Sans eau pas de vie. Sous différentes formes et états, l’eau est indispensable et à l’émergence et au maintien de la vie et compose l’essentiel des êtres vivants. J’ai rédigé ce texte pour préparer une intervention sur le thème de l’eau du réseau permaculture Rwanda. Ses chapitres composent un état de l’art des connaissances actuelles sur les cycles de l’eau. Les résultats des recherches les plus récentes confirment un savoir ancien, mais trop souvent oublié les relations entre l’eau, les plantes et la vie du sol sont non seulement étroites, mais consubstantielles. Ils démontrent également la justesse d’un proverbe africain qui énonce La différence entre le désert et jardin ce n’est pas l’eau, c’est l’Homme ». L’humain a créé et continue de générer la majorité des déserts par sa maladresse, son ignorance et son hubris. Mais, la bonne nouvelle est que si l’humain a pu faire une partie de la terre un enfer déserté par l’eau, de nombreuses expériences montrent qu’il peut aussi contribuer à en faire un Éden en apprenant à cultiver l’eau. L’eau, la vie et aussi la mort se cultivent, à nous choisir. Cultiver l’eau pour restaurer les sols et le climat Il nous faut apprendre à récolter le soleil et cultiver l’eau. La Vie est Belle » Hervé Coves Sommaire Émergence du concept de cycle de l’eau Représentations actuelles des cycles de l’eau L’arbre, les forêts et les pluies Le phénomène de pompe biotique » Rios voadores les rivières volantes Réévaluer le rôle des plantes dans la compréhension des cycles de l’eau Cycle hydrologique complet et demi-cycle hydrologique Voies méconnues du cycle de l’eau Voie de la condensation Voie de la photosynthèse Voie racinaire L’eau se cultive Faire du sol une éponge La propriété d’un sol vivant est de retenir l’eau sans perdre sa structure L’eau crée la vie et circule avec la vie Les arbres assurent le lien entre surface du sol et eaux souterraines Les sols nus sont exposés à l’érosion hydrique Sans eau pas de plantes Sans plantes pas d’eau Quand arroser et fertiliser affaibli les plantes L’irrigation par l’eau des nappes phréatiques n’est pas la solution Les problématiques du manque et de l’excès d’eau doivent être traitées conjointement L’eau est-elle la grande oubliée de l’analyse du changement climatique et de ses effets ? Impacts des modes d’occupation et de gestion des sols sur le réchauffement climatique » Changer de paradigme Planète verte » versus planète désertique » La différence entre désert et jardin ce n’est pas l’eau, c’est l’Homme Émergence du concept de cycle de l’eau Les premières réflexions chinoises sur le cycle de l’eau remontent au IXe avant l’ère chrétienne. Le Livre des Odes » composé entre le IXe et le Ve siècle avant mentionne que la pluie et la neige sont interchangeables et deviennent du grésil par une première condensation rapide ». Le concept dynamique du cycle hydrologique a été reconnu pour la première fois vers la fin du IVe siècle avant l’ère chrétienne. À cette période Fan Li 536-448 BC écrivait le vent est le chi force mobile du ciel, et la pluie est le chi du sol. Le vent souffle selon la période de l’année et la pluie tombe à cause du vent. On peut dire que le chi du ciel se déplace vers le bas tandis que le chi du sol se déplace vers le haut. », puis Chuang Tzu c. 300-400 av. JC argumente N’est-ce pas les nuages qui s’agrègent qui forment la pluie et la pluie qui s’évapore qui forme les nuages ? ». Environ deux cents ans plus tard, le Traité apocryphe sur la carte des rivières » d’un auteur anonyme mentionne que l’eau sur les montagnes s’évapore pour devenir des nuages », et Shen Hsu définit les nuages comme l’humidité évaporée des marais et des lacs ». Chuang Tzu méditant devant une chute d’eau Entre le VIIe et le le Ier siècle av. la littérature grecque relative aux composantes du cycle de l’eau est particulièrement riche. Pas moins d’une trentaine d’auteurs, parmi lesquels des philosophes naturalistes, des poètes, des physiciens, des géographes, etc. ont abordé cette thématique. Au cours de ces siècles, le cycle de l’eau a été progressivement interprété dans des termes assez proches des concepts modernes. Dans l’ouvrage Les Météorologiques, Aristote 384-322 BC formule sa représentation du cycle de l’eau ainsi Le soleil, en se déplaçant comme il le fait, déclenche des processus de changement, de devenir et de décomposition, et par son intermédiaire l’eau la plus fine et la plus douce est chaque jour transportée et se dissout en vapeur et s’élève jusqu’à la région supérieure, où elle est condensée à nouveau par le froid et retourne ainsi à la terre ». Représentations actuelles des cycles de l’eau Le schéma ci-dessous qui formalise le quasi-consensus de la communauté scientifique des climatologues sur le cycle de l’eau donne une idée première idée de l’importance de la végétation dans la formation des précipitations sur les continents. Sources Igor A. Shiklomanov, State Hydrological Institute de Saint-Pétersbourg et UNESCO, 1999 ; Max Planck Institute for Meteorology, Hambourg, 1994 ; Freeze, Allen, John, Cherry, Groundwater, Prentice-Hall Engle wood Cliffs NJ, 1979. L’illustration ci-dessus schématise les différentes formes sous lesquelles l’eau circule au sein du cycle hydrologique. L’épaisseur des flèches proportionnelle aux volumes d’eau transportés permet de visualiser l’importance des flux. Les indications écrites en rose foncé indiquent le temps de résidence et de renouvellement complet de l’eau. En résumé, selon ce schéma repris notamment par le GIEC • il pleut plus au-dessus des océans qu’au-dessus des terres • 90 % de l’eau qui s’évaporent au-dessus des océans et des mers retournent directement dans les océans par le biais des précipitations, seuls 10 % de cette eau tombent sur les terres. • plus de la moitié des précipitations sur les continents provient de l’évapotranspiration des plantes et des sols qui compensent l’aridité plus importante des reliefs. • environ 35 % du volume d’eau formé sur les continents sont renvoyés dans les océans sous forme de ruissellement des rivières, des eaux souterraines et des glaciers • une partie considérable du débit des rivières et de la percolation des eaux souterraines n’atteint donc jamais l’océan, car elle s’est évaporée dans des zones de ruissellement interne ou dans des bassins intérieurs dépourvus d’exutoire vers l’océan. Cependant, certaines eaux souterraines qui contournent les réseaux fluviaux atteignent les océans. L’eau douce est la seule qui peut être utilisée par la nature. Il s’agit de l’eau qu’on retrouve dans les rivières, dans les lacs, les glaciers, les sols humides. Cette eau-là qui est précieuse pour l’ensemble de la vie terrestre n’est qu’une infime partie du total des eaux du globe. Schématiquement sur 100 % d’eau de notre planète bleue 97 % sont dans les océans 2 % sont dans les glaces de l’Antarctique, du Groenland... 1,1 % sont des eaux souterraines L’eau des rivières et des sols ne représente que 0,00012 % des eaux de la planète. C’est donc une part infime, et c’est la seule qui est accessible à l’homme. Cette eau ne peut nous arriver que par la pluie. Quand il pleut, les deux tiers des précipitations partent tout de suite dans l’atmosphère par évaporation et sur le tiers restant 20 % vont rejoindre les rivières par ruissellement et il n’y a que 9 % des eaux de pluie qui s’infiltrent et peuvent rejoindre les eaux souterraines que l’homme capte aujourd’hui de manière intensive. En fait, le taux d’infiltration des pluies dans les sols est très variable il est maximal dans les forêts, minimal dans les zones où le sol est mis à nu et travaillé, et il est quasi nul dans les zones urbanisées où la plupart des sols sont imperméabilisés. L’arbre, les forêts et les pluies Le schéma des cycles de l’eau vu plus haut indique que l’évapotranspiration de l’eau de pluie tombée sur les continents crée un cycle plus important que celui qui part des océans. Hors des zones océanes, la pluie est surtout le produit de la transpiration et de l’émission de composés organiques volatiles par le couvert végétal. Une terre sans forêts produit bien moins de nuages et de précipitations qu’une terre boisée. Ainsi, contrairement aux idées reçues, ce n’est pas parce qu’on manque d’eau qu’il n’y a plus de forêts, mais c’est parce qu’il n’y a plus de forêts que l’eau manque. Le phénomène de pompe biotique » Deux scientifiques russes, Anastassia M. Makarieva et Victor G. Gorshkov ont proposé une explication du lien entre couvert forestier et précipitation en démontrant que la présence de forêts crée un phénomène qu’il ont nommé pompe biotique ». La pompe biotique est un mécanisme par lequel les forêts naturelles attirent l’humidité formée au-dessus des océans en orientant les vents vers l’intérieur des terres expliquent Gorshkov et Makarieva. Selon les auteurs de cette théorie, c’est l’évaporation et la condensation issue des forêts, et non les différences de température dans l’atmosphère, qui sont à l’origine des vents apportant des précipitations au-dessus des continents. En générant une forte évaporation et une forte condensation, les forêts créent des zones de basse pression et le jeu des différences de pression atmosphérique attirent de l’air humide vers les zones boisées. Les schémas ci-dessous illustrent ce phénomène Pour comprendre ce qu’ils représentent, il faut avoir à l’esprit que le volume atmosphérique se réduit à un rythme plus élevé dans les zones où l’évaporation et la condensation – figurées par les flèches verticales – sont plus intenses. La basse pression qui en résulte attire de l’air humide supplémentaire – figuré par les flèches horizontales ouvertes – provenant de zones où l’évaporation et la condensation sont plus