Toujours plus grand, un nouveau méga barrage Chinois !

Lundi 5 Janvier 2026

Nous sommes ici bien loin des « bassines » ces petites retenues d’irrigation demandées par les agriculteurs français qui provoquent tant d’affrontements entre agriculteurs et mouvements écologistes. Le projet ne semble d’ailleurs pas  avoir encore été signalé par les médias français, il fait l’objet d’un article* paru dans la revue américaine Science. La Chine a commencé la construction d’un gigantesque barrage sur le canyon très profond, creusé dans sa basse vallée par le fleuve Tibétain Yarlung Tsangpo. Ce fleuve passe ensuite en Inde où il change de nom pour devenir le Brahmapoutre et se jeter dans le golfe du Bengale.

Cet  ensemble hydroélectrique aurait une puissance de 60 gigawatts (sachant qu’un EPR produit 1600 mégawatts soit 1,6 gigawatt, la production électrique de  l’installation équivaudrait à 37 EPR). Le projet consisterait à dévier une masse d’eau de 3000 m³ par seconde à travers des tunnels creusés dans la base rocheuse himalayenne pour alimenter des centrales souterraines et exploiter ainsi une chute de 2000m. L’eau serait rassemblée dans son débit entier peu avant la frontière et restituée à l’Inde. La combinaison du débit et de la hauteur de chute génèreraient 300 terawatt-heure (téra = 10¹²) annuels d’électricité soit trois fois la puissance du barrage des trois Gorges, le plus grand barrage au monde, lui-même en Chine.

Nous avons déjà abordé la question de l’effet délétère des barrages sur l’environnement. Mais ici, du fait du gigantisme du projet, a-t-on bien étudié le problème et notamment l’effet qu’il peut avoir sur les modifications du débit du fleuve Brahmapoutre, changements pouvant affecter les populations Indiennes et du Bangladesch qui vivent sur ses berges. En outre le fleuve Yarlung Tsangpo arrache sur le plateau tibétain d’énormes quantités de sédiments qui sont déposés ensuite sur la vallée du Brahmapoutre enrichissant cette plaine fortement peuplée. Il n’est pas précisé si le barrage va complètement stopper le débit du fleuve, il est dit seulement que l’eau sera déviée vers des tunnels creusés dans la roche alimentant plus bas les centrales électriques. En principe donc, les dépôts de limons fertiles ne seraient pas supprimés mais l’étendue de ces dépôts, amplifiée par les crues, va être réduite par la régulation du débit du fleuve.

Les informations sur le projet sont rares ; il est présenté comme une centrale au fil de l’eau c’est-à-dire sans retenue donc sans stockage des sédiments. Cette annonce paraît cependant quelque peu douteuse puisque le canyon serait asséché sur 200km. De plus un réservoir de taille conséquente serait prévu pour atténuer le débit du fleuve permettant une meilleure exploitation de ses capacités de production.

Ce projet, fort utile à la Chine qui a beaucoup investi dans les champs d’éoliennes et de panneaux photo voltaïques dont la production est inconstante et nécessite  des apports stables, n’a pas été établi en concertation avec L’inde ni le Bangladesh. Par ailleurs il n’y a  aucune accessibilité aux détails du projet notamment ses effets sur l’environnement ou ses limites quant aux risques climatiques ou sismiques. Ainsi naissent les sources de litiges.

 

* Rafael JP Schmitt et Brian Eiler, Science, 20 Novembre 2025, p.767           

Deux manières d'éviter la prédation : camouflage et aposématisme.

Vendredi 5 Décembre 2025

 Comment échapper aux prédateurs qui doivent, pour vivre eux-mêmes, se nourrir d’une proie ? Que peut faire la proie : fuir, se cacher, ou lutter contre l’agresseur ; chacune de ces trois options peut donner des chances de survie à la proie mais aucune ne lui donne une certitude de succès. Nous allons nous intéresser à l’une de ces options : se cacher, ou plutôt à  l’une de ses alternatives originale qui est le camouflage ou l’aposématisme. Le camouflage c’est la confusion que peut faire le prédateur entre la couleur de sa proie et celle du milieu dans lequel elle vit ; l’aposématisme est au contraire la coloration distinctive de la proie et de celle du milieu dans lequel  elle vit en alerte pour le prédateur des risques courus en cas de prédation (intoxication, morsure venimeuse etc.) ou simplement pour lui faire peur. Ces deux alternatives camouflage et aposématisme sont le fruit de la sélection naturelle favorisant la survie de la proie en présence de prédateurs ; leur efficacité n’étant pas absolue, des chercheurs* ont essayé de comprendre quel contexte écologique favorise une alternative sur l’autre nous donnerons ici leurs principales conclusions. 

