Chapitre 11 — Caractéristiques des sols et production de biomasse ·
Thème 2.B : Agrosystèmes et développement durable · Leçon 1.2
Prends une poignée de terre forestière. Dans cette pincée, tu tiens plus de vies que la
planète Terre ne compte d’êtres humains. Dix milliards de bactéries dans un seul
gramme, des kilomètres de filaments de champignons, des acariens invisibles à l’œil nu,
des vers de terre… Le sol est le plus grand réservoir de biodiversité de la planète, et
pourtant on n’en voit presque rien. Cette leçon te plonge dans ce monde souterrain grouillant,
et t’apprend comment les scientifiques révèlent cette biodiversité cachée grâce à un dispositif
inventé en 1905 : l’appareil de Berlese-Tullgren.
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- Estimer l’ordre de grandeur de la biodiversité contenue dans 1 g ou 1 m² de sol.
- Classer les organismes du sol par taille (microfaune, mésofaune, macrofaune, mégafaune).
- Décrire les réseaux trophiques du sol et le rôle-clé du ver de terre.
- Expliquer le principe et le protocole de l’appareil de Berlese-Tullgren.
- Analyser une extraction Berlese comme argument scientifique de la biodiversité édaphique.
🧭 Plan de la leçon
- La biodiversité insoupçonnée du sol : chiffres vertigineux.
- Classification des organismes du sol par taille.
- Les réseaux trophiques du sol.
- Le ver de terre : ingénieur de l’écosystème (Darwin, 1881).
- Argument scientifique : l’appareil de Berlese-Tullgren.
1. La biodiversité insoupçonnée du sol
Le sol est le plus grand réservoir de biodiversité terrestre. Selon les
estimations du Muséum National d’Histoire Naturelle (MNHN) et de la
FAO, environ 25 % des espèces vivantes connues seraient
édaphiques (c’est-à-dire vivant dans le sol). Voici quelques chiffres qui donnent le
vertige :
| Organismes | Dans 1 g de sol forestier | Sous 1 m² de prairie |
|---|---|---|
| Bactéries | ~10 milliards | Innombrables |
| Archées | ~100 millions | — |
| Protozoaires | ~100 000 | — |
| Mycélium fongique | ~10 km de filaments | Réseau continu |
| Vers de terre | — | ~1 000 individus |
| Collemboles | — | ~100 000 |
| Acariens | — | ~100 000 |
La biomasse souterraine dépasse presque toujours la biomasse aérienne. Dans
une forêt tempérée, la biomasse totale des vers de terre peut atteindre 1 à 2 tonnes
par hectare, soit plus que la biomasse des mammifères sauvages !
2. Classification des organismes du sol par taille
On classe traditionnellement les organismes du sol en quatre catégories selon leur
taille, ce qui conditionne aussi leur mode de vie et leur rôle écologique :
| Catégorie | Taille | Exemples |
|---|---|---|
| Microflore / microfaune | < 0,2 mm | Bactéries, champignons, protozoaires, nématodes |
| Mésofaune | 0,2 à 2 mm | Collemboles, acariens, enchytréides |
| Macrofaune | 2 à 20 mm | Cloportes, mille-pattes, larves d’insectes, fourmis, termites |
| Mégafaune | > 20 mm | Vers de terre, taupe |
Les collemboles sont de minuscules hexapodes (souvent confondus avec des
insectes) équipés d’un ressort ventral, la furca, qui leur permet de bondir dans les
airs comme des puces. On en compte plus de 8 000 espèces dans le monde,
et un simple mètre carré de prairie française peut en héberger plus de 100 000
individus. Ce sont, avec les acariens, les recycleurs discrets de la litière forestière.
3. Les réseaux trophiques du sol
Comme dans tout écosystème, les organismes du sol sont liés par des relations
alimentaires : qui mange qui. On distingue plusieurs niveaux trophiques
souterrains :
- Producteurs primaires : les racines des plantes, qui libèrent
dans le sol des exsudats racinaires (sucres, acides organiques) nourrissant tout le
réseau. - Consommateurs primaires bactérivores et fongivores : nématodes,
collemboles, protozoaires — ils se nourrissent des bactéries et des champignons du sol. - Consommateurs secondaires prédateurs : acariens carnivores,
larves de staphylins, mille-pattes — ils chassent la petite faune du sol. - Décomposeurs : bactéries et champignons, qui recyclent la matière
organique morte en éléments minéraux (voir Chapitre 11, Topic 2).