faibles. Cela conduit à un transfert net d’humidité atmosphérique vers les zones à forte évaporation et condensation a En plein soleil, les forêts maintiennent une évaporation plus élevée que les océans et attirent donc l’air humide des océans. b Dans les déserts, l’évaporation est faible et l’air est attiré vers les océans. c Dans les climats tempérés saisonniers, l’énergie solaire peut être insuffisante pour maintenir l’évaporation des forêts à des taux supérieurs à ceux des océans pendant une saison sèche d’hiver, et les océans aspirent l’air des terres. Cependant, en été, les taux élevés d’évaporation des forêts sont rétablis comme dans le dessin a. d Avec la disparition des forêts, l’évaporation nette sur les terres diminue et peut être insuffisante pour contrebalancer celle des océans l’air s’écoule vers la mer et les terres deviennent arides et incapables d’entretenir des forêts. e Sur les continents humides, une couverture forestière continue maintenant une évaporation élevée permet d’aspirer de grandes quantités d’air humide depuis la côte. Non représenté sur les diagrammes l’air sec revient à des altitudes plus élevées, des régions plus humides aux régions plus sèches, pour compléter le cycle, et le recyclage interne de la pluie contribue de manière significative aux modèles de précipitations à l’échelle continentale. Source Douglas Sheil, How Forests Attract Rain An Examination of a New Hypothesis », BioScience 59Apr 2009341-347Adapté des idées présentées dans Makarieva AM, Gorshkov VG. 2007. Biotic pump of atmospheric moisture as driver of the hydrological cycle on land. Hydrology and Earth System Sciences 11 1013–1033 . Anastassia M. Makarieva et Victor G. Gorshkov expliquent le phénomène de pompe biotique de la manière suivante La pompe biotique est un mécanisme à travers lequel les forêts naturelles créent et contrôlent les vents allant de l’océan vers les terres, apportant de l’humidité à toutes les formes de vie terrestre. Les vents ont tendance à souffler des zones de haute pression vers les zones de basse pression. Mais comment un système de basse pression se forme-t-il au-dessus des terres ? La pression de l’air dépend du nombre de molécules de gaz. Lorsque la vapeur d’eau se condense, elle disparaît de la phase gazeuse ; le nombre de molécules de gaz diminue, et la pression de l’air chute. Ainsi, si l’on parvient à maintenir un processus de condensation au-dessus des terres, celles-ci deviennent une zone de basse pression permanente. La vapeur d’eau présente dans l’atmosphère de la Terre possède une propriété physique remarquable elle est instable vis-à-vis de la condensation. Si un volume d’air contenant une grande quantité de vapeur se retrouve poussé vers le haut, l’air se refroidira à tel point que la vapeur se condensera. À cause de cette instabilité, s’il existe une quantité suffisante de vapeur d’eau dans la partie inférieure et chaude de l’atmosphère, une condensation aura lieu. Le feuillage et les branches d’un arbre possèdent une surface totale beaucoup plus grande que la projection de ce même arbre sur le sol. Ainsi, l’évaporation issue d’une forêt apporte plus de vapeur d’eau à l’atmosphère que l’évaporation provenant d’une surface d’eau ouverte de même taille. Par conséquent, la condensation se produit plus facilement au-dessus des forêts qu’au-dessus des océans. Les forêts, plutôt que les océans, deviennent les zones de basse pression où les vents humides convergent. Pour compléter le cycle, l’humidité retombe sur les terres sous forme de précipitations puis retourne vers l’océan sous forme d’écoulement dans les rivières. » Entretien avec Anastassia M. Makarieva et Victor G. Gorshkov D’autres recherches ont montré qu’en Amazonie, par le phénomène d’évapotranspiration la même eau de pluie tombe jusqu’à six fois tous les cinq cents kilomètres plus loin vers l’Est avec les vents dominants. Les plantes créent également un autre cycle beaucoup plus petit à des échelles de quatre à cinq kilomètres. Ce cycle est lié aux composés volatils émis par les arbres feuillus les résineux n’en émettent pas et aux spores qui sont émises par les champignons à certains moments particuliers. Les composés volatils des arbres et les spores des champignons vont servir de noyaux de condensation des nuages et la pluie qui en résulte va tomber quatre à cinq kilomètres plus loin. Un arbre est une énorme surface qui envoie dans l’atmosphère des tonnes de vapeur d’eau, ce qui est presque de sa fonction. Il y a une vingtaine d’années, une équipe de chercheurs dont je faisais partie a travaillé au Gabon et s’est aperçue que chaque espèce d’arbre émettait des molécules volatiles et spécifiques. Les Anglais ont appelé, volatil organic compound » VOC ces molécules organiques qui partent dans l’atmosphère. Très récemment, un chercheur brésilien, Antonio Nobre qui travaille au centre du bassin amazonien à l’INPA Institut de Recherche sur l’Amazonie, a trouvé le rôle de ces émissions. Il ne suffit pas que de la vapeur d’eau soit présente dans l’atmosphère pour qu’il pleuve. Il faut des germes autour desquels s’agglomèrent des molécules d’eau de plus en plus nombreuses, de sorte qu’elles finissent par former une goutte d’eau qui tombe. Ces germes peuvent être de la poussière mais il n’y en a pas au-dessus de la forêt amazonienne. Ce sont alors les composés organiques volatiles qui servent de germes. Ces molécules émises par les arbres sont très variées, elles comportent de l’éthanol, du formaldéhyde, divers enzymes, et une molécule assez dangereuse, le méthylmercaptan... Ainsi, non seulement les arbres envoient la vapeur d’eau dans l’atmosphère, mais ils sont également capables de contrôler le retour de cette eau sous forme de pluie. Quand j’étais tout jeune chercheur en Afrique, je me rappelle avoir aperçu en pleine savane un nuage à l’horizon. Après avoir mis le cap dans cette direction, nous avons découvert une petite forêt en dessous de ce nuage. Quelques hectares de forêt suffisent pour qu’il pleuve. » Francis Hallé Dessin de Francis Hallé Dans les périodes de fortes chaleurs, l’atmosphère a beau être saturée d’humidité, il peut ne pas pleuvoir pour autant. Il faut que l’atmosphère humide soit ensemencée de composés spécifiques pour qu’il pleuve. Quand un arbre souffre du manque d’eau, il ne peut comme les animaux se déplacer vers une source d’eau. La forêt pallie son immobilité en émettant les germes qui vont générer la pluie dont elle a besoin. Un grand nuage se forme alors dans l’air saturé d’eau par la chaleur à la place du ciel bleu qui va libérer de la pluie. Rios Voadores les rivières volantes Antonio Nobre qui a élucidé la fonction des émissions de composés biogéniques libérés par la forêt amazonienne a également décrit l’étonnant phénomène des Rios Voadores, les rivières volantes ». Ce scientifique brésilien a choisi cette image poétique pour décrire les immenses masses d’eau en suspension qui s’écoulent dans les airs en se déplaçant sous l’effet des vents au-dessus de la forêt amazonienne de l’océan vers le continent, tout comme l’eau des rivières se déplace sous l’effet de la gravité. Ce phénomène a été découvert par le pilote Gérard Moss en survolant l’Amazonie pour étudier le réseau hydrographique brésilien. Gérard Moss s’est associé avec le Pr Antonio Nobre pour l’étudier dans le cadre du projet scientifique baptisé Rios Voadores les rivières volantes ». Il a ainsi pu être démontré que les responsables du phénomène n’étaient autres que les arbres qui le provoquent par l’effet combiné de l’évapotranspiration, de l’émission de composés biogéniques volatils et des vents. Les rivières volantes » sont une déclinaison du phénomène de pompe biotique évoqué plus haut. Rivières volantes flottant au-dessus de l’Amazonie De la même façon que nous suons lorsqu’il fait chaud, les arbres se mettent à transpirer lorsque le climat s’assèche. Ils expulsent de grandes quantités de vapeur d’eau qui montent dans les airs, un peu comme des geysers verts », explique le Pr Nobre. Puis en s’élevant, ce gaz se met peu à peu à refroidir jusqu’à se condenser et former des gouttelettes. Cette transformation provoque une chute de la pression atmosphérique au-dessus de la forêt et un effet de succion qui attirent l’air situé au-dessus de l’océan voisin vers le continent. Un air chargé d’humidité. Ce processus est tellement efficace qu’il arrive à tirer cet air humide sur des milliers de kilomètres jusqu’à l’intérieur des grands continents comme l’Amérique du Sud. Tout au long de sa trajectoire, la vapeur d’eau se recycle au-dessus de la forêt, en générant des pluies et en captant la transpiration des arbres. Puis en progressant vers le reste du continent et en quittant la forêt, elle provoque des précipitations, alimentant en eau des zones qui, sans ce phénomène, seraient bien plus sèches. » Donato Nobre L’existence des rivières volantes et le phénomène de pompe biotique présenté plus haut répondent à plusieurs mystères qui intriguaient les chercheurs depuis longtemps. Le Brésil est positionné entre l’équateur et une latitude de 30°S. Une zone qui, sur tous les autres continents, est caractérisée par la présence de déserts comme celui du Sahara et un climat plutôt aride et sec. Or, le Brésil est loin d’être un désert, il est même exceptionnellement riche en eau. Cette particularité s’explique notamment grâce à l’attraction de l’air humide et aux rivières volantes générées par les arbres de la forêt amazonienne qui déversent leur humidité sur toute la région, jusqu’en Bolivie, au Paraguay et jusqu’à Sao Paulo dans le sud du Brésil. Ces masses d’eau aériennes représentent une clé pour comprendre pourquoi certaines régions agricoles dont le couvert forestier a été