L’expérimentation évaluait une prédation oiseau-papillon. Pour cela les expérimentateurs ont utilisé des cibles colorées en papier analogues à des papillons de nuit ; la couleur de camouflage de ces appâts était marron comme les troncs d’arbres sur lesquels ils seraient fixés, les couleurs testant l’effet aposématique étaient : un fond orange avec bandes noires (effet typique), et un fond vert avec bandes noires (effet atypique) ; ces deux alternatives afin de de s’assurer qu’une prédation plus importante chez la cible typique ne s’expliquait pas par sa couleur plus visible ou parce que  répandue chez les lépidoptères au sein des communautés de proies. Les cibles colorées étaient épinglées sur des troncs d’arbres avec un ver de farine « accompagnement de récompense » dont la  consommation était contrôlée car indiquant une prédation. L’expérience  a été répartie sur 21 forêts réparties sur 6 continents 720 appâts artificiels ont été fixés sur chaque site. 

Les principales conclusions de cette étude sont les suivantes :

        - La prédation n’est pas plus forte aux basses latitudes (équateur), elle n’est pas non plus réduite, à ces latitudes, face à une stratégie aposématique.

        - Dans les lieux où la prédation est intense, les risques de prédation augmentent tout le long de l’expérience, plus lentement pour les appâts aposématiques typiques (orange à bande noire), plus forte pour les couleurs atypiques (fond vert à bandes noires)  ou de camouflage (marron). C’est donc que les stratégies d’aposématisme atypique et de camouflage perdent leur efficacité. Cela suppose que les prédateurs n’ont pas eu le temps de se former à une nouvelle stratégie aposématique atypique et que la stratégie de camouflage perd son avantage à mesure que les prédateurs acquièrent de l’expérience avec la communauté de proies locales.

        - Dans les zones où les proies aux couleurs aposématique typiques sont très nombreuses, les risques de prédation sur ces cibles sont plus faibles que pour les cibles aposématiques atypiques ou de camouflage. La familiarité avec le signal d’avertissement diminue ainsi le risque de prédation par sa généralisation en contrepartie les prédateurs attaquent davantage les autres cibles par besoin de nourriture.

        - Les risques de prédation augmentent au cours de l’expérience  si les proies camouflées sont plus nombreuses. Une forte abondance de ces proies réduit l’efficacité du camouflage.

        - Un éclairage plus intense augmente la prédation pour tous les traitements.

- Les stratégies de camouflage perdent de leur efficacité une fois que les prédateurs ont appris à identifier leur proie en milieu faiblement éclairé.

En définitive l’analyse du comportement du prédateur, devant une proie « déguisée » en quelque sorte, est assez complexe. Si la prédation est intense quel que soit le déguisement les risques pour la proie augmentent lentement avec le temps, l’apprentissage du prédateur est lent à s’établir. Là où les proies sont en grand nombre, l’apprentissage du prédateur pour le déguisement est plus rapide, les risques deviennent  très vite élevés pour la proie. Enfin un fort éclairage est toujours néfaste quel que soit le déguisement.

 

*Iliana Medina et al. Science 25 septembre 2025, pp. 1336-1340  

Les détritus sources de nutriments.

 Mercredi 5 Novembre 2025

 

Une plante pour vivre et se développer reçoit par la photosynthèse de l’énergie mais aussi du carbone, de l’hydrogène, et de l’oxygène. Il prend au sol par ses racines, l’eau et dissous dans l’eau, les nutriments : l’azote (sous forme d’ions ammonium (NH₄⁺) ou d’ions nitrate (NO₃^-), le phosphore sous forme d’ions phosphates (PO₄^3-), le potassium (K), le calcium (Ca), le magnésium (Mg), le soufre (S), le Fe (Fe) et le Clore (Cl) sous la forme de leurs ions élémentaires. Comment ces nutriments apparaissent dans les sols, ce point est important car il détermine pourquoi un sol est fertile ou pauvre.

Le sol, matériel poreux qui recouvre une roche mère inaltérée, est un ensemble très complexe ; on y trouve des fragments plus ou moins gros de la roche mère (sables par exemple),  des fragments issus de son altération chimique, des racines vivantes,   des fragments de matière organique issus de la dégradation des plantes, des micro-organismes, des macroorganismes tels que des vers, des larves, des arthropodes, des champignons, enfin de l’air et de l’eau.

Une grande partie des nutriments présents dans un sol résulte de l’altération chimique de la roche mère. Dans le cas par exemple d’une roche mère granitique, ses trois composants : le quartz, le mica, le feldspath, sont en fait des oxydes complexes (notamment de calcium, de magnésium de potassium et de sodium), qui en présence d’eau de percolation acide (contenant l’ion H⁺) sont libérés dans cette même eau sous forme de nutriments. Les autres oxydes (Al et Si) insolubles forment des particules d’argiles. La roche mère ne fournit pas tous les nutriments, l’azote, le phosphore, le soufre y sont peu ou pas représentés ; une source indispensable provient de la dégradation des détritus.