Ces réseaux sont extraordinairement complexes : on estime que dans un
seul gramme de sol, il peut exister plusieurs dizaines de milliers de liens trophiques
différents. C’est cette complexité qui rend le sol résilient face aux perturbations : quand
une espèce disparaît, d’autres peuvent souvent la remplacer.
4. Le ver de terre : ingénieur de l’écosystème
Parmi tous les habitants du sol, les vers de terre occupent une place
particulière. Charles Darwin leur a consacré son dernier livre, publié
en 1881 : The Formation of Vegetable Mould, Through the Action of
Worms. Après avoir bouleversé la biologie avec la théorie de l’évolution, Darwin a passé
ses dernières années à démontrer que ces animaux modestes étaient les véritables
ingénieurs de l’écosystème sol.
Rôles des vers de terre :
- Brassage vertical de la matière : ils ingèrent la matière organique
de surface et l’entraînent en profondeur (bioturbation). - Aération : leurs galeries permettent la pénétration de l’air, de
l’eau et des racines. - Turricules : leurs déjections déposées en surface sont
10 fois plus riches en azote, phosphore et calcium que le sol environnant. - Formation d’humus stable par mélange intime de matière organique et de
particules minérales dans leur tube digestif.
En France, on distingue trois catégories écologiques de vers de terre :
les épigés (rouges, vivant dans la litière), les anéciques (grands vers
comme le lombric commun creusant des galeries verticales), et les endogés (pâles,
vivant en profondeur). Un sol agricole labouré et traité aux pesticides peut perdre
90 % de sa population de vers de terre.
5. Argument scientifique : l’appareil de Berlese-Tullgren
Comment prouver expérimentalement l’existence de cette biodiversité invisible ? Les
pédobiologistes utilisent un dispositif d’extraction inventé en 1905 par
l’entomologiste italien Antonio Berlese, puis modifié par le suédois Albert
Tullgren.
Question de départ : Qui vit réellement dans un échantillon de litière
forestière, au-delà des quelques animaux visibles à l’œil nu ?
Protocole : Utiliser un appareil de Berlese-Tullgren :
un entonnoir métallique surmonté d’une ampoule chauffante et d’une grille tamis. On place
environ 500 g de litière ou d’humus prélevé sur le terrain sur la grille. La
chaleur et la dessication progressives forcent les animaux à fuir vers le
bas (phototropisme négatif et hygrotropisme positif). Ils tombent dans un bécher rempli
d’alcool à 70° qui les tue et les conserve. L’extraction dure 3 à 5 jours.
Le tri et l’identification se font ensuite à la loupe binoculaire, à l’aide de
clés de détermination.
Résultats observés : Sur un simple échantillon de forêt, on extrait
typiquement plusieurs centaines à milliers d’acariens oribates (recyclage
de l’humus), de collemboles (décomposition primaire), d’enchytréides
(petits vers blancs), et de petits nématodes visibles à l’œil nu. Le dénombrement
et l’identification révèlent une biodiversité 100 à 1 000 fois supérieure
à ce qu’on peut observer à l’œil nu en surface.
Conclusion : Le sol abrite une part majeure de la biodiversité
terrestre — environ 25 % des espèces vivantes seraient édaphiques. La
méthodologie Berlese-Tullgren est aujourd’hui l’outil scientifique standard des
pédobiologistes du CNRS, de l’INRAE et des étudiants en
écologie. Elle permet de démontrer la richesse cachée du sol et surtout de suivre l’impact
des perturbations : labour, pesticides, déforestation ou intensification agricole
entraînent des baisses spectaculaires d’abondance et de diversité, mesurables par cette
méthode simple et reproductible.
