Résumé de l’article : Il parle du cycle du phosphore et montre à quel point tous les éléments sur Terre sont reliés et fonctionnent en synergie pour assurer un bon fonctionnement des écosystèmes.

Les minéraux sont-ils recyclés à l’infini ? A-t-on un cycle qui est totalement clos ?

Nous avons vu dans un article précédent que les minéraux sont recyclés. Lorsque les feuilles des arbres tombent au sol, ou que les animaux laissent des excréments, ou tout simplement quand les organismes meurent, ces matières sont décomposées, remises à l’état de petites molécules ou d’atomes. Mais est ce que ce cycle est infini ?

La réponse est non. Régulièrement, une partie de ces minéraux est emmené par les eaux de pluies vers les nappes phréatiques ou les rivières, puis sont emportés jusqu’aux océans.

Le recyclage des nutriments par la vie du sol est donc insuffisant et ne permet pas d’expliquer comment les arbres peuvent trouver en permanence les minéraux dont ils ont besoin dans le sol. En effet, si chaque année, le sol perd une partie de ces minéraux, il arrivera un jour ou il n’y aura plus du tout de minéraux. Il existe donc des mécanismes dans la nature pour apporter de nouveaux minéraux dans le sol.

Quels sont ces mécanismes ?

Le premier est la roche du sous-sol qui est une source gigantesque de minéraux ; Comment ces minéraux sont-ils extraits de la roche et remontés vers la surface ?

Différents facteurs vont intervenir ici. Il y a tout d’abord les racines des arbres qui sont assez puissantes pour désagréger la roche. Et cela peut se faire sur de grandes profondeurs. On a vu des racines d’arbres qui pouvaient aller à des centaines de mètres de profondeur.

les racines des arbres vont désagréger la roche mère
les racines des arbres vont désagréger la roche mère

Il y a aussi l’eau de pluie, légèrement acide, qui peut dissoudre une partie de cette roche. Et enfin, nous avons à cette profondeur des bactéries qui ont aussi cette capacité à extraire des nutriments des roches.

Ces minéraux une fois extrait seront alors remontés vers la surface par des animaux (vers de terre par exemple) ou par des végétaux (la consoude par exemple) qui par leurs racines puissantes remontent une grande quantité de minéraux dans leurs feuilles.

En résumé, si l’on veut permettre aux plantes de se nourrir par elle-même, il faudra veiller à la présence de tous ces acteurs sur nos terrains : les arbres, une bonne infiltration de l’eau, des bactéries, des vers de terre et des plantes particulières.

Dans nos systèmes agricoles « moderne », nous n’avons rien de tout cela. Et donc la seule solution est d’apporter la nourriture de la plante de manière artificielle.

La fixation de l’azote par les bactéries

Il existe un autre mécanisme très important spécifique à l’azote. En effet, l’azote est présent en très grande quantité dans l’atmosphère sous forme de diazote N2. Le problème est que la plante ne peut pas le prélever sous cette forme. Il doit d’abord être transformé en nitrate par exemple. Cette transformation peut être réalisée par des bactéries du sol qui vivent soit libres, soit dans les racines de certains végétaux (légumineuses par exemple). La présence de ces bactéries va permettre d’apporter de grandes quantités d’azote aux végétaux. On estime que ¼ de l’azote mondiale nécessaire aux plantes est apporté par les légumineuses.

Une autre source d’azote pour les plantes vient de la foudre. Par une succession de réactions chimiques. Les éclairs peuvent dissocier les molécules de dioxygène et de diazote puis les recombiner pour former des nitrates qui vont être dissous dans les eaux de pluies et retombés au sol apportant ainsi des fertilisants aux plantes. On estime que chaque éclair permettrait de produire 7kg de nitrates !

Pour l’azote, il existe différentes voies pour compenser les pertes liées à l’érosion. Dans le cas du phosphore, c’est différent. Les roches du sous-sol n’en contiennent que très peu. Pas assez en tout cas pour compenser les pertes par l’eau de pluie. Et nous ne trouvons pas comme c’est le cas pour l’azote, de stock dans l’atmosphère.