A la surface d’un sol naturel on trouve une couche de détritus constituée de feuilles mortes, brindilles, arbres morts, etc. Cette litière est un réservoir de micronutriments et de composés organiques qui vont être dégradés et transformés par la faune souterraine et les champignons. Au-dessous de la litière se trouve une couche d’humus constituée de particules végétales provenant de la décomposition de la litière. Sa formation est le résultat de la consommation des feuilles mortes par des détritivores (vers de terre par  ex.), d’une décomposition plus avancée de leur cellulose et de leur lignine par les champignons du sol, enfin une minéralisation du phosphore, de l’azote et du soufre par les bactéries.

La richesse d’un sol naturel en nutriments dépend donc essentiellement des apports provenant de l’altération de sa roche mère et de la minéralisation de sa litière. Ces nutriments solubles vont être lessivés par les eaux qui s’infiltrent dans le sol et risquent d’être rapidement indisponibles au niveau des racines ; la présence dans le sol d’argile et de micelles argileuses capables de fixer ces ions nutritifs et de les échanger avec les racines est fondamentale pour maintenir une fourniture régulière de nutriments aux plantes.    

Les Hominines en Afrique du Sud

Dimanche 5 Octobre 2025

Il y a 2 millions d’années où se situent les découvertes anthropoïdes faisant l’objet de cette étude, le sous ordre des Hominoïdes ou singes primates sans queue apparu il y a 25 millions d’années avait bien évolué. De ce groupe avait émergé la famille des Hominidae (17 millions d’années) en divergence avec les Hylobatidae (gibbons), puis la sous famille des Homininae (13 millions d’années) en divergence avec les Ponginae (Orang outan), la tribu des Hominini  (8 millions d’année) en divergence avec les Gorillini (Gorilles), enfin la sous tribu des Hominina ou Hominines (6 millions d’années) en divergence avec les Panina (Chimpanzés). Ces Hominines ont pour caractère principal la bipédie, ils comprennent plusieurs genres dont le plus important est le genre Homo qui donnera bien plus tard Homo sapiens.

Après ce rappel de la phylogénie qui retrace l’origine de l’espèce humaine, nous nous arrêtons donc il y a 2 millions d’années en Afrique du Sud dans la zone dite « le berceau de  l’humanité ». Ce site de 470 km² (proche de Johannesburg) a été retenu par l’UNESCO comme héritage mondial de l’humanité car il recèle la plus grande concentration de restes humains Hominines.

L’article d’une Journaliste Scientifique* dont nous résumerons ici l’essentiel, attire l’attention sur la richesse de ce site et des questions qu’il pose.

Il commence par les découvertes de José Braga (anthropologue Professeur à l’Université Paul Sabatier de Toulouse) et de son équipe qui en 2014 découvrent dans  une excavation dolomitique remplie de sédiments de la région de Kromdraai ville incluse dans « le berceau de l’Humanité », une mâchoire datée de 2 millions d’années appartenant à notre genre Homo (Homo erectus) ; l’année suivante  il découvre les restes très proches dans la fouille et datés de 2 millions d’années, de mâchoires de deux enfants :  l’une du genre Homo, l’autre du genre Paranthropus plus ancien (Hominine grimpeur) ; Enfin en 2019 il mettra à nu, quelques mètres plus loin un crane du genre Australopithecus.

Ce sont donc trois genres d’Hominines y compris un de nos ancêtres direct qui ont coexisté il y a deux millions d’années environ.

De nouvelles découvertes, ainsi qu’un réexamen des découvertes anciennes ont montré qu’une demi-douzaine de divers Hominines vivaient en même temps, il y a deux millions d’années, dans la zone dite « Le Berceau de l’Humanité ».

Ces trois genres d’hominines marchait debout, étaient de petite taille, avaient vraisemblablement le corps recouvert de poils et un petit cerveau. Ils vivaient dans une zone forestière bordant une rivière. Les femelles étaient de petite taille suggérant une structure sociale dans laquelle quelques mâles accompagnaient un groupe de femelles et leurs enfants.

Cependant Paranthropus avait une tête robuste avec des crêtes d’attache des muscles de la mâchoire très développés comparé à Homo dont les mâchoires et les dents étaient plus petites et la face plus aplatie. Quant au genre Australopithecus d’Afrique du Sud il ressemble à Lucie premier Australopithèque découvert en Afrique de l’Est, il grimpait aux arbres et pouvait avoir utilisé des outils.