dévasté sont bien moins arrosées bien qu’elles soient situées à moins de mille kilomètres de l’océan, quand des zones bien plus éloignées mais dont les forêts ont été préservées sont plus humides et parviennent à obtenir des rendements agricoles bien plus élevés. Il y a ans, lorsque le Sahara était luxuriant, les vents soufflaient de l’océan vers l’intérieur des terres. Avec la désertification du continent, vraisemblablement d’origine humaine, la direction des vents s’est inversée. Peintures rupestre de poissons au Sahara Une hypothèse mérite donc d’être posée un design global intelligent à l’échelle d’une région d’un pays ou d’un continent consisterait à étendre ou recréer des forêts de feuillus d’essence locales régulièrement espacées pour restaurer les conditions d’une meilleures pluviométrie. Cette régulation serait non seulement plus importante dans les zones les plus chaudes actuellement aride mais aussi plus efficace, car une des lois de la thermodynamique énonce que la quantité d’eau contenue dans un gaz est corrélée à sa température. Ainsi plus l’air est chaud plus il peut contenir d’humidité, mais il faut des forêts pour que cette humidité se transforme en précipitations. Réévaluer le rôle des plantes dans la compréhension des cycles de l’eau L’intuition de l’influence des arbres sur le régime des pluies et des liens entre perturbations du cycle de l’eau, perte des sols et de leur fertilité et déboisements est ancienne. C’est du moins ce que suggère l’extrait suivant du dialogue rédigé il y quelque 2500 ans par Platon, qui déplore la dégradation des paysages de l’Attique. L’Attique d’aujourd’hui ne peut plus être décrite que comme une relique de la terre originelle. La qualité du y sol était sans égale, en sorte que le pays pouvait nourrir une nombreuse armée exempte des travaux de la terre [...] en ce temps-là, à la qualité de ses produits se joignait une prodigieuse abondance. [...] Depuis ce temps-là, le sol qui s’écoule des hauteurs en ces temps de désastre ne dépose pas, comme dans les autres pays, de sédiment notable et, s’écoulant toujours sur le pourtour du pays, disparaît dans la profondeur des flots. Aussi comme il est arrivé dans les petites îles, ce qui reste à présent, comparé à ce qui existait alors, ressemble à un corps décharné par la maladie. Tout ce qu’il y avait de terre grasse et molle s’est écoulé et il ne reste plus que la carcasse nue du pays. Mais, en ce temps-là, le pays encore intact avait, au lieu de montagnes, de hautes collines ; les plaines qui portent aujourd’hui le nom de Phelleus étaient remplies de terre grasse ; il y avait sur les montagnes de grandes forêts, dont il reste encore aujourd’hui des témoignages visibles. Si, en effet, parmi les montagnes, il en est qui ne nourrissent plus que des abeilles, il n’y a pas bien longtemps qu’on y coupait des arbres propres à couvrir les plus vastes constructions, dont les poutres existent encore. Il y avait aussi beaucoup de grands arbres à fruits et le sol produisait du fourrage à l’infini pour le bétail. Il recueillait aussi les pluies annuelles de Zeus et ne perdait pas comme aujourd’hui l’eau qui s’écoule de la terre dénudée dans la mer, et, comme la terre était alors épaisse et recevait l’eau dans son sein et la tenait en réserve dans l’argile imperméable, elle laissait échapper dans les creux l’eau des hauteurs qu’elle avait absorbée et alimentait en tous lieux d’abondantes sources et de grosses rivières. Les sanctuaires qui subsistent encore aujourd’hui près des sources qui existaient autrefois portent témoignage de ce que j’avance à présent. Telle était la condition naturelle du pays. Il avait été mis en culture, comme on pouvait s’y attendre, par de vrais laboureurs, uniquement occupés à leur métier, amis du beau et doués d’un heureux naturel, disposant d’une terre excellente et d’une eau très abondante, et favorisés dans leur culture du sol par des saisons le plus heureusement tempérées. » Platon Critias VIe siècle avant l’ère chrétienne. L’extrait de ce dialogue montre que l’on établissait, déjà il y a 2500 ans un lien entre perturbations du cycle de l’eau, perte des sols et de leur fertilité et déboisement des sommets et des pentes des montagnes de l’Attique. Cette intuition antique ne semble malheureusement pas avoir guidé la pratique des humains autour de la méditerranée. Il ne reste rien des forêts majestueuses du Liban et des forêts denses d’Espagne par exemple. L’influence majeure du couvert forestier sur le régime des pluies a été l’objet d’un regain de réflexion au XVe siècle. Comme en témoignent les observations sur le changement de climat qui affecta à l’époque l’archipel de Madère. Inhabitée avant l’arrivée des Portugais en 1419, les îles de Madère et de Porto-Santo connurent en quelques décennies des changements environnementaux brutaux. Les colons portugais commencèrent par déforester une partie de l’île pour y cultiver de la canne à sucre qui devint le premier centre mondial de production de sucre. Dans les années 1450, capitaux européens et esclaves africains convergèrent vers Madère pour en faire la première économie de plantation de l’histoire. Or la production de sucre est très énergivore. Vers 1510, l’île qui avait été baptisée Madera » l’île du bois » s’était déjà vue déboisée sur un tiers de sa surface, en particulier le long des côtes. Faute de bois pour alimenter les raffineries et aussi du fait de l’appauvrissement des sols, la production sucrière s’effondra. Christophe Colomb fut le témoin du choc écologique » qui bouleversa le climat et la flore de cet archipel. Il constata que la destruction du couvert forestier de Madère avait entraîné un changement du régime des pluies sur l’île. Initialement marqué par des pluies abondantes et régulières, le climat de l’île était en très peu de temps devenu de type méditerranéen avec de longs étés très secs et la végétation autrefois forestière devint de type garrigue et maquis. Paysages de maquis de l’Île de Madère De ses voyages et expériences, nous apprend l’historien Jean-Baptiste Fressoz, Christophe Collomb aurait tiré l’hypothèse aujourd’hui qui, comme nous venons de le voir, est de plus en plus étayée selon laquelle les arbres sont générateurs de pluie En juillet 1494, lors de son second voyage, la flotte de Christophe Colomb navigue entre Cuba et la Jamaïque sous les pluies diluviennes de la mousson. L’expédition est en péril des trombes submergent les cales, corrompant les provisions et la chaleur étouffante rend la conservation des aliments impossible. Plusieurs jours durant, le ravitaillement de l’équipage dépend du seul secours des Indiens. Dans cette situation critique, Christophe Colomb aurait eu la réflexion suivante le ciel, la disposition de l’air et du temps à ces endroits sont les mêmes que dans les environs » à savoir que chaque jour, à l’heure des vêpres, apparaît un nuage avec de la pluie qui dure une heure, quelquefois plus, quelquefois moins », ce qu’il attribuait aux grands arbres de ce pays. La preuve que Colomb apporte du lien entre couvert forestier et précipitations est la suivante il savait par expérience » qu’il en avait été de même auparavant aux Canaries, à Madère et aux Açores » mais que depuis que l’on y avait coupé les arbres qui les encombraient il ne se génère plus autant de nuages et de pluie qu’avant. ». Jean-Baptiste Fressoz D’autres exemples historiques de désertification sont mentionnés dans l’article La sécheresse est-elle un état naturel ? Le lien entre évapotranspiration des plantes et précipitations sera expérimentalement établi au XVIIIe siècle par des botanistes anglais comme John Woodward, auteur de Some Thoughts and Experiments Concerning Vegetation » édité en 1699, et surtout Stephen Hales dont l’ouvrage Vegetable Staticks » publié en 1727 fut considéré par Buffon comme fondamental pour l’étude de la physiologie végétale et du phénomène de l’évapotranspiration. Le célèbre naturaliste français s’empressa de l’œuvre majeure de Stephen Hales qui fut publiée à Paris en 1735. Quand la question de la déforestation et des risques de changement climatique global qu’elle induit devient un débat public L’étude de la physiologie des plantes ayant permis de saisir le rôle des plantes dans le cycle de l’eau, les savants de cette période marquée par l’invention du thermomètre et la mise au points des méthodes modernes d’observations météorologiques, vont globaliser leur réflexion climatique, à partir de l’hypothèse que le fonctionnement du cycle de l’eau se joue à l’échelle planétaire. Dans l’ouvrage Les révoltes du ciel, une histoire du changement climatique XVe - XXe siècle », les historiens Jean-Baptiste Fressoz et Fabien Locher, rapportent que dès la fin du XVIIIe siècle on utilise les relevés thermométriques pour renseigner l’évolution du climat. La qualité des savoirs produits à cette époque est saisissante les savants étudient le gel des fleuves, l’étagement de la végétation, l’évolution des glaciers… Mais cette sophistication du débat ne devrait pas nous surprendre, car il ne faut pas oublier qu’il s’agit de sociétés agraires à la fois très vulnérables aux intempéries et dont l’essentiel des richesses dépend du sol et du ciel. » Une fois établie la certitude que les forêts jouent un rôle important dans le cycle de l’eau via les phénomènes d’évapotranspiration, l’idée qu’elles seraient garantes des pluies et donc de la production agricole est devenue un objet de débat public car les forêts avaient à l’époque une immense importance, stratégique et économique financière. La question du lien entre déboisement et changement climatique devient une controverse publique à la fin du XVIIIe siècle et la France va jouer un rôle pivot dans sa diffusion