QUATRE ACTEURS, PLUSIEURS MÉCANISMES

Le sol est le siège de plusieurs mécanismes qui contribuent à la stabilisation de la matière organique, dont le carbone, à différentes échelles de temps. Quatre acteurs clés interviennent dans ces processus : les litières végétales (feuilles, plantes et racines mortes), les microorganismes libres, dits « saprotrophes », c’est-à-dire qui dépendent exclusivement de la matière organique morte pour leur nutrition, les champignons mycorhiziens, qui vivent en symbiose avec les racines de plantes, et les animaux détritivores du sol (vers de terre, cloportes, collemboles, millepattes), qui se nourrissent des déchets végétaux.

Les litières végétales sont peu à peu lessivées et consommées par les microorganismes, qui les transforment ainsi en partie en biomasse microbienne. Les microorganismes adhèrent souvent aux particules minérales du sol (feuillets d’argile). À leur mort, la nécromasse microbienne s’associe à ces particules, ce qui la stabilise à long terme. Le même processus se produit avec les exsudats racinaires, des composés carbonés que libèrent les plantes à l’extrémité de leurs racines et que consomment aussi les microorganismes.

Les litières végétales ne sont pas uniquement dégradées par les microorganismes. Les animaux détritivores du sol, en particulier, s’en nourrissent, en assimilent une partie et rejettent le reste sous forme de fèces. Les fèces et les nervures non consommées sont alors plus exposées aux microorganismes, ce qui favorise leur lessivage et leur dégradation. Cette formation de fragments pourrait jouer un rôle important dans celles de matière organique associée aux minéraux (stabilisation à long terme) et de matière organique particulaire (stabilisation à moyen terme), mais l’importance de ce processus reste à étudier.

Les champignons mycorhiziens, quant à eux, contribuent à stabiliser la matière organique en produisant des molécules récalcitrantes qui s’accumulent, et en limitant la quantité de matière organique consommée par les microorganismes libres.

Champignons saprotrophes

Lessivats

1. Les litières

Les plantes sont la source principale de matière organique dans le sol. Une partie du carbone fixé par la photosynthèse retournera dans l’atmosphère sous la forme de CO2, une partie persistera dans le sol via différents mécanismes.

2.

Les microorganismes saprotrophes

Ces microorganismes libres (principalement des bactéries et des champignons non symbiotiques) se nourrissent de matière organique morte – les litières et leurs lessivats, les exsudats des plantes – et participent à sa stabilisation lorsqu’ils meurent.

Exsudats

3. Les champignons mycorhiziens

Certains champignons mycorhiziens favorisent la séquestration de carbone organique dans le sol.

4.

Les animaux détritivores

Les animaux détritivores se nourrissent de matière organique morte, notamment des litières, qu’ils transforment chimiquement et physiquement en produisant des crottes.

Stockage Du Carbone Dans Le Sol Et Dur E

Trois principaux mécanismes de stabilisation de la matière organique opèrent à différentes échelles de temps.

Temps court (années, décennie)

Les composés difficilement dégradables (tannins, lignine) s’accumulent.

Lignine

Temps moyen (décennies, siècle)

Des agrégats protègent la matière organique de la dégradation par des microorganismes décomposeurs.

Temps long (siècles, millénaire)

L’association de petites molécules organiques avec des argiles les protège de la dégradation par des microorganismes décomposeurs.

Argile

Molécules organiques

L’ESSENTIEL

> Les métamatériaux modifient la propagation des ondes lumineuses, acoustiques ou sismiques. Ils rendent furtifs de petits objets en leur apposant une « cape d’invisibilité », dans certains domaines limités de longueur d’onde.

> Ces matériaux nanostructurés brisent localement des symétries. Certains guident la lumière au-delà des limites imposées par la diffraction. D’autres propagent les ondes dans une direction choisie. Il devient possible de créer ainsi un son unidirectionnel, voire de le guider le long d’un chemin complexe.

> Les métamatériaux ouvrent la voie à de nombreuses applications nouvelles : rendre le graphène supraconducteur, développer des matériaux absorbant l’énergie solaire en minimisant les pertes thermiques, etc.

ANDREA ALÙ physicien et ingénieur, il dirige l’Initiative photonique du Centre de recherche des sciences avancées, à la City University de New York.