La coexistence vraisemblable sur un même lieu de ces trois espèces questionne, y avait-il dans leur comportement quelque chose qui le permettait ? Y avait-il entr’eux antagonisme ou indifférence ? Il n’y a pas de réponse précise à ces questions. Etant donné les différences dans leur anatomie faciale, plusieurs chercheurs ont pensé que ce qui les séparait résidait dans leur nourriture. Paranthropus avec ses fortes mâchoires et grosses dents mangeait des aliments végétaux durs (noix, racines, feuilles d’arbres) ; Homo avec ses petites dents mangeait une  nourriture plus mole et de la viande. Australopithecus était omnivore (fruits, feuilles et peut-être quelques petits animaux). Enfin comment se fait-il que l’un de ces trois genres, le nôtre : Homo, ait survécu alors que les autres ont disparu ? Dans « le Berceau de l’Humanité » 30 à 40% des fossiles sont des enfants de Paranthropus, il est bien moins nombreux pour le genre Homo. Selon José Braga, « Les premiers Homo ne se seraient pas seulement adaptés au milieu physique, ils auraient créé une niche sociale et développementale qui a permis la survie et le développement de plus de descendants ».

 

*Ann Gibbons Science 24 Juin 2025, pp.332-335.        

Comment la photosynthèse est affectée par la chaleur.

Mardi 5 Août 2025

 

La revue Science consacre une édition spéciale au comportement des plantes face au réchauffement climatique ; nous avons choisi de résumer l’un des articles* de cette édition pour rappeler les  effets de la chaleur sur la photosynthèse, processus fondamental dans le monde vivant car il transforme, dans les chloroplastes des plantes, l’énergie solaire en composés biochimique énergétiques : les sucres, qui vont être utilisés comme source d’énergie par tous les métabolismes des êtres vivants.

Cet article examine uniquement le comportement des  plantes utilisées en culture : plantes en C₃ les plus nombreuses dont la première molécule issue de l’assimilation du CO₂ par la photosynthèse est le phospho-glycerate à 3 atomes de carbone et les plantes en C₄ plus rares (maïs, millet, sorgho, canne à sucre) dont la première molécule issue de l’assimilation du CO₂ est l’acide oxalo-acetique à 4 atomes de carbones.

L’activité photosynthétique est d’abord croissante lorsque la température augmente jusqu’à atteindre un optimum qui est de 25°C pour les plantes en C₃ et de 35°C pour les plantes en C₄ ; au-delà de ces optima, la photosynthèse baisse fortement jusqu’à disparaître vers 45°C. En plein soleil, l’énergie absorbée par la chlorophylle pour la photosynthèse est en excès ; cet excès doit-être dissipé pour limiter l’échauffement des feuilles. Trois phénomènes physiques limitent ce réchauffement : l’évaporation de  l’eau, la convection et la radiation. Si ces phénomènes sont insuffisants, la température de la feuille augmente et peut aboutir à la destruction de cellules et même de la feuille. Ce stress hydrique est exacerbé, nous allons le voir, par la sècheresse.

L’eau disponible au niveau de la feuille est celle de l’évapotranspiration de la plante. Si l’eau est présente dans le sol, les racines absorbent cette eau qui remonte jusqu’aux feuilles et, par les vaisseaux du bois, elle s’évapore au niveau des stomates si ceux-ci sont ouverts. Notons déjà que sur un sol sec il n’y aura pas d’eau disponible au niveau des stomates et l’arbre ne pourra pas l’utiliser pour se refroidir. Dans le cas où le sol a des réserves d’eau, l’ouverture des stomates libérant l’évapotranspiration est dépendante du déficit de pression de vapeur d’eau de l’air  (différence entre la pression de la vapeur d’eau à saturation et la pression de vapeur d’eau de l’air du moment) ce déficit s’accroit exponentiellement  avec la température, de sorte que les stomates se referment pour que la plante ne se déshydrate, privant ainsi la photosynthèse d’une protection contre la chaleur.

Les pertes de chaleur par convection évitent une stratification des couches d’air ; l’air chaud étant plus léger que l’air froid va s’élever et être remplacé par de l’air plus froid ce qui maintient la température ambiante des feuilles mais ne les refroidit pas. Le phénomène de dissipation d’énergie par rayonnement est plus intéressant à analyser car certaines plantes ont acquis, par la sélection naturelle, des propriétés qui accroissent la réflectivité des feuilles : feuilles recouvertes d’une épaisse couche de cire, feuille recouvertes de poils et quantité plus faible de chlorophylle présentes dans les feuilles. L’angle d’attache des feuilles sur les rameaux peut réduire l’interception du rayonnement solaire. A midi, lorsque le soleil est haut, les  feuilles érigées interceptent moins les radiations que si elles étaient horizontales. Ceci est valable pour l’ensemble de la canopée, si un arbre a un port érigé, il intercepte moins les radiations que si son port est étalé. Le parahéliotropisme est la propriété de certaines plantes dont les feuilles changent d’orientation avec la direction du rayonnement solaire.