globale pour une raison conjoncturelle. Jean-Baptiste Fressoz et Fabien Locher Après la nationalisation des biens du clergé en 1789 pour solder les dettes de la monarchie, l’État français se trouve à la tête d’un immense domaine forestier. À chaque fois qu’il est question de vendre un bout de forêt nationale pour renflouer le trésor public, la polémique sur les conséquences climatiques d’une telle décision refait surface. Le résultat est qu’à partir de 1792, à l’Assemblée nationale, on débat régulièrement de déboisement, de changement climatique, d’érosion des sols, d’inondations. Jean-Baptiste Fressoz explique que le changement climatique dont il est question à cette époque n’est pas le même que le nôtre pour une raison principale l’enjeu était alors le cycle de l’eau et pas celui du carbone. [...] Au début du XIXe siècle, on pense déjà le climat comme la moyenne des températures, on le pense déjà au niveau global, on fait de la très bonne science sur cette question c’est à ce moment qu’on étudie l’évolution des glaciers, les bans des vendanges, etc.. Enfin, on pense le changement comme irréversible, car en coupant les forêts, on produit un changement climatique qui va rendre impossible la croissance ultérieure des forêts. Le déboisement peut donc produire une dégradation conjointe des climats et des populations qui les habitent. » Pendant tout le XIXe siècle, les débats vont faire rage entre savants à propos de la possible action humaine sur le climat, mais faute de preuves irréfutables, aucune conclusion nette ne pourra se dessiner. On peut toutefois affirmer que ces débats se sont soldés par une minimisation de l’impact de la déforestation sur le climat, car la climatologie qui s’élabore, à la fin du XIXe siècle postule la fixité du climat à l’échelle des temps historiques. Pour l’opinion scientifique dominante le climat change mais à des rythmes si lents que l’histoire humaine et l’histoire climatique sont considérées comme déconnectées. Débat au parlement français Les voix des Cassandre qui affirmaient le contraire devinrent inaudibles dans un contexte où le spectre des disettes refluait après la mise au point des premiers engrais chimiques. La menace d’un changement climatique causé par les humains s’éclipsa peu à peu des consciences entre la fin du XIXe et les premières décennies du siècle suivant. Mais ce ne fut qu’un bref interlude. Dès les années cinquante une nouvelle génération de scientifiques va de nouveau attirer l’attention sur l’origine anthropique d’un possible changement climatique. Mais, cette fois-ci, ce n’est pas la perturbation du cycle de l’eau qui est mise en cause mais celle du cycle du carbone, imputée à l’augmentation de la teneur de l’atmosphère en dioxyde de carbone. Entre temps, un chercheur singulier aura renouvelé l’approche des cycles de l’eau et démontré l’impact délétère de la destruction des couverts forestiers. Il s’agit de Viktor Schauberger dont nous allons présenter une partie des travaux dans le paragraphe suivant. Stephen Hales Cycle hydrologique complet et demi-cycle hydrologique Garde forestier, naturaliste, ingénieur et philosophe autrichien, Viktor Schauberger, a produit une œuvre dans laquelle l’étude de l’eau tient une place majeure. C’est en arpentant les forêts primaires des montagnes autrichiennes avant qu’elles ne disparaissent que le jeune Viktor a entamé une réflexion qu’il poursuivra toute sa vie sur les propriétés et les fonctions de l’eau vive en observant avec attention le cours turbulent des rivières de montagnes et la vie qu’elles abritent. Pour Viktor Schauberger, l’eau est pour la terre ce que le sang est pour l’organisme. Si son cycle se déséquilibre de quelque manière que ce soit, les conséquences sont désastreuses sécheresses, inondations, vents et incendies incontrôlables, eutrophisation, désertification… Viktor Schauberger a théorisé la perturbation du cycle de l’eau en distinguant ce qu’il appelle le cycle complet de l’eau » du demi-cycle » généré par les interventions délétères des humains sur le milieu naturel. Les deux schémas ci-dessous illustrent et synthétisent cette distinction Cycle hydrologique complet Les spirales ascendantes tournant en sens contraire des aiguilles d’une montre correspondent à l’évaporation de l’eau de mer, qui s’élève, se condense et tombe sous forme de pluie. Les spirales ascendantes tournant dans le sens contraire des aiguilles d’une montre correspondent à l’évapotranspiration du couvert végétal. Demi-cycle hydrologique Conditions d’un cycle complet Pour Viktor Schauberger, la présence d’un couvert forestier est indispensable à l’accomplissement complet du cycle de l’eau. Non seulement l’évapotranspiration de plantes augmente le volume de vapeur d’eau dans l’atmosphère, mais le couvert végétal facilite la pénétration des précipitations, en faisant du sol une éponge, en freinant et en étalant les eaux de ruissellement. Plus important encore pour le forestier autrichien, la présence de forêts et d’autres formes de couverture végétale, crée un gradient de température positif. Cette expression gradient de température » exprime la variance progressive de la température avec la distance, la direction et le rythme auxquels la température change le plus rapidement autour d’un endroit et d’un milieu particulier. Le caractère positif ou négatif du gradient de température indique le sens dans lequel s’opère le mouvement, le déplacement s’effectuant toujours du chaud vers le froid. Un sol ombragé par des arbres et plus froid que l’eau de pluie. Cette différence permet à la surface du sol d’être aisément détrempée. Une partie importante des précipitations s’enfonce en terre, tandis que l’autre s’écoule à sa surface. Dans les zones où règne habituellement un gradient de température positif, environ 85 % des précipitations sont retenues, dont 15 % par la végétation et l’humus, et environ 70 % descendent dans les nappes aquifères souterraines, qu’elles rechargent. Pour Viktor Schauberger, cette recharge des nappes est importante parce que le réseau hydrique souterrain capte la charge énergétique négative de la Terre. Dans une forêt naturelle, les arbres adultes, grâce à leurs racines profondes, font remonter l’eau souterraine ainsi que les minéraux et oligo-éléments. Viktor Schauberger considère que les arbres agissent comme des biocondensateurs équilibrant l’énergie positive du soleil et celle négative de la terre. En conséquence, l’évapotranspiration de leurs feuilles est une énergie créatrice équilibrée. Viktor Schauberger a par ailleurs avancé que lorsque la lumière et l’air sont absents bien en deçà de la surface, minéraux et sels précipitent à une température avoisinant + 4°C. Si, en surface, la couverture forestière satisfaisante assure une fraîcheur du sol, les sels dissous restent à un niveau où ils ne polluent pas les strates supérieures, évitant ainsi de nuire aux plantes qui y sont sensibles. La nappe phréatique adopte une configuration analogue à celle de la surface du sol. Enfin, comme dit plus haut, le déplacement de l’énergie ou des nutriments s’effectuant du chaud vers le froid, un gradient de température positif permet que les nutriments montent vers les racines des plantes. Gradient de température positif Conditions d’un demi-cycle En l’absence de couverture arborée, le cycle hydrologique est altéré. L’évapotranspiration est réduite. Les sols nus des paysages agricoles, et le béton et l’asphalte des paysages urbains, induisent une ré-évaporation rapide des précipitations. Sans couvert végétal, et sans vie tenant et structurant les sols, ceux-ci sont emportés par ruissellement. En général, soit des pluies torrentielles éclatent, soit la saison des pluies est immédiatement interrompue. Sans l’effet tampon des arbres et autres végétaux pérennes amortissant et retenant les précipitations, les rivières débordent, les sols s’érodent et les paysages se déshydratent. Si la surface du sol n’est pas protégée, elle s’échauffe. L’eau de pluie est plus froide que le sol. Ce gradient de température négatif rend la pénétration de l’eau de pluie plus difficile. Il exerce sur la nappe phréatique une pression dirigée vers le haut entraînant les sels dissous, qui restent près de la surface et peuvent induire des problèmes de salinisation excessive La chaleur du sol favorise également l’évaporation de l’humidité à proximité de la surface, si bien que lés sels minéraux s’y déposent, diminuant ainsi sa fertilité. Si tous les arbres sont abattus, l’eau de pluie ne pénètre pas ; au début, la nappe phréatique monte, car la pression s’exerçant vers le haut n’est plus compensée entraînant avec elle tous les sels dissous, mais finalement elle gagne les profondeurs ou disparaît sans être reconstituée par l’eau de pluie. On ne peut rendre au sol, et à temps, sa fertilité qu’en replantant des arbres destinés à rétablir un gradient de température positif. Gradient de température positif Le tableau suivant décline les phases du cycle hydrologique complet et tronqué Voies négligées des négligées des cycles de l’eau Quand on pense au cycle de l’eau en agriculture, on pense essentiellement aux précipitations. Le cycle de l’eau figuré par le schéma présenté en début d’article ne tient compte que de la pluviométrie. Or l’eau récupérée dans les pluviomètres n’enregistre ni ne comptabilise le volume d’eau créée par d’autres voies comme celle de la condensation et de la photosynthèse et d’autres processus à l’œuvre dans les plantes ou encore celle liée à la décomposition des racines. Nous verrons qu’ajoutée à celle de l’évapotranspiration, ces voies permettent d’imaginer la possibilité pour les humains de cultiver l’eau en s’inspirant des processus naturels de formation de l’eau