Tout sur les biocroûtes : pourquoi les scientifiques travaillent pour sauver la peau vivante de la Terre

Sous la chaleur sèche et perçante du soleil de l’Utah, Sasha Reed cultive des plantes, ainsi que des bactéries, des lichens et des champignons. Mais Reed n’est pas agricultrice et, à première vue, ses champs semblent principalement remplis de terre. Elle est écologiste et ce qu’elle cultive est un sol cryptobiotique.

Le sol cryptobiotique, également appelé biocroûte, est une communauté de minuscules organismes qui vivent dans le sol et forment une croûte distincte à la surface du sol dans les paysages arides. Ces croûtes sont vitales dans tous les écosystèmes arides de la Terre, car elles aident à retenir les sols meubles et à prévenir l'érosion. Ils retiennent l’eau, fournissent des lieux de vie à d’autres microbes et ajoutent de l’azote au sol.

Le sol cryptobiotique ressemble généralement à une tache décolorée. En y regardant de plus près, la parcelle devient une mosaïque de petites mottes sombres, parsemées de petits lits de mousse et de taches discrètes de lichen. Mais cela peut aussi ressembler beaucoup à de la terre ordinaire et croustillante. Même s'il peut être tentant de pénétrer dans un sol croquant comme un tas de feuilles d'automne sèches, c'est un gros faux pas : la biocroûte peut mettre des décennies à se régénérer.

Aujourd’hui, en plus d’être écrasées par les bottes, les croûtes biologiques sont menacées par un autre type d’empreinte humaine : le changement climatique. C'est pourquoi les chercheurs travaillent dur pour en savoir plus sur les croûtes et comment les restaurer.

« Cela a été une période très chargée, mais aussi passionnante, car nous cherchons comment y parvenir », explique Anita Antoninka, écologiste des plantes et des sols qui étudie la gale, à la Northern Arizona University à Flagstaff.

Les zones arides où résident les biocroûtes sont des écosystèmes vitaux, dit-il, mais elles sont parmi les plus dégradées de la planète. À mesure que les biocroûtes diminuent dans ces zones, la fertilité des sols diminuera et l'érosion éolienne emportera les sols meubles et non protégés. Le sol absorbera moins d’eau. Même le cycle du carbone pourrait être affecté, car il y aura moins de petites formes de vie absorbant le dioxyde de carbone.

Petites communautés

Les biocroûtes couvrent environ 12 % de la surface de la Terre et habitent tous les continents du monde. L’un des principaux composants de ces croûtes est généralement une bactérie photosynthétisante appelée cyanobactérie. Les cyanobactéries forment des filaments collants qui agissent comme de la colle dans le sol sablonneux du désert, créant une surface grumeleuse et croustillante à laquelle se fixent les champignons et autres bactéries.

Selon l'environnement dans lequel se trouve une biocroûte, elle peut également abriter de minuscules mousses, lichens et algues microscopiques. Par exemple, dans les zones désertiques plus humides, comme Moab, Utah, les biocroûtes ont tendance à contenir des mousses. Dans les sols riches en gypse, comme ceux proches du lac Mead, au Nevada, les lichens sont les protagonistes. Certaines croûtes contiennent tous les composants, tandis que dans d'autres, il en manque plusieurs. Mais quelle que soit la composition de leur communauté, toutes les croûtes servent de peau vivante aux terrains désertiques.

« Ils fournissent une armure au sol », explique Ferrán García-Pichel, microbiologiste à l'Arizona State University à Tempe. Lorsqu’il a commencé à travailler sur les biocroûtes il y a environ vingt ans, on en savait très peu sur elles. En 2023, García-Pichel décrit ce que les chercheurs ont appris sur les sols cryptobiotiques au cours des deux dernières décennies et ce qui reste encore inconnu.

« Au cours de ces 25 ou 30 années, nous avons fait beaucoup de progrès », dit-il.

Plusieurs études ont montré que l’augmentation du réchauffement et les changements dans les précipitations constituent une menace. Au cours des 65 prochaines années, les modèles suggèrent que le changement climatique pourrait réduire la couverture de la biocroûte de 25 à 40 %. Les croûtes sont sensibles à la hausse des températures et aux fluctuations des précipitations : des périodes sèches prolongées et des augmentations inhabituelles des précipitations peuvent leur nuire, selon leur emplacement.

Pour lutter contre ce déclin, des écologistes comme Reed du US Geological Survey à Moab et ses collègues tentent de trouver un moyen de régénérer la gale dans la nature.