Enfin au niveau moléculaire l’augmentation de la température va agir sur la Rubisco (Ribulose-1-5-biphosphate carboxylase/oxygénase) enzyme qui chez les plantes en C₃ catalyse la fixation du CO₂ sur le ribulose-1-5- biphosphate pour donner du phospho-glycerate (voir plus haut). Celle-ci bifonctionelle, exerce alors son activité d’oxygénase et fixe le dioxygène sur le carbone c’est son activité photo-respiratoire. Cette activité prend le pas sur l’activité photosynthétique chez les plantes en C₃ lorsque la température augmente ce qui explique leur moindre production photosynthétique à température élevée que les plantes en C₄.

En définitive, lorsque la température augmente au-delà de leur seuil optimum d’efficacité photosynthétique, les plantes perdent peu à peu leur capacité à nous fournir de la vapeur d’eau, de l’oxygène et à fixer le CO₂.

 

*Carl J. Bernacchi et al. Science 12 juin 2025, pp1153-1159. 

Biodiversité dans un isolat.

Jeudi 3 Juillet 2025

Un isolat est un territoire naturel séparé du domaine naturel global par un espace qui constitue une rupture aux échanges biologiques entre les deux territoires. Le modèle le plus simple est l’ile, mais un parc dans la ville est aussi un isolat tout comme une parcelle abandonnée a son état naturel dans un vaste espace agricole. Que deviennent les populations qui y vivent, en quoi diffèrent-elles du domaine naturel global ?  C’est ce dont nous allons parler dans ce billet.

La diversité spécifique (le nombre d’espèces) se réalimente par l’immigration provenant du domaine naturel global, elle dépendra donc de la distance qui sépare l’isolat de ce dernier. Si cette distance est très grande, les espèces végétales qui se déplacent peu ou qui ont un faible taux de dispersion de leurs graines ou de leurs spores ne pourront rejoindre l’isolat, il en sera de même pour les espèces animales à faible rayon de déplacement. Un autre facteur qui influencera la diversité spécifique est la taille de l’isolat. Plus il est grand, plus les niches d’hébergement y seront nombreuses et donc plus la capacité d’accueil des immigrants sera importante. Sa richesse alimentaire (richesse du sol, disponibilité en eau), sa position climatique (zone tropicale humide) vont aussi favoriser les possibilités d’accueil et donc la biodiversité.

Nous avons vu ce qui pouvait être favorable au maintien de la diversité spécifique, voyons maintenant ce qui va contribuer à l’élimination d’espèces présentes dans l’isolat. D’une manière générale c’est le contraire de ce qui y est favorable à leur maintien : éloignement de l’isolat du domaine naturel, sa petite taille, ses faibles ressources alimentaires, sa position climatique défavorable (aridité du climat par exemple). A cela s’ajoute d’autres contraintes, de nature biologique elles, et qui, dans le temps, peuvent conduire à la disparition d’espèces. Ainsi celles non renouvelées par l’immigration et dont l’effectif est faible vont perdre par consanguinité leur variabilité génétique et leur vigueur puis disparaître. La concurrence alimentaire entre espèces peut-être fatale à celles qui sont les plus faibles ; enfin la prédation peut aboutir aussi à leur disparition lorsque le prédateur est en surnombre.

Comment évolue le nombre d’espèces présentes sur l’isolat ? 

Disons d’abord que ce nombre est nécessairement inférieur à celui du domaine naturel global car la distance va être un obstacle infranchissable pour certaines d’entre elles. Pour celles qui peuvent rejoindre l’isolat, à mesure qu’elles y occupent leur place, il n’y a plus de capacités d’accueil, l’immigration en provenance du milieu naturel global diminue peu à peu au cours du temps.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                        D’un autre côté, à mesure que l’isolat se sature, le nombre d’espèces qui disparait augmente. En définitive si l’on trace sur un même graphique la courbe de variation de l’immigration annuelle en fonction du nombre d’espèces présentes sur l’isolat (courbe décroissante) et celle de la mortalité annuelle elle aussi en fonction du nombre d’espèces présentes (courbe croissante), les deux courbes se coupent au point d’équilibre où la mortalité des espèces présentes est égale à leur remplacement par immigration. Ce point d’équilibre est spécifique à chaque isolat.                     

L'agriculture conventionnelle et l'agriculture biologique sont-elles différentes en ce qui concerne la dégradation des sols ?

 Jeudi 5 Juin 2025

Des Chercheurs Hollandais* ont comparé les effets sur les sols d’une culture conventionnelle et d’une culture biologique (organique) avec comme hypothèse de travail : l’agriculture biologique est moins néfaste à la multifonctionnalité des sols que l’agriculture conventionnelle. Mais que se passe-t-il dans les deux cas, si on accroît l’intensité des pratiques agricoles pour augmenter les rendements par exemple ?

L’étude a été réalisée à partir d’observations et de mesures réalisées sur 53 fermes Hollandaises soit en culture conventionnelle soit en culture biologique et sur deux types de sols argileux ou sableux. Les auteurs définissent une culture biologique lorsque les apports de fertilisants et le contrôle des parasites sont d’origine naturelle et non issus de produits  synthétiques.