et des précipitations par les plantes et modalité de stockage de l’eau dans les sols vivants. Voie de la condensation Un cycle de l’eau peu étudié jusque-là est celui qui est lié à la condensation. C’est dommageable car ce cycle semble extrêmement efficace. La condensation est le changement de l’eau de l’état gazeux à l’état liquide lié à des différences de température. Le volume d’eau créée par la condensation n’est pas négligeable. Partout où il y a des différences de température dans un écosystème, l’eau peut se condenser. Par forte chaleur, l’eau se condense aux endroits ou il fait un peu plus frais. Dans les forêts les zones d’ombre les plus fraîches vont être des noyaux de condensation. Au niveau du sol, la condensation se matérialise par la rosée. La rosée à laquelle s’abreuvent de nombreux insectes tels que les coccinelles, les abeilles fournit un apport hydrique insoupçonné aux végétaux qui l’absorbent par les feuilles et d’autres organes aériens ou par les racines de surface à partir de la terre qui a capté la rosée. Il y a deux formes de rosée celle du matin et celle du soir. La rosée du soir va se former au moment où l’air est très chaud et où énormément d’eau s’est évaporée ; l’air est donc fortement chargé en humidité. On appelle point de rosée le moment où l’eau contenue dans l’air va se condenser quand la température du sol et des plantes est plus froide. Tout comme lorsqu’on prend une douche chaude de la buée se forme sur les vitres des fenêtres qui sont des surfaces froides, dans un écosystème naturel, la condensation va se faire sur les zones les plus froides qui sont souvent les feuilles épaisses des arbres de sous-bois. Ces feuilles ont la capacité d’absorber de grandes quantités d’eau – de deux à quatre millimètres d’eau par jour soit environ trente millimètres en dix jours, autrement dit l’équivalent d’un gros orage. Comme cette eau se condense la nuit, il n’y a pas d’évapotranspiration, l’eau redescend par le réseau de sève élaborée, arrive au réseau racinaire et peut se redistribuer à d’autres plantes par la réhydratation du sol via le réseau mycorhizien, c’est-à-dire, le réseau résultant de l’association symbiotique entre des champignons et les racines des plantes. . Lorsqu’un tel réseau interconnecte les plantes, plus il fait chaud, plus ce système fonctionne et les manques d’eau dans un système vivant peuvent se gérer directement par les plantes. La quantité d’eau qui peut être ainsi mise à disposition des plantes correspondrait à la moitié de leurs besoins. Dans un agroécosystème qui veut tirer parti de la condensation, il sera donc important de créer dans un design maximisant les zones condensation. Anastassia M. Makarieva et Victor G. Gorshkov, créateurs du concept de pompe biotique », affirment même que l’essentiel de l’eau que les plantes reçoivent résulte de la condensation. L’article The Biotic Pump Condensation, atmospheric dynamics and climate » synthétise leur recherche à ce sujet. Si les scientifiques n’ont reconnu les principes de la dynamique induite par la condensation que récemment, la vie les a mis en œuvre il y a environ un demi-milliard d’années. Ces principes sont à l’origine de la formation de la couverture forestière continue qui a colonisé pratiquement toutes les terres. Avant l’apparition et l’évolution des arbres et des écosystèmes forestiers, la terre était un désert sans vie. Il a fallu plus de trois milliards d’années pour que les arbres apparaissent au cours de l’évolution. Depuis l’apparition des premières plantes proches de l’eau pendant l’Ordovicien jusqu’à la propagation des forêts anciennes sur terre à la fin du Dévonien, il a fallu près de cent millions d’années pour former un écosystème capable de faire fonctionner une pompe biotique et d’organiser un cycle hydrologique sur terre. La diversité génétique des espèces qui forment la communauté écologique d’une forêt naturelle a été optimisée au cours de l’évolution pendant des dizaines de millions d’années. Les flux d’informations traités au niveau moléculaire par les cellules vivantes d’un couvert forestier continu dépassent d’un facteur vingt les flux d’informations traités dans tous les ordinateurs de la civilisation moderne. Ces informations sur l’état de l’environnement sont utilisées par les écosystèmes pour lancer des processus de contrôle qui maintiennent les climats relativement stables et se maintenir dans un état optimal pour la vie. Le mécanisme de la pompe biotique repose sur une grande variété de propriétés complexes, de la capacité des racines des arbres à s’étendre à une grande profondeur et à accéder aux nappes phréatiques profondément stockées à la capacité des feuilles à émettre diverses substances qui servent de noyaux de condensation et contrôlent le processus de condensation dans l’atmosphère. Seule la communauté écologique naturelle possède l’ensemble des propriétés nécessaires pour contrôler efficacement le cycle de l’eau sur un territoire donné. Les projets conçus par l’homme, doivent s’inspirer des écosystèmes forestiers propres à chaque milieu pour restaurer les cycles de l’eau mis à mal par la déforestation » Anastassia M. Makarieva et Victor G. Gorshkov The Biotic Pump Condensation, atmospheric dynamics and climate » La voie de la photosynthèse Lors de la photosynthèse la feuille émet non seulement des électrons, mais aussi des protons qui se recombinent en partie avec de l’oxygène et créent de l’eau. Le végétal produit ainsi une eau, non issue des précipitation, qui n’existait pas auparavant Le flux ascendant de l’eau sève brute qui se produit dans l’aubier du bois avec un mouvement en spirale. Et le flux descendant de la sève élaborée, qui n’emprunte pas le même chemin. Ces phénomènes sont essentiels à la vie puisqu’ils ont pour fonction d’alimenter en eau chaque branche. J’ai travaillé sur la physiologie et la chimie des arbres, et j’ai montré que ce qu’on dit en général de la photosynthèse est simplifié à l’extrême ! Certes, le processus, en absorbant du dioxyde de carbone, produit bien du glucose et de l’oxygène, d’où l’importance des forêts contre l’effet de serre. Mais il y a bien plus. La photosynthèse aboutit aussi à la création d’eau, d’une eau nouvelle qui n’a jamais circulé, vierge, douce. Et cela se fait en quantité relativement importante, puisque cette eau nouvelle est au moins égale à la moitié de la biomasse créée ! Le processus de génération d’eau nouvelle est complexe. Cette eau compose notamment la sève élaborée issue de la photosynthèse. S’y ajoute l’eau métabolique », issue de certaines réactions chimiques dans les cellules vivantes et lors de la décomposition par les champignons. Ce fait est majeur et devrait être mieux étudié. On prend sûrement plus de risques écologiques qu’on ne le croit en abattant des forêts. Car outre l’absorption du dioxyde de carbone, on se prive de réalimenter le stock d’eau douce très restreint de notre planète. » Ernst Zürcher, Les arbres ont beaucoup à nous apprendre sur l’invisible » Entretien avec Isabelle Saget La voie racinaire Lorsqu’à des moments appropriés, explique Hervé Coves, je taille sévèrement les arbres fourragers que j’ai installé dans ma parcelle ou les trognes de mes haies, une grande partie des radicelles de l’arbre va se décomposer à ce moment-là et en se décomposant vont libérer de l’eau qui va être disposition de l’arbre qui va repousser mais aussi à la disposition des plantes environnantes. En coupant les couverts végétaux à maturité, la décomposition de leurs racines va aussi produire de l’eau et des nutriments à disposition des que je vais faire pousser dans couvert détruit. Finalement la mort d’une plante génère de l’ un système bien géré où les symbioses sont maximisées, pendant les périodes où il fait très chaud si on additionne l’eau de condensations qui peut représenter 50 % des besoins journaliers des plantes, + l’eau de décomposition qui peut représenter 20 à 25 % de ces besoins, + l’eau issue de la photosynthèse, on peut couvrir plus que les besoins des plantes qui ont tellement d’eau à certains moments que des sources peuvent renaître. La vie et note interaction avec le milieu, peut permettre cela. » Masterclass avec Hervé Coves De l’art de récolter le soleil et de cultiver la pluie sur le chemin de la fécondité » L’eau se cultive La vie auto-entretient l’humidité, pour peu qu’on la laisse s’architecturer en trois dimensions, explique également Hervé Coves. On peut donc cultiver » l’eau si on favorise des cultures de hauteurs différentes. L’eau peut ainsi être une production inhérente à chaque système de culture. Quand on a une canopée de très homogène, l’air circule au-dessus de manière régulière et parallèle et toute l’humidité s’évacue. En revanche dès que le paysage est irrégulier, l’hétérogénéité crée des petites dépressions ; de l’air un petit peu plus chaud arrive à un endroit un peu plus froid, et chaque petite zone de dépression va agir comme un condensateur d’eau. L’eau de condensation descend dans les racines dilue la sève élaborée et les plantes qui condensent vont exsuder de l’eau par leurs racines on parle d’exsudats racinaires. Si les zones de dépression sont multipliées, les volumes d’eau captés deviennent si importants que l’eau exsudée par les racines doit ressortir et les sources reviennent. Hétérogénéité du couvert végétal et condensation La canopée d’une forêt naturelle forme une structure qui démultiplie la condensation. Dans un paysage hétérogène avec une couverture dense quand le soleil tape d’un côté l’autre côté est plus froid. La couverture végétale du sol qui est dense est beaucoup plus froide que la strate végétale de la canopée. Cette différence de température va permettre de condenser l’humidité