Institut des Sciences de la Terre d'Orléans
La quantification et la modélisation des processus biogéochimiques s’opérant dans les biogéosystèmes continentaux, par nature complexes car soumis à de fortes pressions anthropiques et où les échelles spatiales et temporelles sont étroitement imbriquées, sont de véritables défis scientifiques et technologiques à gérer sur le long terme. L’objectif majeur du groupe Biogéosystèmes continentaux est de comprendre les processus physiques, chimiques et biologiques qui gouvernent le fonctionnement et l’évolution de ces milieux, dans le but de modéliser les interactions Climat-Hommes-Milieux, passées, actuelles et futures. Dans ce cadre, la prise en compte et la hiérarchisation de l’importance des processus observés dans le temps et dans l’espace (« moments clefs » et « lieux clefs ») sont au cœur de la démarche scientifique déployée.
La diversité des expertises de l’équipe Biogéosystèmes continentaux est déployée à travers la combinaison d’une démarche d’observation du fonctionnement des milieux et d’une caractérisation de leurs compartiments à différentes échelles spatio-temporelles, d’une approche expérimentale (in situ et ex situ) et de simulations numériques et mécanistes permettant de prédire le fonctionnement des systèmes étudiés.
Responsable d’équipe : Tournassat Christophe
Équipe :
3 systèmes emblématiques des objets d’étude de l’ISTO sont investigués : les tourbières, les karsts et les bassins versants. Dans le cas des tourbières (les 4 sites du Service National d’Observation, SNO Tourbières) et du karst du Val d’Orléans (qui fait partie du SNO Karst), il s’agit d’évaluer la variabilité spatiale et temporelle des flux et du bilan de carbone (respectivement organique et inorganique). Dans le cas des bassins versants, nous proposons de quantifier l’impact des différents forçages à l’origine des flux de matières érodées.
La reconquête de milieux anthropisés (friches industrielles, zones humides, rivières, …) est maintenant une évidence pour les collectivités et les industriels (pression foncière, opportunité d’une redynamisation du secteur économique, préservation de la biodiversité et des espaces naturels, lutte contre l’étalement urbain). Dans le domaine de la remédiation de ces milieux, nos travaux sont focalisés sur l’utilisation d’amendements et de végétaux spécifiques ou d’adsorbants constitués de matériaux hybrides à base d’argiles dans les sols contaminés et les milieux aquatiques. Ils bénéficieront des recherches menées sur les traceurs et contaminants et sur les interactions multiples dans le compartiment rhizosphérique des sols.
Les objectifs sont de quantifier et de hiérarchiser les impacts respectifs du climat et des activités humaines sur les écosystèmes continentaux au cours du temps. Nous focalisons nos efforts sur deux fenêtres temporelles aux forçages distincts : le Cénozoïque (crises climatiques) et l’Holocène (climat/activités humaines).
L’étude des traceurs & des contaminants est une thématique qui s’inscrit dans la continuité des actions développées depuis longtemps dans le GP Biogéosystèmes, notamment celle concernant la dynamique de la matière organique dans les environnements de surface. Nous la consolidons en mettant l’accent sur :
L’étude de ces processus et de leurs dynamiques spatio-temporelles permet de mieux appréhender le diagnostic environnemental, paléoenvironnemental et la remédiation des milieux perturbés et contaminés.
Cet axe structurant se justifie par le fait que la rhizosphère est une zone du sol très ‘active’ où de multiples gradients s’opèrent entre la plante et son environnement (sol) : oxydo-réduction, disponibilité en substrats carbonés, ligands organiques, pH. Ces gradients physico-chimiques supportent la croissance de communautés microbiennes spécifiques et en quantité plus importante par rapport au sol sans racines. De ce fait, la rhizosphère est le siège de réactions affectant significativement le fonctionnement biogéochimique du système dans son ensemble. Nous approfondissons l’étude des interactions multiples aux interfaces plantes – microorgamismes (champignons et batéries) – matière organique – minéraux dans le compartiment rhizosphérique des sols.
Compte tenu des objets d’étude choisis (tourbières et sols contaminés), l’approche mise en place permet de comprendre le rôle de la rhizosphère de plantes vasculaires dans le cycle de carbone et la genèse des gaz à effet de serre dans les tourbières à sphaignes et les processus biogéochimiques dans la rhizosphère de végétaux participant à la phytostabilisation de sols pollués par des métaux et métalloïdes. Nos recherches bénéficient de la synergie générée par la complémentarité des compétences et des outils présents au BRGM (microbiologie) et à l’ISTO (géochimie).
