sont devenues landes. L'enlèvement de la couche arable a permis de renforcer les effets sur le sol des donneurs et les écosystèmes se sont rétablis plus rapidement.

Bailey, qui a publié sa propre étude plus tôt cette année sur l'impact du changement climatique sur les microbes du sol, affirme que ces résultats montrent non seulement les effets du sol des donneurs sur la restauration de l'écosystème, mais également l'impact de la concurrence entre microbes du sol sur la croissance des plantes. La raison probable pour laquelle les inoculations ont eu un effet moindre lorsque la couche arable n'a pas été enlevée est la compétition entre les microbes existants et ceux du sol repiqué.

«Les microbes se comportent de manière surprenante et nous avons besoin de mieux comprendre comment ils colonisent le sol et de connaître tous les processus écologiques qu’ils conduisent. Nous n'avons vraiment aucune idée », a déclaré Bailey. Les scientifiques ne savent toujours pas comment et pourquoi ces greffes de sol fonctionnent, tout comme ils ne savent vraiment pas beaucoup pourquoi les greffes de selles réussissent si bien chez l'homme. Ce document montre cependant que les greffes de sol fonctionnent effectivement, dit Bailey.

Fierer a fait l’éloge de cette étude, soulignant qu’elle «mettait en lumière les liens entre la santé des sols et de l’écosystème et montrait le pouvoir que les changements de sol pouvaient avoir», mais a également mis en garde. Les chercheurs ont peut-être utilisé beaucoup moins de terre que les expériences précédentes, mais il faudrait quand même des quantités énormes de terre pour restaurer même de petites surfaces. Personne ne peut non plus être sûr de ce qui, dans le sol, entraîne les changements écologiques. Bezemer et d’autres experts des sols s’accordent à dire qu’il s’agit presque certainement de microbes, mais compte tenu de la complexité des sols, rien n’est possible pour le moment.

Le sol reste une boîte noire écologique pour les scientifiques. Même maintenant, les chercheurs commencent tout juste à comprendre comment des microbes que nous ne pouvons même pas voir pourraient potentiellement façonner le monde qui nous entoure.

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