et de la répartir. Avec des systèmes végétaux de hauteurs hétérogènes, 50 % de l’eau évaporée peut être recyclée sur place. Avec ce recyclage, là où il est tombé 100 mm d’eau, c’est comme s’il était tombé 200 mm d’eau Chemins creux et condensation En Europe, les chemins creux sont des sentiers situés entre deux talus en général bordés de haies d’arbres formant des couverts. Les chemins creux qui étaient les voies traditionnelles de circulation dans les paysages de bocage et reliaient les parcelles agricoles aux villages, hameaux et fermes. Les chemins creux ombragés par de la végétation agissent comme des structures de condensation. L’humidité est captée par la végétation, puis redistribuée dans le système racinaire et dans la végétation alentour par les mycorhizes et la structure en tunnel va évacuer l’air frais vers les fonds de la vallée ce qui crée une dynamique microclimatique à l’échelle d’un paysage. La propriété d’un sol vivant est de retenir l’eau sans perdre sa structure Le cycle de l’eau a profondément changé quand le sol est apparu. Auparavant, l’eau s’écoulait en charriant des matières minérales comme dans les chenaux des plages à marée basse. Le sol n’est pas un simple support minéral, c’est une création du vivant qui lie l’humus, produit par la digestion des matières végétales mortes aux argiles et à d’autres minéraux. La matière organique est hydrophile, elle retient 10% de l’eau. Les petits pores du sol retiennent également l’eau pour peu qu’ils stables, c’est-à-dire non pas créés par une action mécanique, mais biologiques qui les stabilise par du mucus et ne soient pas désagrégés par l’eau. C’est ainsi qu’un sol vivant est une éponge. Ces microtrous sont essentiellement créés par les déplacements des amibes qui laissent après leurs passages des trous tapissés de matières organiques, et par les racines fines de plantes qui tapissent le sous-sol et libèrent des matières organiques par rhizodéposition. L’enherbement autour de cultures crée une compétition pour l’eau mais in fine il y a plus d’eau au total dans ce type de sol. Le stock total d’eau disponible est plus important. Les trous faits par l’homme sont instables et ne sont pas consolidés par de la matière organique. Ils s’effondrent donc à la moindre pluie, et c’est ainsi que le labour ne créé pas des sols poreux. In fine pour qu’un sol retienne l’eau, il faut qu’il soit vivant, qu’il contienne de la matière organique, qu’il y ait un couvert végétal, et pour que l’eau puise être ramenée des couches profondes du sol, il faut également des arbres. La présence simultanée de plantes annuelles et leurs racines superficielles, d’arbustes avec leurs racines un peu plus profondes et d’arbres avec des racines profondes va permettre l’exploration de tous les profils du sol. L’arbre par sa plus grande capacité d’évapotranspiration va créer un micro climat, éviter le dessèchement en protégeant du vent. L’enracinement va permettre le phénomène d’ascenseur hydrique qui sera renforcé par la présence de mycorhizes. De plus les différences de hauteurs entre strates de végétations vont permettre des condensations en créant des différences de températures. L’autre caractéristique d’un sol vivant est qu’il est résistant à l’eau. L’eau ne le dissout pas et ne le déstructure pas. Les précipitations ne l’emportent pas et l’érosion reste minime. Là encore c’est la vie du sol, l’activité de la faune du sol qui permet cela en structurant le structurant d’une manière spécifique, qu’aucun outil humain ne peut reproduire. C’est aussi la présence de matière carbonée qui tient » le sol. L’humain peut jouer un rôle essentiel dans le cycle de l’eau, sur les sols qu’il occupe s’il ne perturbe pas la vie du sol et l’enrichit de matière à teneur en carbone élevée, comme les pailles, les rameaux de bois fragmentés et d’autres matières végétales sèches qui ont donc un plus fort ratio de carbone sur azote C/N Il est important de noter que l’apport de compost ou d’engrais vert ne contribue pas à structurer le sol et à augmenter sa porosité tout en maintenant sa stabilité. Seul l’apport de matière à forte teneur en carbone contribue à structurer le sol comme le montre la photographie ci-dessus. L’eau crée la vie et circule avec la vie Les mouvements ascendants et descendants de l’eau dans le sol ne sont pas seulement liés à la plus ou moins grande porosité du sol mais à la vie biologique souterraine et notamment aux bactéries qu’il renferme. Lorsqu’une goutte d’eau tombe sur le sol, les bactéries qui la reçoivent se gorgent de l’eau dont elles ont besoin et transmettent aux bactéries inférieures l’eau en excès. L’eau qui pénètre le sol par les orifices creusés par les vers de terre se transmet de bactérie à bactérie, jusqu’à la roche mère, la nappe phréatique. Quand la surface est carencée en eau, l’eau remonte par ces mêmes voies bactériennes. L’eau qui crée la vie circule ainsi avec la vie. L’eau qui est descendue peut donc remonter et être mise à disposition des organismes qui en ont besoin. Mais ce processus suppose une condition qu’il n’y ait pas de charge d’évaporation en surface ; que ça serve à quelque chose. Si la pompe fuit, la pompe est arrêtée. Un sol nu et labouré va anéantir de système de circulation et de mise à disposition de l’eau. Le travail du sol fait disparaître la partie aérobie du sol. Or dès que celle-ci disparaît, on rentre dans une phase de désertification. Plus on avance dans la connaissance du vivant plus on s’aperçoit de l’utilité des choses et des êtres. On prend aussi conscience que l’important dans la vie se sont les équilibres. Considérant le mécanisme de circulation de l’eau dans les sols, une conclusion s’impose la sécheresse n’est jamais un état naturel. Elle est toujours le produit d’un stress, le résultat d’une intervention humaine, ou d’une catastrophe. » George Oxley L’eau pénètre par les petits orifices creusés par la faune les petites racines et les microorganismes du sol et elle se transmet de bactérie à bactérie jusqu’à la roche mère, la nappe phréatique, de cette manière elle peut aussi remonter Influence des plantes et en particulier des arbres sur les eaux souterraines Pour Francis Bucaille, un sol mort est un sol dont l’horizon de surface n’est plus en relation avec la roche mère. L’excès ou le manque de tel ou tel élément dans un sol, sa non biodisponibilité sol, peuvent être facilement corrigées. En revanche, si la relation entre horizon superficiel et horizon profond est cassée le problème ne se résout pas facilement. Un sol qui est privé d’enracinement profond pendant trois saisons ou trois années voit sa micro faune sa faune profonde disparaître parce qu’elle est privée de nourriture. Cela peut être être le fruit de la culture maraîchère de plante à enracinement peu profond pendant trois années consécutives. La jachère avec des plantes à enracinement peu profond ne reconstitue pas la fertilité du sol. Toute forme de vie provient de l’énergie lumineuse du soleil. Le seul moyen qu’à la faune profonde, les bactéries en profondeur d’accéder à cette énergie est la collaboration des plantes qui via leur panneaux photovoltaïques » que sont les feuilles peuvent renvoyer de l’énergie dans le sous-sol. L’énergie ne peut pas venir du dessous. » Le blé, le colza, l’éleusine sont des céréales à enracinement profond. Les légumineuses sont en général sensibles à la compaction. Les graminées ont un pouvoir racinaire puissant. Le ray-grass est puissant et agressif sur une période courte. L’avoine a pour avantage de rendre les minéraux plus disponibles. L’important est d’utiliser des plantes à racines fasciculées qui travaille tout le volume de sol. C’est important parce qu’à partir d’un centimètre de diamètre, un volume de sol qui n’a pas de porosité verra des réactions anaérobies se produire en son milieu. Au cœur d’un volume de sol d’un centimètre cube on va retrouver de l’ammoniaque, des sulfites des sulfures toxique et jamais de sulfate ni de nitrate bénéfiques. » Les racines profondes des arbres peuvent elles, atteindre les nappes phréatiques et établir la la circulation de l’eau vers le bas et contribuer faciliter la recharge des nappes souterraines et vers le haut en remontant l’eau des profondeur vers des zones ou elle sera accessible aux êtres vivant qui y vivent. Les arbres jouent donc un rôle majeur dans le cycle de l’eau, en maintenant le sol et le rendent perméable grâce aux racines et en assurant le lien entre surface du sol et réserves souterraines. Sur cette photo prise pendant une année de sécheresse par l’environnementaliste et régénérateur de milieux dégradés Tony Rinaudo, on peut voir l’impact distinct sur la culture près de la base de l’arbre. La portance hydraulique des essences d’arbres qui ont été plantées favorise la croissance des plantes. Les arbres puisent l’eau en profondeur dans le profil du sol et la rendent disponible près de la surface du sol à portée des racines des végétaux voisins pendant la nuit par leurs racines peu profondes, ce qui permet de bio-irriguer efficacement les cultures. Les sols nus sont exposés à l’érosion hydrique Quand il pleut, les sols nus et labourés ne sont tenus ni par des plantes ni par la matière organique. Les argiles se mettent en suspension et sont emportées. Aujourd’hui, dès qu’il pleut les rivières sont pleines de boue. Ça ne gêne plus les humains qui se sont habitués à voir partir leur terre dans les rivières. Pourtant ce phénomène est totalement anormal, il n’existe que là où vivent les humains. Il n’y a jamais d’eau boueuse dans les milieux naturels. Une rivière boueuse est le symptôme de sols en train de mourir. Une eau ne devrait jamais être boueuse. L’image ci-dessus montre clairement que l’eau qui vient