Bioturbation

La notion de bioturbation désigne le phénomène de transfert d'éléments nutritifs ou chimiques par des êtres vivants au sein d'un compartiment d'un écosystème ou entre différents compartiments. Le mot décrit aussi le phénomène de mélange actif des couches de sol ou d'eau par les espèces vivantes, animales essentiellement.

Ainsi si on dispose dans un aquarium des couches de terres de couleur et de texture différente, et qu'on y place quelques vers de terre, en désormais une humidité optimale pour les vers, après quelques mois la totalité des couches sont mélangées et la couleur est homogène.

Dans un aquarium où des couches stables de température et de salinité et d'oxygénation différentes, l'introduction de zooplancton microscopique ou macroscopique homogénéise très rapidement les couches (si les conditions de température et de salinité permettent la mobilité de ce zooplancton. Certaines espèces se montrent particulièrement efficaces, telles les daphnies en eau douce.

Dans un environnement pollué, La bioturbation, associée au phénomène de bioconcentration contribue à la contamination généralisée des prédateurs situés en tête du réseau trophique. La contamination jusqu'aux pôles des phoques et ours blancs, par exemple par les PCB, ou les pesticides montre l'efficacité des transferts de pollution par l'eau et l'air, mais aussi par les animaux.
Non seulement des systèmes éloignés et qui semblent isolés comme la mer Baltique ou les zones polaires ne sont pas épargnés, mais bien au contraire, ils reconcentrent une part non négligeable des pollutions émises bien loin d'eux quelquefois, et depuis 250 ans. De là des animaux tels que les cachalots peuvent transporter dans leur organisme, en quelques jours ou semaines des quantités importantes de contaminants à des milliers de kilomètres de distance où ils peuvent par exemple mourir et être mangés par des poissons de grands fonds ou des oiseaux marins, qui à leur tour diffuseront ces contaminants dans d'autres parties du monde, via l'alimentation humaine le cas échéant.

Échelles spatio-temporelles

Le Cycle biogéochimique des éléments sur la planète n'est pas un système passif et entropique. Il est pour partie activement «contrôlé» par le Vivant, à son profit. Toutes les espèces, et plus encore certaines d'entre elles, certaines guildes ou associations d'espèces contribuent à la circulation des éléments chimiques, de la matière, de certaines formes d'énergie stockée et des nutriments. La mobilisation se fait en particulier dans le sol, les sédiments et l'eau, mais les transferts peuvent aussi concerner le compartiment aérien où les insectes et les oiseaux déplacent à chaque instant des milliers de tonnes de matière, quelquefois sur de longue distance à chaque saison de migration.

La distance parcourue par un élément, mais aussi sa vitesse de transfert varient fortement selon le contexte biogéographique et les espèces en cause.

Prenons à titre d'illustration le cas d'un élément qui pourrait être un nutriment ou un oligoélément (phosphore, soufre ou potassium par exemple), ou un élément métallique toxique, un radionucléide ou encore un polluant organochloré.

- des bactéries peuvent le concentrer et le déplacer très localement, à une échelle le plus souvent micrométrique.

- Des protozoaires ou de petits invertébrés peuvent les déplacer sur une distance plus grande, le plus souvent centimétrique ou métrique.

- Des champignons, ou des animaux fouisseurs tels que le ver de terre, ou le lapin qui creuse son terrier peuvent déplacer cet élément horizontalement ou verticalement, plus rapidement, soit par la dispersion du sol, soit en l'ingérant et le transportant.

- Certains mammifères (baleines par exemple), les poissons et oiseaux migrateurs peuvent le transférer, en quelques jours à des échelles planétaires.

Ainsi en Biélorussie, du césium provenant des retombées de Tchernobyl, qui aurait percolé à 20 cm de profondeur 20 ans après l'accident, peut être concentré et ramené en surface par un champignon, mangé par une limace, consommée par un oiseau qui sera quelques jours plus tard en Afrique où il peut être à son tour consommé par l'Homme ou un autre animal, ou mourir. Dans tous les cas l'élément en question aura été déplacé.

La bioturbation prend énormément d'importance lorsqu'elle se fait à partir de sites riche en un élément rare, ou en polluants et lorsque elle fait intervenir des organismes filtreurs ou concentrateurs, ou des espèces du sommet de la chaîne alimentaire, que sont par exemple respectivement les coquillages filtreurs ou les champignons.

Fonction écologique

Sans la bioturbation, de nombreux éléments vitaux finiraient par disparaître dans les fonds océaniques. Ainsi le plancton reconcentre-t-il le soufre apporté des continents par les pluies et le renvoie lorsque il meurt dans l'atmosphère où les pluies l'apporteront aux terres émergées.

De même a-t-on montré que les saumons qui remontaient autrefois les fleuves par dizaines de millions pour pondre dans leur ruisseau natal avant d'y mourir étaient la source principale de certains oligo-éléments vitaux (potassium, magnésium, iode qu'ils ont accumulé dans leur organisme lors de leur croissance en mer) pour le fleuve, mais également pour une grande partie du bassin versant, grâce à la bioturbation (par exemple, les ours, les lynx qui mangeaient les saumons en quantité diffusaient ces oligo-éléments via leurs excréments, mais également les insectes et d'autres espèces exportant de la matière organique du fleuve.

Certaine espèces de vers de terre (endogés) diffusent les matériaux horizontalement, d'autres espèces (épi-endogés) remontent ces éléments à la surface ou les enfouissent, enrichissant et homogénéisant de manière continue l'horizon superficiel. En zone tempérée, la totalité des premiers vingt centimètres du sol d'une prairie est passé plusieurs fois par le tube digestif des vers de terre.

Recyclage des excréments et de la nécromasse

Des espèces tels que les bousiers ou les nécrophages jouent un rôle majeur pour le recyclage et la dispersion respectivement des nutriments contenus dans les excréments et de la nécromasse.

Fonctions éco-paysagères

La bioturbation s'oppose à une partie des effets de l'érosion ;

• d'abord en contribuant au phénomène d'humification et de stabilisation des sols,
• ensuite parce que la faune via son alimentation récupère de la matière organique dans les creux (anticlinal|anticlinaux) et surtout dans les zones humides, pour la diffuser (sous forme d'excréments et de nécromasse) dans l'environnement.

Les animaux de toute taille qui se nourrissent dans l'eau et les sédiments, s'ils quittent ce milieu et n'y meurent pas (ex têtard qui devient grenouille ou crapaud, larve de Chironome qui émerge) ou s'ils en sont extraits par un prédateur (poisson mangé par un héron) contribuent à freiner le comblement des mares et des zones humides, d'une manière non négligeable. Ce sont des millions de tonnes qui sont chaque année ainsi exportées des zones humides. Dans la totalité des milieux, la chaîne trophique (alimentaire) extrait et transporte ainsi des quantités considérables de matière organique, avec un impact géomorphologique non mesuré mais certain.

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