La multifonctionnalité des sols est une notion complexe à appréhender, les deux déterminants les plus importants pour la définir sont :

   - la capacité de rétention de l’eau (lorsqu’elle diminue, le sol devient sensible à la sècheresse, il est moins efficace pour le cycle de la nutrition des plantes, il y a perte d’éléments nutritifs et donc pollution des eaux) ;

   - la perte de la teneur en matière organique des sols et de sa biodiversité (richesse microbienne, vers de terre, nématodes etc.).

Dans l’analyse, cette multifonctionnalité a été représentée par un index intégrant des indicateurs de fonction du sol tels que le cycle des nutriments, la décomposition, les réserves selon la structure du sol, le contrôle des parasites, et la régulation de l’eau.

L’intensité des pratiques agricoles intègre, dans un autre index, des informations obtenues auprès des fermiers sur les apports de matière organique, la fréquence des labours, la rotation des cultures.

Pour chaque ferme, soit en culture conventionnelle soit en culture biologique, les auteurs vont disposer d’un index mesurant la multifonctionnalité de leur sol et d’un index mesurant l’intensité des pratiques culturales. Une analyse statistique va permettre de comparer ces index selon les types de cultures et les types de sols et leur effet l’un sur l’autre dans tous les cas.

Les principaux résultats de l’étude sont les suivants :

        - L’index d’intensité des pratiques culturales est en moyenne toujours plus faible en culture biologique qu’en culture conventionnelle que ce soit pour les fermes en sol sableux ou en sol argileux. Ce qui signifie que les pratiques agricoles biologiques sont moins agressives.

        - L’index qui caractérise la multifonctionnalité des sols ne peut être prédit ni par le mode de culture (bio ou conventionnelle)  ni par le type de sol (sableux ou argileux).

        - Si maintenant on trace la droite de régression entre les scores d’intensité des pratiques culturales de chaque ferme et celui de la multifonctionnalité de leur sol, on s’aperçoit que cette droite a une pente négative, autrement dit la multifonctionnalité des sols diminue dès que les scores d’intensité augmentent quels que soient les sols et les modes de culture (biologique ou conventionnelle).

En résumé, ce qui affecte le plus la multifonctionnalité des sols en agriculture, ce n’est pas le type de culture (biologique  ou conventionnelle) qui est appliquée, c’est surtout la pratique culturale intense qui est défavorable.

 

* Sophie Q. Van Rijssel et al. Science, 25 avril 2025, N° 6745, pp406-411

Stockage du carbone terrestre.

Lundi 5 Mai 2025

 

Le carbone total émis par différentes sources terrestres (émissions d’origines humaines ou géologiques) se répartit dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone CO₂ qui  contribue majoritairement à l’effet de serre. Dans les mers il est constitutif de la biomasse vivante ou morte  mais il est aussi dissout dans l’eau sous forme d’acide carbonique H₂CO₃ qui est une forme importante de stockage du CO₂ ; enfin à la surface de la terre il est stocké sous différentes formes : biomasse vivante ou morte et carbone organique sédimentaire. Connaissant la quantité totale de C émis, celle qui va dans l’atmosphère, celle qui va dans les océans, on obtient par soustraction la quantité de C retenue à la surface de la terre.

Des chercheurs* se sont intéressés à ce carbone terrestre et à l’importance de sa répartition sous ses différentes formes. Nous résumons ici les principales observations de leur étude.

Le stockage terrestre du carbone représente 30% des émissions de CO2 issues de l’activité humaine. Il est en augmentation. On attribuait jusqu’ici essentiellement cette augmentation à une activation de la photosynthèse du fait d’une atmosphère plus riche en CO₂ (effet de fertilisation) et donc à un stockage majoritaire dans la biomasse végétale (notamment dans les forêts). Si l’augmentation de la photosynthèse est bien la source des stocks croissants de carbone terrestre, pour les auteurs de l’étude, il n’est pas évident que le gain additionnel du stockage terrestre se fasse essentiellement dans la masse végétale vivante ; quelle peut-être la part retenue par la masse végétale morte ? Pour cela, utilisant une synthèse de bases de données sur le sujet, ils ont pu comparer les changements globaux des stocks de carbone terrestres représentés par la biomasse vivante (forêts notamment) et morte.  

Leur synthèse s’étend de 1992 à 2019 ; au cours de cette période  le stockage terrestre s'est accru de 35 +ou- 14 gigatonnes de C alors que la biomasse vivante n’a seulement changé que de 1 +ou- 7 gigatonnes. Ceci est en désaccord avec les modèles habituels qui affectent majoritairement le stockage à la matière vivante. Le stockage serait en réalité majoritaire sous forme de matière biologique morte ; celle-ci inclurait le carbone organique du sol, les litières des sous-bois, le bois mort mais, pour les auteurs de l’étude, le mécanisme principal de l’accumulation du carbone est lié à l’enfouissement du carbone organique dans des environnements anaérobies comme dans le fond des lacs naturels ou artificiels, dans les tourbières ou les zones marécageuses. En outre, les activités humaines comme le bûcheronnage, la construction de barrages, pourraient jouer un rôle important dans les enfouissements observés. Ce stockage sous forme de matière biologique morte serait moins vulnérable aux incendies et à la sècheresse, évènements dont la fréquence s’accroit avec le réchauffement climatique.