de la forêt - ici amazonienne - n’est pas chargée de boues tandis que celle provenant des champs l’est. Une fois chargée d’argile, l’eau peut devenir un fléau lors des inondations, alors que l’eau pure, elle, n’entraîne que peu ou pas de dégâts. En effet, rappelle Claude Bourguignon, la force érosive de l’eau est liée au carré de sa densité. La densité de l’eau par définition physique c’est un. Un » au carré c’est un. L’eau pure, propre n’érode pas. La densité des argiles est 4. Les argiles étant chargées négativement – elles sont colloïdales – elles entrent en suspension dans l’eau. L’eau argileuse acquiert une force érosive, elle va être capable de soulever les limons, elle va être capable de soulever les sables. Plus elle va être dense, plus elle va arracher des choses importantes et à la fin elle va faire rouler des cailloux, emporter des voitures. Ce n’est pas l’eau pure qui fait du dégât, c’est l’eau chargée de terre. Sans eau pas de plantes L’augmentation de l’aridité entraîne des changements systémiques et abrupts de multiples attributs des écosystèmes. Ces changements se produisent de manière séquentielle en trois phases caractérisées par des diminutions abruptes de la présence et de la productivité des plantes, de la fertilité des sols, de la couverture végétale et de la richesse des plantes à des valeurs d’aridité de 0,54, 0,7 et 0,8, respectivement. Plus de 20 % de la surface terrestre devrait franchir un ou plusieurs de ces seuils dan les prochaines décennies, ce qui appelle des actions immédiates pour minimiser les impacts négatifs de l’aridification sur les services écosystémiques essentiels pour les plus de deux milliards de personnes vivant dans les zones arides. Quand l’humidité diminue, la climatisation de l’écosystème diminue et il y a de plus en plus de soleil Plus le sol devient nu, plus de lumière se reflète, on dit que l’effet d’albédo augmente. L’effet d’albédo est le pouvoir réfléchissant d’une surface. Tout corps réfléchit une partie de l’énergie solaire qu’il reçoit. Plus un corps est clair et plus il est réfléchissant son albédo est fort. À l’inverse, un corps sombre absorbe davantage les rayons du Soleil son albédo est faible. Lorsque cet effet est fort, non seulement le soleil chauffe la terre mais l’air se réchauffe plus vite et le sol se réchauffe une deuxième fois. L’absence de végétation entraîne une rétroaction positive pour le soleil mais négative pour nous, ce qui fait fait que le manque de végétation va faire inexorablement évoluer le milieu vers le désert. Plus on est dans un milieu aride, plus les microorganismes pathogènes prospèrent, tandis que plus le milieu est humide, plus les microorganismes symbiotiques dominent et produisent plus d’azote et de carbone. La bonne nouvelle de cette étude est que l’évolution vers la désertification est réversible si on revégétalise, si on plante des arbres et s’il y a production d’humus. Le cycle de l’eau peut alors être remis en œuvre là où l’eau avait disparu. Quand arroser et fertiliser affaibli les plantes En maraîchage, l’eau est considérée comme un intrant comme un autre, au même titre que les fertilisants. Les légumes sont arrosés régulièrement et, du fait de cette attention quotidienne, ils développent assez peu leur capacité à explorer profondément le sol avec leurs racines. Les plantes qui sont sous assistance hydrique ont une faible capacité à résister à des stress hydriques et aux chocs climatiques et il faut en conséquence les arroser très régulièrement pour pouvoir les tenir. Dès que cette assistance est interrompue, les plantes flétrissent très vite. De plus, en fertilisant avec des engrais, on empêche le développement des mycorhizes et donc la possibilité d’une exploration ample du sol et de ses ressources hydriques comme de ses ressources en nutriments acides aminés oligo-éléments ». Arthur Buresi Le maraîcher atypique Pascal Poot a montré qu’il possible de recréer des variétés végétales cultivées résistantes aux maladies et tolérantes au stress hydrique en les déshabituant de la surprotection coutumière en maraîchage conventionnelle. Comment se passe le stockage de l’eau dans le sol ? Réseau mycélien d’un champignon mycorhizien en symbiose avec les racines d’un pin maritime Les bactéries, les champignons sont des réserves d’eau biologique qui est disponible pour les plantes. L’eau non biologique, elle, est stockée dans les pores du sol, et plus précisément dans les mésopores et micropores. Les canaux les plus gros, comme ceux des vers de terre par exemple, sont des canaux de drainage par lesquels l’eau s’écoule pour qu’il n’y ait pas d’excès ni d’hydromorphie. L’essentiel de l’eau est stocké dans les plus petits canaux du sol. Or ces petits canaux qui conservent l’eau ne sont créés que par la biologie, par les bactéries, les amibes, les mycorhizes et les racines les plus fines des plantes. Cette microporosité ne peut être créée mécaniquement avec des outils. Seules la microfaune et la microflore du sol sont capables de composer l’architecture fractale de cette microporosité qui colle et stocke l’eau contre les parois des pores sous forme de films. Donc si on veut disposer d’un sol éponge » riche en eau, il faut favoriser la vie du sol. C’est là que le cycle de l’eau et le cycle du carbone sont liés car les microorganismes maintiennent l’architecture du sol avec des matériaux carbonés que les plantes relâchent dans le sol. Ainsi en résumé, si on veut un avoir un sol qui a une grande capacité à retenir de l’eau, il faut maximiser la production de photosynthèse pour nourrir beaucoup de microorganismes qui eux-mêmes vont créer de l’espace pour stocker l’eau. Les sols couverts stockent jusqu’à cinq fois plus d’eau en plus tout en drainant mieux l’eau si on a un profil diversifié d’enracinement des plantes avec des racines très profondes. Profil racinaire d’une prairie Dans la prairie naturelle des grandes plaines des États-Unis, les racines des plantes descendent jusqu’à six mètres de profondeur ce qui fait qu’elles disposent d’une réserve d’eau utile considérable et peuvent gérer sans difficulté les cycles de sécheresse et pluies de trois ans en fournissant un volant très important de matières carbonées liquides sous forme d’exsudats racinaires aux microorganismes du sol » Arthur Buresi Toutes les plantes n’ont pas la même capacité à stocker l’eau, les arbres résineux stockent moins que les arbres feuillus. Le mélilot est une plante extraordinaire pour stoker l’eau dans un sol sableux. Brachiaria ruziziensis également connue sous le nom de Congo grass », espèce de graminées d’Afrique tropicale du genre Brachiaria est autre une plante extraordinaire pour sa capacité à développer un enracinement profond, le lupin qualifié de marteau piqueur végétal, le sorgho, l’éleusine… sont d’autres. L’irrigation par l’eau des nappes phréatiques n’est pas la solution Dans la nature, il ne tombe sur le sol que de l’eau de pluie qui est une eau distillée. L’irrigation à partir d’eau de nappe chargée de minéraux, de calcium, de sodium de magnésium selon les roches du sous-sol salinise le sol qui devient à terme impropre à la culture. On salinise à l’heure actuelle huit millions d’hectares de terre par ans à cause de l’irrigation. L’eau d’irrigation provenant des nappes phréatiques est un facteur de destruction des sols vivants d’autant plus important si elle sert à arroser un sol chaud. Quand on met de l’eau sur un sol chaud, on provoque une minéralisation de la matière organique et on la fait disparaître. Dans les pays tropicaux, la nature se défend bien, car elle a une végétation extraordinairement puissante qui met la terre à l’ombre et la protège de la montée en température et qui fait que la minéralisation est lente. Dans une forêt équatoriale en bon état, il fait à l’ombre une température une température de 20 degrés. Mais dès que l’on coupe une forêt pour en faire un champ de soja la température monte à 40, 45 degrés et les sols cuisent. Le pompage de l’eau de nappe à d’autres effets effets délétères Le sur-pompage est massif et ayant doublé ces dernières années, les nappes s’appauvrissent partout. Dans le nord de l’Inde, au Pendjab, l’une des grandes zones de production agricole en Asie, les paysans se désolent les nappes phréatiques, sans cesse soumises à un pompage excessif, ont baissé de 12, 18, voire 30 m en une génération. Au Bangladesh, on a tellement pompé dans les nappes que des nouveaux polluants sont arrivés et l’eau s’est chargé en arsenic et dans ce pays les contaminations sont chroniques et un décès sur cinq attribuable à ces contaminations. Une nappe c’est de l’eau qui va s’infiltrer, se purifier et va réussir à alimenter la ressource superficielle à côté. Quand tu prélèves dans la nappe, c’est la rivière qui ne sera plus alimenté derrière. Le château d’eau de la Californie, la Sierra Nevada, n’a plus une seule goutte d’eau qui traverse ses cours d’eau. Il n’y a plus rien dans les réseaux hydrographiques. Tous ces réseaux hydrographiques se rejoignent dans une énorme vallée centrale où tout a été construit pour faire de l’agriculture. L’Etat de Californie a été pensé à tous les niveaux pour nourrir l’assiette de l’Américain moyen 80% de son assiette est issu de la Californie les œufs, le lait, la viande, les amandes, le raisin, les fruits…. Puisqu’il n’y a plus assez d’eau, on fore de plus en plus loin, de plus en plus profond. Certains petits propriétaires terriens n’ont plus du tout d’eau, parce que plus vous forez loin, plus ceux qui ont un petit pompage avec un système non-industrialisé n’ont plus accès à ce niveau de la nappe. Tout cela génère des états catastrophiques on a carrément des routes qui s’affaissent, de 30cm par an en ce moment, parce