Comment le phosphore peut-il revenir sur les continents ?

Je vais vous emmener dans un long voyage.

Nous avons déjà dit que le ruissellement, l’érosion des sols, les eaux de pluies vont emmener une partie des nutriments des sols vers les océans.

Une fois que le phosphore ou l’azote arrive dans l’océan, ils sont captés par le phytoplancton et certaines bactéries. Ce phytoplancton est ensuite assimilé par le zooplancton, les poissons ou des mollusques, voir les oiseaux marins. Pour le phosphore, il va essentiellement se concentrer dans le squelette des animaux ;

Donc si ces animaux marins meurent, ils tombent au fond de l’océan. Ce phosphore est donc perdu pour les plantes terrestres ?

Pas tout à fait. Lors de la formation des montagnes, les fonds océaniques peuvent se retrouver sur les continents ce qui permet un rapatriement du phosphore.

Le problème est que ce mécanisme est extrêmement lent et ne suffit pas à compenser les pertes régulières de phosphore sur les continents.

Alors comment les sols des continents vont être approvisionner en phosphore pour compenser les pertes.

Le premier acteur de ce formidable cycle planétaire sont les courants marins qui transportent d’énormes quantités d’océan d’un bout à l’autre du globe, et notamment vers les pôles. Ce faisant, ils emportent avec eux les minéraux qui ont été arrachés aux sols et que le phytoplancton n’a pas capté.

Les océans des pôles regorgent donc de nutriments.

Un autre acteur ?

Mais un autre acteur va intervenir ici. En effet, aux pôles, nous avons un phénomène qui permet la production d’une énorme quantité de nitrates à partir de l’azote et de l’oxygène atmosphérique. Vous avez une idée ?

Ce sont les aurores boréales. Un peu comme les éclairs, elles provoquent la réorganisation des atomes dans l’atmosphère pour produire des nitrates qui vont être amenés à l’océan. On estime que les aurores boréales contribuent à elles seules à la formation de 25% de l’azote atmosphérique.

les aurores boréales peuvent générer du NO3 à partir de l’azote de l’air
les aurores boréales peuvent générer du NO3 à partir de l’azote de l’air

Et là, c’est l’explosion de la vie, grâce à ces nutriments en grande abondance et 6 mois de soleil ininterrompu !

Cette nourriture attire de nombreux animaux dont les baleines par exemple et de nombreux oiseaux. La plupart de ces animaux ne vivent pas là en permanence mais effectue plutôt de grandes migrations à travers le globe. Ce faisant, ils vont redistribuer le phosphore partout sur Terre.

Voilà le secret du phosphore. Et voilà notre merveilleuse terre sur laquelle tout est lié !

Des saumons dans les arbres

Pour mesurer ce phénomène, deux chercheurs ont analysé la quantité d’isotope 15 de l’azote dans les arbres de forêts tempérées. Pourquoi cet isotope ? Car sous ces latitudes, il ne peut avoir qu’une origine marine. Cette mesure permet donc de savoir quelle proportion d’azote constituant les arbres vient de la mer.

Ils ont mesuré que pour les arbres qui se situent le long des cours d’eau, 70% de leur azote vient des océans ! Mais par quel mécanisme ?

En fait, les acteurs majeurs ici sont le saumon et l’ours. Ce dernier va attraper les saumons lorsqu’ils remontent la rivière. Puis laisse le cadavre aux renards, aux rapaces, aux insectes, …Un autre chercheur a d’ailleurs pu observer que dans ces régions, 50% de l’azote constituant les insectes est d’origine marine.

Les saumons transportent l’azote marins sur les continents
Les saumons transportent l’azote marins sur les continents

Qu’en est-il aujourd’hui quand le saumon a disparu d’un grand nombre de nos rivières ? Comment l’arbre va-t-il pouvoir compenser cette perte d’azote ?

Toute cette complexité, toutes ces interactions devraient nous rendre plus humbles et surtout nous amener à prendre beaucoup, beaucoup de précautions lorsque nous touchons aux écosystèmes.

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