Restaurer les terres arides

Une couche sombre et mate recouvre le sol sableux et rouge autour de Moab, dans l'Utah. Visuellement, elle passe au second plan par rapport aux superbes formations rocheuses de la région, mais cette croûte vivante fait partie intégrante d'un environnement sain. Moab est l’un des rares endroits où des termes tels que « biocroûte » et « sols cryptobiotiques » apparaissent dans la langue vernaculaire de tous les jours, mais dans les terres arides du monde entier, diverses communautés de minuscules lichens, mousses et cyanobactéries jouent des rôles essentiels mais souvent négligés. Ils maintiennent le sol fermement en place, fixent l’azote de l’air et aident l’eau de pluie à s’infiltrer dans le sol. S’ils sont perturbés, il leur faudra des décennies, voire des siècles dans certains endroits, pour se rétablir complètement. Désormais, de nouvelles techniques de culture de biocroûtes en laboratoire pourraient permettre aux gestionnaires des terres d'accélérer le processus et de réduire de plusieurs années cette récupération.

Dans une serre humide de Flagstaff, en Arizona, des tables avec des grilles de récipients alimentaires en plastique et des bacs plus grands sont remplies de terre sablonneuse. Une série de tuyaux pompe l’eau dans des réservoirs, où le sol évacue l’humidité jusqu’à la couche de biocroûtes qui pousse au-dessus. Matthew Bowker, professeur adjoint à l'école de foresterie de la Northern Arizona University, sourit en expliquant le système, qu'il appelle le « bryotron ». Il doit son nom aux mousses, ou bryophytes, qui y poussent. Son laboratoire est l’un des rares au monde à avoir cultivé une récolte saine de biocroûtes, non pas au fil des années, mais en quelques mois. Avec suffisamment de nourriture et d’eau, les communautés de croûtes prospèrent. En collectant des échantillons provenant de sites dégradés pour les cultiver sous serre à plus grande échelle, les chercheurs espèrent que des expériences comme celles-ci ouvriront de nouvelles possibilités de restauration à petite et à grande échelle.

Les biocroûtes se trouvent dans de nombreuses zones arides du monde, qui représentent environ 40 pour cent de la masse continentale de notre planète. Les cyanobactéries forment de longs filaments collants qui s'enroulent dans les premiers centimètres du sol, liant les particules sableuses entre elles et les enracinant au sol. Avec les mousses et les lichens, ils augmentent également l’absorption d’eau, font partie intégrante du cycle des nutriments et peuvent ouvrir la voie à l’établissement de plantes vasculaires plus grandes comme les graminées, les fleurs sauvages et les arbustes. « Les croûtes biologiques sont l'un des piliers qui soutiennent les écosystèmes semi-arides », explique Bowker. « Leur restauration peut être tout aussi importante que la restauration des plantes vasculaires. » Lorsqu’ils sont endommagés, les écosystèmes perdent non seulement ces services importants, mais également les éléments nutritifs du sol à cause de l’érosion et de la poussière. Même si les perturbations des sols ont diminué à la suite du Taylor Grazing Act de 1934, des activités telles que le développement énergétique à grande échelle et les exercices militaires continuent d’avoir un impact sur la stabilité des sols dans l’Ouest.

« Ne cassez pas la croûte » est un avertissement courant à Moab, dans l'Utah, encourageant les randonneurs et les vététistes à rester sur les sentiers. La pression d'une botte ou d'un pneu brise les longs filaments cyanobactériens en courts, rendant les croûtes vulnérables à l'érosion éolienne et hydrique. Le mouvement de rotation d’un pneu peut également recouvrir les croûtes vivantes d’une couche de sable – et seules quelques espèces peuvent survivre sans lumière du soleil.

Ce ne sont pas seulement les écosystèmes locaux qui souffrent ; les écosystèmes bien au-delà du désert sont également touchés par la perte de la biocroûte. Sans croûtes physiques et biologiques ni plantes pour maintenir le sol en place, le vent soulève la poussière et peut la transporter sur des kilomètres. Suite à l'essor du pâturage et de l'agriculture dans le Grand Bassin et le plateau du Colorado au milieu des années 1800, les dépôts de poussière dans les lacs alpins occidentaux ont considérablement augmenté, selon une étude de 2008 publiée dans Nature.