qu’on soutire beaucoup trop dans les nappes et qu’il n’y a aucune limitation à l’agriculture. » Emma Haziza Hydrologue La problématique du manque et de l’excès d’eau doivent être traitées conjointement Une des caractéristiques majeures du dérèglement climatique en cours est la fréquence de plu en plus élevée de phénomènes extrêmes et l’alternance de période de sécheresse et d’inondation. Si l’aridité est un problème, l’excès d’eau en est un autre. Un sol hydromorphe, saturée ne permet le développement que de très peu de plantes. Une caractéristique nouvelle du contexte actuel, est que l’on constate dans certaines région la présences simultanée de plantes bio-indicatrices de l’aridité et de l’hydromorphie L’eau est-elle la grande oubliée de l’analyse du changement climatique et de ses effets ? Selon l’hydrologue Emma Haziza, l’eau est un facteur essentiel négligé dans l’analyse des bouleversements climatique en cours On pense climat en regardant la tête en haut et il faut penser climat en regardant en bas. Le sol est essentiel, on n’a plus de matière organique dans nos sols, on les a mis à nu pour avoir des engins puissants. Non seulement ce sont des sols vulnérables aux sécheresses mais aussi aux inondations car toutes les matières en suspensions partent lors des pluies et se déversent en aval. Le sol est essentiel, or on est capable de faire du sol qui conserve l’eau et on l’oublie. Mais je rappelle que le premier gaz à effet de serre au monde, c’est l’eau c’est ce qui permet à la Terre de ne pas ressembler à la Lune et donc à l’humain de survivre. la vapeur d’eau contribue pour 60% à l’effet de serre planétaire, contribution qui monte jusqu’à 90% si l’on considère aussi les nuages. Le cycle de l’eau est essentiel. J’ai l’impression qu’on regarde trop ailleurs et qu’on se trompe complètement de débat. Il faut regarder l’ensemble, il faut regarder où sont les vrais problèmes et prendre des vraies décisions, parce que c’est urgent. On est en train de changer de système. Ce qu’il nous manque, c’est l’audace ». Emma Haziza, Entretien avec Julien Devaureix Emission Sismique Emma Haziza n’est pas la seule scientifique à soutenir que l’eau et ses cycles sont les paramètres oubliés de la réflexion sur le changement climatique. Ce constat est partagé par bon nombre d’hydrologues. En 2007, l’hydrologue slovaque Michal Kravčík et ses collègues Jan Pokorný, Ing. Juraj Kohutiar, Ing. Martin Ková et Eugen Tóth, ont publié un essai stimulant intitulé Water for the Recovery of Climate - A New Water Paradigm », qui est un plaidoyer pour réévaluer le rôle de la perturbation des cycles de l’eau dans les bouleversements climatiques en cours qui menace les formes de vie actuelles. Ces chercheurs promeuvent un changement de regard et de relation à l’eau. Pour Michal Kravčík et ses collègues, le paradigme actuel de l’eau qu’ils appellent malicieusement le paradigme ancien », ne permet pas de formuler correctement les problèmes liés à circulation de l’eau dans le monde. Penser et agir en restant dans le paradigme qui a généré les difficultés auxquelles l’humanité est confrontée – augmentation des températures locales et globales, recrudescence des épisodes extrêmes d’inondations, sécheresses, désertification... – ne saurait leur apporter de solutions valables. Ce faisant, ces hydrologues reprennent la maxime prêtée à Albert Einstein Nous ne pouvons pas résoudre nos problèmes avec la même pensée que nous avions quand nous les avons créés. » Une approche plus sensible que celle de la pure maîtrise est nécessaire. Les limites et les échecs et plus largement l’illusion de la maîtrise de l’eau implique de construire un nouvelle relation à l’eau et de formuler un nouveau paradigme de l’eau pour offrir des solutions durables à certaines des questions brûlantes relatives aux ressources en eau et à la circulation de l’eau. Il s’agit de relier des connaissances anciennes et plus récentes et d’en tirer les conséquences logiques. » Pour le groupe de chercheurs qui promeut ce nouveau paradigme, la perturbation des cycles de l’eau pourrait même être un facteur de perturbation climatique plus important que l’augmentation de la teneur de l’atmosphère en dioxyde de carbone CO2, méthane CH4, protoxyde d’azote N2O, hydrofluorocarbones... présentés comme les principaux gaz à effet de serre. De fait, l’importance de l’eau en matière de régulation climatique1 est méconnue, incomprise et peu médiatisée. Or, non seulement, l’eau sous forme de vapeur est de loin le premier gaz à effet de serre qui est d’abord un effet protecteur, mais l’eau est en même temps la principale substance refroidissante et climatisante du système terre. Il est donc pour le moins étonnant que la fonction des cycles de l’eau dans l’équilibre climatique et les conséquences de leur perturbation par les activités humaines soient si peu pris en compte dans les rapports du GIEC. Étant donné que la circulation de l’eau est très dynamique et complexe, l’eau qui est pourtant quantitativement le principal gaz à effet de serre a cependant été fortement négligée dans ces modèles [du GIEC]. L’eau est considérée comme un composant stable de l’atmosphère. Les causes des changements dans le régime hydrique d’un pays sont difficiles à démontrer sans équivoque, car elles impliquent un complexe d’innombrables processus mutuellement liés. […] De nombreux scientifiques eux-mêmes, dans de nombreux ouvrages, suggèrent que les liens entre l’hydrosphère ou les modifications des cycles hydrologiques et les changements climatiques sont importants, mais disent aussi que ces phénomènes n’ont pas été suffisamment étudié jusqu’à présent. » Michal Kravcík & al, 2007, Water for the Recovery of the Climate, A New Water Paradigm Avec d’autres gaz produits par l’homme, comme le méthane, le dioxyde de carbone a mauvaise presse depuis de nombreuses années et est uniformément cité comme la cause principale de l’effet de serre. C’est tout simplement faux. Si l’augmentation du dioxyde de carbone peut être à l’origine d’un effet de serre accru, et donc du réchauffement climatique, le rôle de la molécule la plus vitale de notre atmosphère - l’eau - est rarement évoqué. En effet, l’eau est à peine mentionnée dans les centaines de pages du rapport 2001 du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat » Ahilleas Maurellis and Jonathan Tennyson, 2003, “Climatic Effects of Water Vapour L’attention des chercheurs associés au GIEC s’est en fait jusqu’à présent concentrée sur l’impact des changements climatiques sur le cycle de l’eau et sur la crise de l’eau » qui en résulte, mais le rôle de la perturbation du cycle de l’eau comme agent du changement climatique n’a pas été posée. Le Document technique VI du GIEC, publié en 2007 intitulé Le changement climatique et L’eau » mentionne est introduit par le constat suivant Le réchauffement observé pendant plusieurs décennies a été relié aux changements survenus dans le cycle hydrologique à grande échelle, notamment l’augmentation de la teneur en vapeur d’eau de l’atmosphère, la modification de la configuration, de l’intensité et des extrêmes des précipitations, la diminution de la couverture neigeuse et la fonte des glaces accrue, ainsi que la modification de l’humidité du sol et du ruissellement. » Les rapporteurs de cette synthèse notent donc la corrélation étroite entre entre changement climatique et perturbation des cycles hydrologiques. Mais tout le développement du rapport consiste à énumérer les conséquences catastrophique du réchauffement global sur les ressource en eaux et le régime des pluies, et la recrudescence d’épisodes extrêmes de sécheresses et d’inondations. Le document est conclus par le constat de la pauvreté des moyens consacrés à la problématique de l’eau dans un contexte où la disponibilité de cette ressource vitale est menacée. Il existe des lacunes en termes d’observation et de besoins de recherche liés au changement climatique et à l’eau. Les données d’observation et l’accès aux données sont des conditions préalables à la gestion adaptative, et pourtant bien des réseaux d’observation sont en voie de disparition. Il est nécessaire d’approfondir la compréhension et d’améliorer la modélisation des changements climatiques liés au cycle hydrologique à des échelles pertinentes pour une prise de décision. Les informations relatives aux incidences du changement climatique sur l’eau ne sont pas appropriées, surtout en ce qui concerne la qualité de l’eau, les écosystèmes aquatiques et les eaux souterraines, notamment dans leurs dimensions socioéconomiques. Pour finir, les outils actuels ne sont pas adaptés à une évaluation intégrée des possibilités d’adaptation et d’atténuation dans les multiples secteurs qui dépendent de l’eau. » Plus récemment, le 28 février 2022, le deuxième volet de son rapport, sur l’étude des impacts, de l’adaptation et de la vulnérabilité au changement climatique, le GIEC, a dédié un chapitre aux menaces qui planent sur les écosystèmes hydrologiques et sur les mesures urgentes d’adaptation à ces perturbations du cycle de l’eau. Là encore la problématique de l’eau est traitée comme une conséquence des perturbations climatique qui implique des mesures d’adaptation. Les fonctions climatique de l’eau ne sont pas abordées. On est loin du nouveau paradigme de l’eau » souhaité par les hydrologues. Cet état de fait, en partie due à la domination des climatologues au sein du GIEC et à la faible représentation des experts de l’hydrosphère parmi les scientifiques de ce groupe. Il est aussi lié à la complexité du phénomène. De nombreux aspects de la molécule d’eau, apparemment simple, font qu’il est difficile de modéliser son effet sur notre climat. Contrairement à la plupart des