Dans ce qu'il appelle probablement la plus grande pépinière extérieure de biocroûte au monde, Reed se concentre sur trois facettes principales de la restauration de la biocroûte. Le premier ingrédient est de savoir dans quel milieu les croûtes moyennes poussent le mieux et, plus important encore, d’où elles se transfèrent le mieux. Au début, les chercheurs ont réussi à développer des communautés de biocroûtes dans des serres intérieures. Mais sa vie était trop confortable, dit Reed. Lorsqu'elles sont transplantées à l'extérieur, les croûtes ont du mal à s'enraciner. Certaines croûtes poussent désormais directement à l'extérieur : « Nous essayons de les élever de manière plus stricte », dit-il. À l’extérieur, ils vivent des conditions environnementales beaucoup plus réalistes, même s’ils reçoivent toujours l’aide de l’équipe en matière d’arrosage et d’ombrage.

Une deuxième branche du travail de Reed à la pépinière de biocroûte consiste à examiner la quantité de communauté intacte dont la biocroûte a besoin pour prospérer. La croûte biologique est totipotente, ce qui signifie que seul un petit morceau peut donner naissance à une nouvelle croûte. Par conséquent, une façon de cultiver la biocroûte dans de nouvelles zones consiste à la briser et à la répandre dans le paysage, un peu comme si on répandait des graines.

Dans le troisième volet des recherches de Reed sur la restauration de la ferme de biocroûte, les scientifiques veulent savoir s'il existe des membres particuliers de la communauté de la biocroûte mieux adaptés à la restauration face au changement climatique. Pour ce faire, Reed et Antoninka ont prélevé des biocroûtes provenant de zones plus chaudes et plus sèches – un modèle de ce à quoi pourraient ressembler les terres arides du Sud-Ouest dans le futur – et les ont cultivées à la ferme. Ils surveillent désormais de près la croissance des gales après repiquage dans les zones restaurées. À mesure que la gale se développe, les chercheurs rechercheront des espèces ou des sources de communautés de biocroûte qui semblent se porter particulièrement bien.

Reed, Antoninka et d'autres collaborent désormais avec des gestionnaires de terres, tels que des parcs nationaux, le Bureau of Land Management et le US Forest Service, pour appliquer ce qu'ils ont appris sur les biocroûtes. La pépinière de Moab, par exemple, est une collaboration entre la Northern Arizona University, Nature Conservancy et une organisation locale de restauration à but non lucratif, Rim to Rim Restoration. Et, selon Antoninka, la collaboration avec les gestionnaires du territoire permet d'inclure les plans de restauration de la biocroûte dans les futurs projets d'aménagement altérant les sols.

Mais dans la nature, les composants de la croûte pourraient fonctionner ensemble de manière positive de manière inconnue. Reed se demande donc si les biocroûtes pourraient bénéficier d’une culture en tant que communautés plus grandes et mieux établies. « Nous les mettons seuls dans des environnements hostiles et leur disons : 'Vivez, prospérez' », explique-t-il. « Nous ne les voyons pas faire autant que nous l’espérons. »

Cela a amené les chercheurs à tester une nouvelle méthode de restauration inspirée de l’herbe. Tout d’abord, ils étalent de la biocroûte déchiquetée sur un tissu fin utilisé par les paysagistes. Au fur et à mesure que la croûte grandissait, elle était roulée et déroulée jusqu'à sa destination finale. À la surprise de Reed, la stratégie a fonctionné. Même si j'avais craint que les petits pains croustillants ne se désagrègent, ils sont restés intacts et ont bien poussé dans leur nouvel environnement. La méthode pourrait être utilisée dans de petits endroits stratégiques, comme le long des sentiers, mais probablement pas à l’échelle du paysage.

Les habitants des régions arides peuvent faire de même dans leur propre cour. Si les propriétaires envisagent un projet qui risquerait de déchirer ou de construire sur un sol croûteux, ils peuvent simplement récupérer n'importe quelle croûte, la mettre dans un seau et la garder au sec et au froid, explique Antoninka. Ils peuvent ensuite l’épandre sur le sol perturbé ou ailleurs sur la propriété.

Le public peut également contribuer à préserver les biocroûtes en restant sur les sentiers pour éviter de les écraser et en faisant connaître leur sujet pour sensibiliser la population. Si les gens ne savent pas qu’il existe une biocroûte, il est facile de négliger le minuscule écosystème qui se trouve sous leurs pieds.

« Mettez-vous à quatre pattes et jetez un œil », dit Reed. « Nous les étudions pour leur importance, mais leur beauté et leur fraîcheur méritent également d’être soulignées. »