Lorsque la poussière atteint ces environnements alpins en hiver et se dépose sur la neige, elle accélère la fonte des neiges, ce qui a des conséquences majeures pour les villes qui dépendent des rivières comme le Colorado pour leur approvisionnement en eau potable. La poussière exacerbe des maladies comme l'asthme et peut transporter des agents pathogènes présents dans le sol, comme la fièvre de la vallée. Et la poussière peut affecter des communautés comme Moab, dont les économies basées sur le tourisme dépendent d’une bonne visibilité pour mettre en valeur leurs paysages impressionnants.

Lors de la restauration des communautés de biocroûte afin d’atténuer ces problèmes, les gestionnaires des terres disposent actuellement de peu d’options. Ils peuvent boucler la zone affectée pour la laisser se rétablir d'elle-même, ou récolter des croûtes sur des sites sains pour les émietter et les étaler sur le site endommagé, ce qui ensemence efficacement le sol et stimule une nouvelle croissance.

L'utilisation de croûtes établies pour la restauration a fait ses preuves, explique Sasha Reed, chercheuse écologiste au US Geological Survey à Moab, mais cela n'est réalisable qu'à petite échelle et ne fonctionne que s'il existe une « zone de sacrifice » comme une terre qui est déjà prévu pour le développement. Reed, qui a remporté un prix présidentiel de début de carrière pour les scientifiques et les ingénieurs en 2011 pour ses travaux en biogéochimie et en écologie des écosystèmes, affirme que la capacité de cultiver des biocroûtes « change la donne ». La question est de savoir si ces croûtes cultivées en laboratoire seront capables de survivre aux dures réalités du désert après leur vie abondante dans la serre ?

Pour le savoir, des chercheurs de l'Université du Colorado à Boulder, de l'Université d'État de l'Arizona, de l'USGS et du laboratoire de Bowker ont commencé plusieurs tests sur le terrain l'été dernier. Ils ont dispersé des biocroûtes séchées cultivées en laboratoire sur des sites de test dans l'Utah et au Nouveau-Mexique et étudient les conditions qui permettent le mieux à ces croûtes de se développer. Il est trop tôt pour dire avec certitude à quel point cette technique sera efficace pour la restauration, mais les chercheurs partagent un enthousiasme palpable quant aux possibilités.

Par une chaude matinée d'été, Reed, Bowker et une équipe de chercheurs ont gravi un sentier escarpé jusqu'à une mesa du monument national de Bandelier, l'un des sites d'essai prévus. Des décennies de disparition d'arbres et d'incendies ont laissé les trésors archéologiques de Bandelier susceptibles d'être recouverts de poussière ou perdus à cause de l'érosion, et les gestionnaires pensent que la restauration des croûtes de la région pourrait aider. Pendant que le groupe marchait, Bowker s'est arrêté pour examiner une zone saine de cyanobactéries sombres, prélevant un petit échantillon pour examiner de plus près les fils pâles et filandreux qui s'enroulaient dans la couche arable. Un peu plus loin sur le chemin, un touffe de mousse de quelques centimètres de haut se joignait au mélange. Mais au bord de la mesa, là où les conditions semblaient idéales pour la croissance de la croûte, il y avait du sable nu. Personne ne savait vraiment pourquoi les croûtes n'étaient pas là, mais avec la croûte cultivée en serre de Bowker, ils pourraient peut-être relancer une nouvelle croissance sur la mesa.

« Il n'y avait tout simplement pas beaucoup d'espoir avant ces projets », déclare Reed. Accroupi sur une parcelle d'essai poussiéreuse aux côtés de techniciens de laboratoire et d'étudiants diplômés, Reed a enfoncé une sonde creuse dans le sol pour prélever un échantillon. À son retour l’année prochaine, elle espère retrouver ces parcelles pleines de vie.