Les facteurs édaphiques et leurs relations avec les êtres vivants – Cours
🌍 LES FACTEURS ÉDAPHIQUES ET LEURS RELATIONS AVEC LES ÊTRES VIVANTS
Introduction
L’épaisseur du sol varie entre quelques centimètres et quelques mètres. Il est formé de plusieurs niveaux superposés dits horizons. Le sol fournit plusieurs éléments nutritifs nécessaires à la vie des animaux et des végétaux.
Problématique :
- Quelles sont les horizons du sol, et quelles sont les étapes de leur formation ?
- Comment peut-on mettre en évidence la faune et la flore du sol ?
Le sol : un milieu vivant
1. Les horizons du sol
Les horizons se distinguent par leur épaisseur, leur couleur et leurs constituants. La structure générale du sol varie selon la nature de la roche mère, le climat, les êtres vivants ; et aussi l’intervention de l’homme.
Les différents horizons :
- A0 : La litière
- A1 : Humus
- A2 : Horizon de lavage
- B : Horizon d’accumulation
- C : La roche mère
A. Formation des horizons du sol
a. Désagrégation de la roche mère
- Dislocation de la roche mère, suite aux variations de température et l’effet mécanique des racines des plantes.
- Dissolution des minéraux sous l’effet de l’eau des pluies chargée de \(\text{CO}_2\).
b. Enrichissement en matière organique
- Prolifération des organismes animaux et végétaux.
- Dissolution des minéraux sous l’effet du \(\text{CO}_2\) respiratoire.
- Formation du complexe argilo-humique.
c. Apparition des horizons
- Le lavage permet l’infiltration des sels minéraux et des molécules organiques, et leur accumulation dans les horizons les plus profonds.
- Montée de quelques molécules vers le haut, suite à l’évaporation ; ou sous l’effet des animaux.
2. Mise en évidence de la faune du sol : l’expérience de Berlèse
Principe : Les animaux contenus dans le sol s’échappent lorsqu’ils sont mis en contact avec la lumière. Ils s’enfoncent dans le sol. Passés le tamis, ils tombent dans l’entonnoir et dans l’alcool. Le sol contient des animaux : il est favorable à la vie.
3. Quelques exemples de la faune du sol
Feuille en décomposition : témoigne de l’activité des microorganismes du sol (bactéries et champignons).
Bactéries : microorganismes du sol.
Exemples de champignons microscopiques du sol.
Expérience : On met des feuilles fraîches dans une boîte de Petri ; et on les recouvre d’un échantillon de sol. Après quelques jours, on observe la décomposition des feuilles sous l’effet des microorganismes du sol (bactéries et champignons). Si on utilise un échantillon de sol stérilisé par la chaleur, les feuilles restent intactes.
Quelques propriétés du sol
Le sol est un milieu vivant, il est constitué de plusieurs horizons qui se constituent sous l’effet de plusieurs facteurs biologiques et physico-chimiques.
Problématique : Quelles sont les principales propriétés du sol ?
A. Texture du sol
Le sol est constitué de divers éléments minéraux et organiques. Les éléments minéraux diffèrent par leur taille : Argile / Limon / Sable / gravier / Galet.
La texture se définit par le pourcentage des différents éléments minéraux. On représente les textures sur le triangle des textures.
Expérience : On mélange un échantillon de sol avec de l’eau dans une éprouvette et on laisse les différents constituants se déposer selon leurs densités.
- Débris végétaux
- Eau + \(\text{Cl}^-\), \(\text{SO}_4^{2-}\), \(\text{NO}_3^-\), \(\text{PO}_4^{3-}\), \(\text{Na}^+\), \(\text{NH}_4^+\), \(\text{Ca}^{2+}\), \(\text{H}^+\), \(\text{Mg}^+\)
- Colloïdes argilo-humiques
- Argile (\(0\) à \(2~\mu\text{m}\))
- Limon (\(2\) à \(20~\mu\text{m}\))
- Sable fin (\(20\) à \(50~\mu\text{m}\))
- Sable grossier (\(50\) à \(2000~\mu\text{m}\))
B. Structure du sol
La structure du sol concerne l’agencement de différents éléments (minéraux et organiques). La structure dépend d’une part de la texture et d’autre part de l’influence du climat et des êtres vivants.
- Structure compacte : les grains de sable sont liés avec de l’argile. Le sol a un aspect homogène et ne convient pas aux activités des êtres vivants.
- Structure glomérulaire : le sol est constitué d’éléments minéraux et organiques, qui constituent le complexe organo-humique, qui retient l’eau utilisable par les végétaux.
- Structure particulaire : les éléments sableux sont libres et le sol est perméable à l’eau.
Floculation : Le sol est constitué de particules argileuses ; ce sont des colloïdes minéraux chargés négativement. Lorsque les particules argileuses chargées négativement se lient avec les cations (\(\text{Ca}^{2+}\), \(\text{Mg}^{2+}\), \(\text{Na}^+\), \(\text{H}^+\)), il y a floculation (dépôt du complexe argile-cations).
C. Perméabilité du sol
D. Capacité de rétention de l’eau
Protocole :
- On met \(100~\text{g}\) de sol sec dans le tube A.
- Remplir l’éprouvette B d’eau après fermeture du robinet \(\text{R}_1\).
- Ouvrir le robinet \(\text{R}_1\), ce qui permet à l’eau de monter dans le sol.
- Une fois l’eau atteint la surface du sol, on ferme \(\text{R}_1\).
