En analysant statistiquement les données du monde entier, les scientifiques ont déterminé que de multiples facteurs de stress naturels et humains réduisent les niveaux de biodiversité et le fonctionnement du sol dans les écosystèmes du sol. Le nombre et la combinaison spécifique de ces facteurs de stress sont des facteurs déterminants dans cette interaction. C’est la conclusion à laquelle est parvenue une équipe internationale de scientifiques dirigée par Matthias C. Rillig, professeur de biologie à la Freie Universität.
Les résultats de leur étude viennent d’être publiés dans Changement climatique naturelintitulé « L’augmentation du nombre de facteurs de stress réduit les services écosystémiques du sol dans le monde ».
Pour survivre, les sols et les écosystèmes terrestres du monde entier doivent faire face à un large éventail de facteurs de stress naturels et humains. Ceux-ci incluent les sécheresses, le réchauffement et l’exposition à des substances chimiques nocives, y compris les microplastiques. Ce n’est pas seulement le type de stress, mais aussi leur nombre (en particulier ceux causés par l’activité humaine) qui ont un effet négatif sur divers processus dans le sol.
« Nos études antérieures en laboratoire ont montré qu’un nombre accru de facteurs de changement global entraînait une réduction des processus du sol tels que la décomposition, l’agrégation du sol et la respiration du sol, ainsi qu’une réduction de la biodiversité du sol », déclare Le professeur Rillig, auteur principal de l’étude et chef de l’équipe de recherche, qui comprenait également l’écologiste espagnol Dr Manuel Delgado-Baquerizo.
L’équipe de recherche a analysé deux études de terrain normalisées mondiales sur les sols et une gamme de facteurs naturels et humains connus pour affecter les écosystèmes des sols.
« Notre étude a évalué les écosystèmes du sol en catégorisant quinze variables écosystémiques en six principaux types de services écosystémiques : décomposition de la matière organique, biodiversité du sol, contrôle des agents pathogènes, productivité des plantes, régulation de l’eau et cycle des nutriments. Pour les besoins de l’étude, nous avons défini sept variables environnementales importantes en tant que facteurs de stress.Celles-ci ont été choisies en fonction de leur potentiel à causer un stress environnemental lorsqu’elles atteignent des niveaux élevés : aridité, température, saisonnalité, salinité, éloignement du pH neutre, niveaux de métaux lourds et influence humaine. Nous avons également pris le niveau des pesticides et des microplastiques dans le sol, car des données étaient disponibles à ce sujet pour un sous-ensemble d’emplacements dans l’une des enquêtes mondiales sur le terrain », explique Rillig.
Afin d’étudier le nombre de facteurs de stress en tant que paramètres de l’étude, les données des enquêtes mondiales sur le terrain ont d’abord dû être converties en une variable reflétant le nombre de facteurs. Pour ce faire, les chercheurs ont compté le nombre de facteurs de stress environnementaux qui dépassaient une valeur seuil donnée.
Le nombre de facteurs de stress a été considéré comme ayant dépassé un seuil lorsque ceux-ci dépassaient 75 % des niveaux maximaux de facteurs de stress. L’enquête a démontré qu’un nombre accru de facteurs au-delà d’un certain seuil réduisait la capacité des sols à soutenir les services écosystémiques.
« Ce nombre croissant de facteurs de stress dépassant le seuil pourrait expliquer des réactions du sol qui, à ce jour, ne pouvaient être attribuées au seul type de facteurs de stress », explique Rillig. De plus, les résultats de l’étude ont démontré que « les humains doivent réduire leur impact sur les écosystèmes en diminuant le nombre de facteurs qui affectent négativement les processus et la biodiversité des sols ».
La combinaison des influences humaines affecte collectivement les processus du sol et la biodiversité de l’écosystème du sol. « Si l’étendue de ce problème, c’est-à-dire le nombre de facteurs de stress qui dépassent un seuil critique, n’est pas réduite, nous courons le risque de perdre d’importants services écosystémiques », déclare Rillig.
Dans le même temps, Rillig note que l’étude a adopté une approche principalement observationnelle. Cela signifie que les chercheurs ont pu découvrir des modèles mais n’ont pu tirer aucune conclusion directe concernant la causalité. Des recherches supplémentaires seront nécessaires pour expliquer le lien entre le nombre de facteurs de stress et la réaction de l’écosystème. Les effets de plusieurs facteurs simultanés sur d’autres types d’écosystèmes (par exemple, les systèmes aquatiques) pourraient également fournir une voie d’étude future potentielle.
Plus d’information:
Matthias C. Rillig et al, L’augmentation du nombre de facteurs de stress réduit les services écosystémiques du sol dans le monde entier, Changement climatique naturel (2023). DOI : 10.1038/s41558-023-01627-2