 

*Y.M. Bar-On et al. Science, 21 mars 2025, N°6740, pp.1291-1295.         

L'organisation de la nature.

 Samedi 5 Avril 2025

 

Promenons-nous dans un bois humide de nos régions tempérées, et regardons le monde vivant qui nous entoure. Si nous prenons le temps de l’observer, la première chose qui peut nous frapper c’est la diversité des espèces présentes. Au sol dans les clairières, des plantes herbacées ; dans le sous-bois, plusieurs strates végétales qui profitent du peu de lumière filtrante : buissons, arbustes, lianes et enfin coiffant tout cela les arbres dont la canopée bénéficie du plein ensoleillement. Mais ce n’est pas tout vous pourrez voir encore des lichens sur les troncs ou suspendus aux branches, des champignons qui se sont développés sur des arbres morts etc. voilà pour les espèces ne pouvant se déplacer, essentiellement des végétaux ou des champignons  (il faudrait y ajouter les micro-organismes, les plus nombreux, mais nous ne les voyons pas). Passons maintenant aux espèces animales ; vous rencontrerez des papillons, des fourmis, des araignées et si vous avez de la chance vous pourrez voir des écureuils, des chevreuils, des renards etc. Comment cette diversité extraordinaire s’est-elle mise en place ? La première réponse à cette question a été donnée par Charles Darwin : la sélection naturelle, sur des temps infiniment grands, a complexifié le monde vivant en ne retenant que  les individus les mieux adaptés aux conditions locales. Pour Darwin cette adaptation se transmettait aux descendances et était donc héréditaire. Mais  ignorant tout de l’hérédité des caractères (découverte un peu plus tard par Gregor Mendel) et de l’origine de la variabilité, sa théorie restait incomplète.  Elle a été affermie par H. de Vries qui a découvert la mutagenèse susceptible d’alimenter la variabilité et un peu plus tard,  lors de la synthèse moderne, notamment par les travaux de R. A. Fisher qui ont montré que l’hérédité, pressentie par Darwin, ne pouvait être que particulaire et donc mendélienne.

Cette diversité des espèces que nous observons dans la forêt n’est pas anarchique. Si nous étions des botanistes nous saurions regrouper certaines espèces végétales en genres, familles etc. qui témoignent de leur proximité génétique et en définitive évolutive. Leur conformation est une autre manière de les regrouper : les ailes des oiseaux leur permettent de se déplacer dans l’air, les végétaux ont des racines qui les fixent au sol et leur permettent d’y puiser l’eau et les micronutriments. D’autre part si l’on comparait une forêt tempérée humide à une forêt méditerranéenne ou tropicale on ne retrouverait plus les mêmes espèces, et sur un sol calcaire  elles seraient différentes de celles d’un sol acide ; le climat et le sol sont donc susceptibles de regrouper les espèces selon leurs aptitudes. Mais ce qui est le plus important dans la forêt tempérée humide que nous visitons c’est que toutes les espèces que nous rencontrons dans notre promenade forment une association naturelle, un écosystème. Dans un écosystème il y a des interactions trophiques, les espèces sont intégrées dans une chaîne alimentaire. Les végétaux, seuls capables de transformer l’énergie solaire en énergie chimique : les sucres, et de créer les structures végétales, avec les micronutriments puisés dans l'eau du sol par leur racines, sont à la base de l’alimentation des herbivores : insectes, ruminants. Ces derniers sont mangés à leur tour par les carnivores  enfin des carnivores peuvent être mangés par d’autres carnivores. L’animal qui n’a plus d’ennemis est au sommet de la chaine. Notons que si l’on s’intéresse aux nombre d’individus à chaque niveau, les plus nombreux (les plantes) sont à la base et, en s’élevant, les niveaux s’appauvrissent jusqu’au sommet  comme si les ressources alimentaires diminuaient à mesure que l’on s’élève dans cette pyramide.

L’écosystème est décrit maintenant comme un flux d’énergie issu de l’énergie solaire captée par la photosynthèse des plantes et transformé en énergie chimique (les sucres) qui vont permettre la transformation des nutriments en structures complexes : les êtres vivants. Ainsi notre forêt, qui paraît si désordonnée, est en fait un ensemble structuré indispensable au maintien de la vie.   

Electrolyse de l'eau.