- On note le volume d’eau \(V_1\) qui a pénétré dans le sol. Ce volume représente la porosité globale de l’échantillon du sol.
- On enlève le tuyau et on ouvre le robinet \(\text{R}_1\) pour récupérer l’eau qui descend dans le bécher (\(V_2\)).
- \(V_2\) représente la porosité utile.
- On calcule la capacité de rétention de l’eau (\(V\)).
E. Les formes de l’eau dans le sol
On distingue plusieurs formes d’eau dans le sol :
- L’eau gravitaire : elle occupe les grands pores et s’écoule sous l’effet de la gravité. Elle peut asphyxier les plantes si elle est présente pour une longue durée.
- L’eau capillaire : elle occupe les micropores, et elle est utilisable par les plantes.
- L’eau hygroscopique (pelliculaire) : elle est intimement liée à la surface des grains du sol ; ainsi elle ne peut pas être absorbée par les plantes.
Les plantes absorbent l’eau du sol à travers les racines. Une fois l’eau absorbable épuisée, la plante flétrit. Le point de flétrissement correspond à la teneur de l’eau dans le sol lorsque la plante flétrit d’une manière irréversible.
Le flétrissement commence lorsque la force de rétention de l’eau devient équivalente à la force d’absorption de la plante. Le point de flétrissement dépend de la texture du sol et de la nature de la plante. Les plantes absorbent une partie de l’eau capillaire.
Influence des propriétés du sol sur la répartition des végétaux
Le sol se caractérise par des propriétés physiques, chimiques et biologiques. Ces caractéristiques constituent des facteurs écologiques qui agissent sur la répartition des êtres vivants.
Problématique : Comment les propriétés du sol agissent sur la répartition des végétaux ?
A. Influence du calcium et du pH du sol sur la répartition des végétaux
Quelques plantes sont indifférentes vis-à-vis de la nature chimique du sol. Ainsi elles poussent sur un sol siliceux ou calcaire. D’autres plantes ont une préférence pour le sol calcaire à \(\text{pH} > 7\). D’autres sont calcifuges et poussent sur sol siliceux à \(\text{pH} < 7\).
Le \(\text{Ca}^{2+}\) entrave l’absorption de quelques ions indispensables à la vie de la plante (\(\text{K}^+\), \(\text{Fe}^{2+}\), etc.).
B. Capacité de rétention de l’eau et répartition des végétaux
C. Salinité du sol et répartition des végétaux
Une teneur forte en \(\text{NaCl}\) du sol entrave la croissance de la majorité des plantes. Mais certaines plantes au contraire préfèrent les sols de forte salinité. La tolérance à la salinité diffère d’une plante à l’autre. Le graphe ci-contre montre l’influence de la salinité du sol sur la croissance de deux plantes : le cresson et la salicorne.
Rôle des êtres vivants dans l’évolution du sol
L’intervention de la faune et de la flore du sol est cruciale durant la formation du sol. Ces organismes se nourrissent de matière organique.
Problématique : Comment ces organismes interviennent-ils au niveau de l’amélioration de la fertilité du sol ?
A. Intervention de la faune et de la flore dans la décomposition de la litière
Teneur de quelques éléments minéraux dans le sol et dans les déjections des vers de terre.
Le rôle du ver de terre est capital pour l’évolution et l’équilibre du sol. Il intervient dans la dégradation de la matière organique. Les vers de terre absorbent la litière et la mélangent avec de l’argile. Ainsi il se forme dans le tube digestif un complexe formé de matière organique et de minéraux argileux.
Glomeris est un genre de myriapodes de la famille des gloméridés. Ils peuvent se rouler en boule et vivent dans des endroits humides tels que la litière de sols forestiers ou sous les écorces des troncs d’arbres morts. C’est un saprophage, c’est-à-dire il se nourrit de matière organique en décomposition. Il fait partie donc des décomposeurs.
B. Formation de l’humus et son importance pour la fertilité du sol
Généralement l’humus est lié au particules d’argile formant le complexe argilo-humique. Ce complexe retient l’eau et les ions minéraux.
L’humus est formé de macromolécules organiques synthétisées à partir de petites molécules qui résultent de la dégradation de la cellulose et de la lignine, et ce sous l’effet des microorganismes du sol. On peut citer comme exemple de ces macromolécules : l’humine, l’acide humique et l’acide fulvique.
L’humification ou la formation des humus résulte d’un certain nombre de processus biochimiques qui concourent à la transformation de la matière organique morte. C’est le fait, en dernier lieu, de l’action des bactéries et des actinomycètes du sol, après qu’elle aura transité par le tube digestif de nombreux organismes de la pédofaune.
L’humus se transforme progressivement en matière minérale sous l’effet de la microfaune du sol et des microorganismes (bactéries et champignons).
C. Principaux types d’humus
📌 Synthèse – Facteurs édaphiques
• Horizons du sol : A0 (litière), A1 (humus), A2 (lavage), B (accumulation), C (roche mère).
• Propriétés : texture, structure, perméabilité, capacité de rétention de l’eau.
• Influence sur les végétaux : pH, calcium, salinité, capacité de rétention.
• Rôle des êtres vivants : décomposition de la litière, formation de l’humus, complexe argilo-humique.
Le sol est un milieu vivant dont les propriétés déterminent la répartition des êtres vivants.
Les facteurs édaphiques et leurs relations avec les êtres vivants – Cours