Version courte, réutilisable en devoir surveillé (moins de 100 mots) :
« Le sol abrite ~25 % des espèces vivantes : 10 milliards de bactéries
par gramme, des champignons, des collemboles, acariens, vers de terre. On classe la faune
par taille (micro-, méso-, macro-, mégafaune). Les organismes forment des réseaux trophiques
complexes (bactérivores, fongivores, prédateurs, décomposeurs). Le ver de terre est un
ingénieur de l’écosystème (Darwin 1881) : brassage, aération, turricules. L’appareil de
Berlese-Tullgren (1905), qui utilise chaleur et dessication pour extraire la mésofaune,
démontre expérimentalement cette biodiversité cachée et permet de suivre l’impact des
perturbations agricoles. »
🧠 À retenir absolument
- 25 % des espèces vivantes vivraient dans le sol : 10 milliards
de bactéries par gramme ! - Classification par taille : microfaune, mésofaune, macrofaune,
mégafaune. - Réseaux trophiques souterrains : producteurs (racines), bactérivores,
prédateurs, décomposeurs. - Le ver de terre = ingénieur de l’écosystème (Darwin 1881) :
brassage, aération, turricules. - Berlese-Tullgren (1905) = extraction de la mésofaune par chaleur et
dessication, outil standard des pédobiologistes.
❓ Questions fréquentes
Pourquoi ne voit-on pas cette biodiversité à l’œil nu ?
La grande majorité des organismes du sol sont microscopiques : bactéries,
champignons, protozoaires, nématodes. Même la mésofaune (collemboles, acariens) mesure
moins de 2 mm et vit cachée dans les pores. Il faut des méthodes d’extraction
comme le Berlese-Tullgren, ou des observations moléculaires (ADN environnemental)
pour révéler cette biodiversité invisible.
Le labour agricole détruit-il vraiment la vie du sol ?
Oui, massivement. Le labour profond retourne le sol, tue mécaniquement les vers de
terre (jusqu’à 90 % de perte), détruit les galeries et le mycélium
fongique, et expose la matière organique à la minéralisation rapide. C’est pourquoi
l’INRAE et l’ADEME promeuvent l’agriculture de
conservation et le semis direct sans labour.
Qu’est-ce qu’un exsudat racinaire ?
Ce sont des substances organiques (sucres, acides aminés, acides
organiques) libérées par les racines vivantes dans le sol. Elles constituent la principale
source d’énergie du réseau trophique souterrain, en particulier dans la zone appelée
rhizosphère. On estime que les plantes peuvent consacrer jusqu’à
20 % de leur production photosynthétique à nourrir leur cortège
microbien racinaire.
Quelle différence entre un acarien et un collembole ?
Les acariens sont des arachnides (8 pattes), au corps globuleux, souvent
prédateurs ou détritivores. Les collemboles sont des hexapodes (6 pattes),
au corps allongé, équipés d’un ressort ventral (furca) qui leur permet de sauter.
Ce sont les deux groupes les plus abondants de la mésofaune du sol.
Pourquoi les turricules de vers de terre sont-ils si riches ?
Les vers ingèrent la matière organique et les particules minérales, les mélangent
intimement dans leur tube digestif, et les rejettent enrichies en calcium (par
leurs glandes calcifères) et en azote assimilable. Les turricules sont donc de
véritables « engrais naturels » déposés à la surface du sol. Darwin avait déjà
estimé qu’une population moyenne de vers déposait environ 40 tonnes de turricules par
hectare et par an !
🚀 Pour aller plus loin
Tu veux comprendre le rôle biogéochimique de ces organismes ou approfondir la fertilité
des sols ?
- Leçon 1.1 — Comment se forme un sol ?
- Leçon 2.1 — Les décomposeurs et le recyclage de la biomasse
- Leçon 2.2 — Les éléments minéraux du sol et la croissance des plantes
Sources scientifiques : Darwin C.,
The Formation of Vegetable Mould, Through the Action of Worms (1881) ;
Bachelier G., La vie animale dans les sols (ORSTOM/IRD) ; Gobat J.-M., Aragno M.,
Matthey W., Le sol vivant (3ᵉ éd., PPUR, 2010) ; INRAE, programme Biodiversité
des sols ; MNHN, base Vigie-Nature Vers de Terre ; FAO, Global Soil
Biodiversity Atlas (2016).
Contenu pédagogique original — Réussir SVT. L’équipe Réussir SVT.