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L'érosion des sols due aux activités humaines date de 4000 ans

Un sol dénudé et crevassé.

L'érosion causée par l'agriculture est une cause majeure de la dégradation des sols.

Photo : USFWS

Radio-Canada

L'activité humaine et l'ouverture du paysage par le défrichement ont intensifié l'érosion des sols il y a environ 4000 ans, soit bien avant l'industrialisation.

C’est la conclusion à laquelle sont arrivés des géologues européens et canadiens dont les travaux ont pour but de déterminer les changements dans l'érosion des sols au fil du temps.

Le phénomène d'érosion des sols réduit la productivité des écosystèmes et modifie les cycles des nutriments. Il a ainsi un impact important sur les sociétés humaines et sur le climat.

L’équipe du Pr Pierre Francus de l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) du Québec, et des collègues américains et européens ont enregistré les changements temporels de l'érosion des sols en analysant les dépôts sédimentaires dans plus de 600 lacs de la planète.

Le chercheur Pierre Francus dans son laboratoire.

Pierre Francus (en avant), professeur et chercheur à l’INRS dans son laboratoire au Centre Eau Terre Environnement, à Québec, avec son assistant de recherche, Arnaud De Coninck.

Photo :  INRS

Les résultats de leurs travaux montrent que l'accumulation de sédiments au fond des lacs a augmenté de façon significative à l'échelle mondiale il y a environ 4000 ans. Ils montrent aussi que les registres de pollen indiquent que le couvert forestier aurait diminué lors de la même période.

Cette datation montre ainsi que l’impact de l’humain sur l’environnement est mesurable bien avant la révolution industrielle commencée au 18e siècle.

De l’importance des sols

Les sols sont responsables de presque tous les processus biologiques à la surface terrestre.

Pendant des millénaires, l'altération et l'érosion des sols ont été principalement contrôlées par le climat et la tectonique des plaques.

Depuis les derniers millénaires cependant, les activités humaines sont devenues les principaux facteurs de cette érosion.

Les scientifiques ne savaient toutefois pas depuis quand et à quel point l'érosion des sols causée par l'humain s'est intensifiée à l'échelle mondiale.

Pour arriver à le déterminer, les chercheurs ont étudié des carottes de sédiments, provenant de 632 lacs du monde entier, qui ont été prélevées au cours des dernières décennies.

Les sédiments dits lacustres (au fond des lacs) sont considérés comme des archives naturelles qui enregistrent l'évolution passée de l'intensité de l'érosion.

La matière provenant des sols, sous forme dissoute ou solide, transite vers les milieux des lacs et s'accumule en couches sédimentaires qui se préservent au fond des lacs.

Jean-Philippe Jenny, Institut français de la recherche agronomique

À l'aide de données de datation par le carbone 14, les scientifiques ont évalué l'âge des couches de sédiments lacustres et les taux d'accumulation des sédiments.

Des échantillons de sols.

Prélèvement d'échantillons dans une carotte de sédiments pour la détermination de l'âge par des mesures du radiocarbone.

Photo : INRS/Jean-Philippe-Jenny

La vitesse de l'accumulation des sédiments a ensuite été interprétée en termes de signal d'apport de matériaux érodés depuis les bassins versants.

C'est la première fois qu'en compilant des données provenant d'un si grand nombre de lacs, nous constatons une tendance générale à l'augmentation de l'accumulation de sédiments durant l'ère Holocène (ou au cours des 10 000 dernières années).

Pierre Francus

L’apparition de l’agriculture

Les scientifiques ont examiné les fossiles de pollen prélevés dans les mêmes lacs, afin de reconstituer les changements de végétation dans chaque bassin hydrographique. L’objectif était d’identifier les causes potentielles de cette sédimentation accrue.

Nous avons réalisé l'importance des résultats lorsque nous avons constaté que l'accumulation accrue de sédiments, il y a 4000 ans, coïncidait avec une réduction du pollen des arbres, explique Jean-Philippe Jenny.

La diminution du pollen provenant des arbres reflète les changements de la couverture végétale du sol, et permet d'identifier les périodes de défrichement, par exemple suite au développement de l'agriculture et à la sédentarisation des populations, qui à leur tour sont susceptibles de mener à la dégradation et à l'érosion des sols.

Jean-Philippe Jenny

Des analyses statistiques ont aussi confirmé l'idée que la modification de la couverture du sol était le principal moteur de l'accumulation accélérée de sédiments dans les lacs à l'échelle mondiale, qui est l'indicateur de l'érosion des sols.

Cela signifie que l'utilisation des terres aurait eu un impact majeur sur les transferts de matière de surface il y a 4000 ans, lorsque la population humaine était beaucoup moins nombreuse qu'aujourd'hui, affirme Pierre Francus.

Nos écosystèmes sont extrêmement sensibles aux modifications de l'utilisation du sol.

Pierre Francus

Des réalités régionales

L’analyse des données a également permis d’établir d'autres liens. Ainsi, à l'échelle régionale, les changements dans l'accumulation de sédiments semblent corrélés aux développements socioéconomiques historiques lors du peuplement de la Terre.

Par exemple, l'augmentation de l'érosion des sols a commencé en Amérique du Nord plus tard qu'en Europe. Cette augmentation correspond probablement à l'introduction tardive des pratiques agricoles européennes sur le territoire américain à la suite de la colonisation.

Ces travaux montrent aussi que :

  • La baisse du nombre d’arbres dans les bassins versants des lacs a longtemps été le principal facteur d'érosion des sols.
  • La déforestation entraînée par l'activité humaine explique l'accélération de l'érosion des sols au cours des quatre derniers millénaires.

Ces résultats sont importants, car ils nous permettront d'obtenir à long terme des prévisions plus précises du cycle du carbone, conclut Jean-Philippe Jenny.

Le détail de ces travaux est publié dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Géologie

Science