 

Mercredi 5 Mars 2025

On fonde beaucoup d’espoir sur l’hydrogène (H₂) en tant que nouveau carburant, mais comment l’obtenir d’une manière verte c’est-à-dire en évitant une émission du gaz à effet de serre le CO₂ ? En effet l’hydrogène qui sert à la fabrication des engrais azotés s’obtient maintenant par vapocraquage du méthane c’est-à-dire par chauffage de ce gaz en présence de vapeur d’eau selon la formule chimique :

CH₄+2H₂O -> CO₂+ 4H₂

Cette réaction bien que détruisant un gaz à effet de serre : le méthane, en  libère un autre le dioxyde de carbone CO_2. Elle donne ce que l’on appelle de l’hydrogène gris, très bon marché, mais dont la production émet d’énormes quantités de CO2. Pour obtenir de l’hydrogène vert il faut revenir à la très ancienne technique d’électrolyse de l’eau par un courant électrique issu d’énergie renouvelable ou nucléaire.

L’électrolyse consiste à couvrir d’eau les électrodes d’une cuve électrolytique réunies à une source d’électricité. Lorsque les électrodes sont alimentées, il se dégage à la cathode de l’hydrogène H₂ et à l’anode de l’oxygène O_2, gaz issus de la rupture de la molécule d’eau selon la formule simplifiée :

2 H₂O -> 2H₂ +O₂

(Notons au passage que cette réaction est réversible et que si l’on fait passer un courant d’hydrogène à la cathode et un courant d’oxygène à l’anode, il se créera un courant électrique dans le circuit qui réunit les deux électrodes et de l’eau par l’association des deux gaz : c’est une pile à combustible).

Pour obtenir de l’hydrogène vert il ne faut pas que le courant électrique d’alimentation soit issu d’une énergie fossile. Il se pose enfin le problème de la rareté et de la cherté du métal des électrodes : le platine, qui peut devenir un obstacle à l’expansion de l’électrolyse.

Selon la revue Science* de nouveaux types d’électrolyseurs sont en cours de mise au point pour palier la rareté du platine constituant des électrodes.

Le plus avancé est l’AWE (Alkaline Water Electrolyser ou électrolyseur d’eau alcaline). Il fonctionne un peu comme une batterie ; deux électrodes en nickel ou acier inoxydable séparées par une membrane poreuse sont immergées dans de l’eau contenant un électrolyte (soude par exemple) qui favorise le mouvement des ions. La cathode chargée négativement par le courant d’alimentation, partage la molécule d’eau en protons H⁺ qui se recombinent pour donner de l’hydrogène et en ions hydroxyde OH^- qui traversent la membrane et vont vers l’anode chargée positivement où ils se recombinent pour donner de l’oxygène et un peu d’eau. La membrane ralentit et évite le mélange explosif oxygène-hydrogène. Cette technique est au point, elle utilise des électrodes peu coûteuses, mais elle fonctionne mal en courant alternatif.

Dans l’électrolyseur PME (Proton Exchange Membrane ou membrane échangeuse de protons), l’action est inversée ; elle commence à l’anode qui tire les électrons des molécules d’eau et partage celles-ci en protons H⁺ et molécules d’oxygène O₂. Les protons traversent la membrane pour rejoindre la cathode qui leur fournit les électrons qu’ils avaient perdus reconstituant ainsi la molécule d’hydrogène H₂. Dans ce dispositif la membrane est un polymère solide formé de molécules qui transfèrent les protons de l’une à l’autre. Le système PME est plus efficace que l’AWE, il fonctionne mieux avec des courants alternatifs et puissants et donc la taille des électrolyseurs est plus petite. Cependant il utilise, pour ses électrodes, un catalyseur rare et coûteux l’Iridium car les protons forment des points hautement acides qui dégradent les catalyseurs conventionnels, enfin la membrane est constituée de substances polyfluoroalkylées ou encore PFAS (considérées comme des polluants éternels) et interdites dans certains pays.

Le dernier dispositif, le plus récent, AEM (Anion Exchange Membrane ou membrane échangeuse d’anions), combine les avantages des deux systèmes précédents ; les ions hydroxydes OH^- qui se forment à la cathode traversent une membrane solide et se recombinent à l’anode pour former l’oxygène, les protons reçoivent des électrons à la cathode pour former de l’hydrogène. Ce modèle ne demande ni électrodes constituées d’un  catalyseur rare (Iridium, platine) ni d’une membrane solide en PFAS. Ses défauts sont une membrane qui se dégrade rapidement et la non acceptation de courants alternatifs.

En définitive la technique de production d’hydrogène par électrolyse a beaucoup progressé mais elle ne peut encore se substituer au vapocraquage du méthane. Il faudrait pour cela que le prix du kilowatt électrique soit 10 fois moins cher et augmenter considérablement la production d’électricité renouvelable. On est loin encore de la substitution des carburants fossiles par un carburant vert : l’hydrogène.

* R.F. Service, Science, 24 janvier 2025, N°6732, pp.354-357