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© CNRS - 2023

Numéro de notice

7804

Aux origines du sol

Dans le cadre d'un partenariat entre l'Université d'Arizona et le CNRS, des scientifiques s'intéressent à la création du sol. Pour cela, deux expériences sont montées en parallèle. Aux Etats-Unis, au sein de Biosphere 2, trois immenses serres ont été remplies de basalte. En faisant pleuvoir sur cette roche, les chercheurs simulent l'origine du sol. Tandis qu'en France, en lisière de forêt de Fontainebleau, à l'Ecotron Ile-de-France, les scientifiques s'intéressent aux interactions entre les plantes sur le sol. Les végétaux poussent dans des conditions contrôlées pour analyser notamment le stockage du CO2.

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00:07:27

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Français

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Commentaire voix-off :
Il est une composante essentielle à notre écosystème : le sol. Il a de grands pouvoirs car il recycle les plantes mortes, héberge de la vie et stocke du carbone. Mais peut-on repartir à son origine, à sa création, il y a des centaines de millions d'années ? C'est l'objectif d'une expérience menée aux Etats-Unis, au sein de ces immenses serres appelées Biosphère 2. Ici, les chercheurs de l'université d'Arizona étudient les écosystèmes. Si certaines serres foisonnent de plantes, celles de l'expérience LEO sont disons plus épurées. LEO c'est l'acronyme en anglais d'Observatoire de l'Observation du Paysage. Ici, on recrée le sol d'un flanc de montagne.

Charlie Cunningham :
Dans la nature, c'est difficile de créer un tel modèle car il y a beaucoup de facteurs différents. Vous avez à la fois l'état physique qui est le matériau géologique, c'est-à-dire la roche, vous avez aussi les facteurs biologiques, les plantes ou les animaux par exemple. En fait, LEO a été créé à l'origine pour qu'on puisse étudier l'état physique d'une colline, sans ajouter trop de complexité au modèle.

Commentaire voix-off :
Dans ces trois serres identiques, on repart à l'origine du sol. Or, qu'est-ce que le sol ? Il s‘agit de la croute terrestre supérieure, composée de roches et de matières organiques. Dans cette expérience, les scientifiques étudient la première phase, avant même l'introduction des plantes et des animaux. Pour l'instant, il n'y a que de la roche, en l'occurrence, du basalte.

Katerina Dontsova :
En faisant pleuvoir sur le basalte, on simule l'origine du sol avant même son développement. Cela nous permet de suivre avec précision la création du sol, les mouvements de l'eau et comment l'eau interagit avec le basalte. Le résultat c'est que l'eau se charge de nutriments et modifie le sol. Des nouveaux minéraux apparaissent alors et ce sont ces mêmes minéraux qui permettront aux plantes de subsister.

Commentaire voix-off :
Il n'y a donc que de l'eau et de la roche, et pourtant des interactions se créent : le sol commence à se former. Pour suivre ces phénomènes, l'équipe a mis un traceur dans l'eau d'arrosage. Ils arrivent ainsi à suivre avec précision l'eau qui ruisselle de la pente.

Katerina Dontsova :
S'il pleut sur une surface plate, les conditions seront les mêmes sur toute la surface. Mais si vous faites pleuvoir sur une pente, vous obtiendrez des durées différentes d'écoulement de l'eau du haut vers le bas. Nous pouvons ainsi voir comment cela influence les plantes et peut également participer à la formation de nouveaux minéraux, comme des argiles. Et cela crée une hétérogénéité le long de la pente. Si vous observez un paysage naturel, vus trouverez toujours des conditions différentes en haut et en bas.

Commentaire voix-off :
Depuis 10 ans, l'expérience s'intéresse à l'eau, à la roche et au gaz. Mais désormais l'équipe va ajouter de la complexité. Même si des mousses se sont développées à la surface, les plantes n'ont pas encore été introduites au modèle car avant de planter des végétaux, des études préliminaires vont être menées à quelques 8000 kilomètres de là : en France. Dans le cadre d'un partenariat entre l'université d'Arizona et le CNRS. A l'Ecotron Ile de France, en lisière de forêt de Fontainebleau, on simule de nombreux climats. Ici, les plantes poussent à très petite échelle, dans des conditions extrêmement contrôlées.

Samuel Abiven :
On est dans un écolab, donc c'est-à-dire c'est une boîte où on met de la lumière, on met des conditions de météo particulières et on va pouvoir simuler un certains nombres de climats. Ça peut être quelque chose dans le passé, ça peut être quelque chose dans le présent, ça peut être aussi des projections futures de climat voilà, qu'on peut imaginer de, arriver dans dans, dans 10 ans, 20 ans. Et donc à l'intérieur de ces boîtes, on va faire des expériences pour regarder comment les plantes vont réagir dans un système.

Commentaire voix-off :
Ici aussi donc, on étudie le sol. Mais cette fois à travers les plantes. Ces dernières poussent dans des colonnes faciles à transporter et à démouler, pour y observer son système racinaire. Voici par exemple du colza. L'équipe va pouvoir analyser les interactions entre la plante et le sol.

Baptiste Hulin :
L'idée c'est de séparer les différentes parties de la plante, pour pouvoir quantifier le carbone. Donc on va essayer, on va séparer les parties aériennes, on va séparer les racines, et après on fera des analyses sur le sol en lui-même parce qu'il contient aussi beaucoup de carbone qui a pu être apporté par la plante pendant qu'elle poussait.

Commentaire voix-off :
Pour le quantifier, l'équipe a contrôlé l'atmosphère dans laquelle poussait les plantes. Le dioxyde de carbone était en effet un peu différent car ils ont utilisé un isotope, du carbone 13 à la place du carbone 12. Celui-ci a les mêmes propriétés physiques mais il a une composition chimique différente. Les plantes ont donc absorbé cet isotope. En analysant le carbone 13 des racines et de la terre, les scientifiques peuvent quantifier le stockage du carbone, grâce à cette machine.

Samuel Abiven :
Dans le milieu naturel, le carbone a une certaine valeur, le carbone 13, certaines concentrations et nous comme on en a rajouté, et bah on va trouver des valeurs qui vont être à priori supérieures. On a typiquement là, dans un échantillon qui aurait dû, qui est à moins 27 pour mille dans la nature, et là on trouve qu'il est à moins 9. Ça veut dire qu'il y a une toute petite partie de ce carbone qui a été marqué qu'on retrouve dans notre analyse actuellement.

Commentaire voix-off :
Grâce à des études sur deux échelles et de expériences sur le temps long, les scientifiques espèrent connaitre plus en détails le cycle de vie du sol.

Samuel Abiven :
Les applications c'est bah d'une part voir comment un paysage va évoluer, c'est-à-dire comment les plantes vont finalement moduler le paysage en altérant les roches, en allant chercher les nutriments dans les sols, l'eau dans les sols, etc… Et dans l'autre sens, comment en fait la masse organique va rester après que la plante soit morte, donc principalement les racines, comment cette matière organique va rester sur le long terme et notamment va stocker du carbone.

Commentaire voix-off :
Les échanges de données entre la France et les Etats-Unis apporteront un début de réponse à ces questions, pour mieux connaitre ce trésor de biodiversité que nous foulons chaque jour, une étape clé pour faire du sol un allier et mieux le protéger.

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