L’érosion des sols due aux activités humaines a commencé il y a 4000 ans!

L’érosion des sols réduit la productivité des écosystèmes, elle modifie les cycles des nutriments et a donc un impact direct sur le climat et la société.

Une équipe internationale de chercheurs, dont fait partie le professeur Pierre Francus de l’Institut national de la recherche scientifique (INRS), a enregistré les changements temporels de l’érosion des sols en analysant les dépôts sédimentaires dans plus de 600 lacs dans le monde. Ils ont constaté que l’accumulation de sédiments lacustresa augmenté de façon significative à l’échelle mondiale il y a environ 4 000 ans. Par ailleurs, les registres de pollen indiquent que le couvert forestier aurait diminué lors de la même période.

Cette étude qui a été publiée lundi dans la revue PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America) suggère que l’activité humaine et l’ouverture du paysage par le défrichement ont intensifié l’érosion des sols bien avant l’industrialisation.   Les sols sont à la base de presque tous les processus biologiques à la surface de la Terre. Sur des échelles de temps millénaires, l’altération et l’érosion des sols sont principalement contrôlées par les impacts climatiques et tectoniques. Sur le court terme et à plus petite échelle, les activités anthropiques (relatives à l’activité humaine) sont les principaux facteurs de l’érosion des sols. Toutefois, on ne savait toujours pas depuis quand et à quelle ampleur l’érosion des sols causée par l’homme s’était intensifiée à l’échelle mondiale.   

Pour répondre à cette question, l’équipe de chercheurs européens et canadiens s’est penchée sur l’érosion des sols dans le passé. Ils ont étudié des carottes de sédiments provenant de 632 lacs du monde entier, qui avaient été prélevées au cours des dernières décennies.   

« Les sédiments lacustres sont considérés comme des archives naturelles qui enregistrent l’évolution passée de l’intensité de l’érosion. La matière provenant des sols, sous forme dissoutes ou solide, transite vers les milieux de lacs et s’accumulent en couches sédimentaires qui se préservent au fond des lacs. »

Explique l’auteur principal, Jean-Philippe Jenny, PhD, qui a dirigé ce projet de recherche lorsqu’il était au Max Planck Institute for Biogeochemistry en Allemagne à titre de chercheur boursier financé par le groupe AXA

Il est actuellement chercheur à l’Institut national de la recherche agronomique (INRA) au sein du CARRTEL Limnology Center, en France.   

À l’aide de données de mesures de datation par le carbone 14, les scientifiques ont daté l’âge des couches de sédiments lacustres et les taux d’accumulation des sédiments. La vitesse de l’accumulation des sédiments a ensuite été interprétée en termes de signal d’apport de matériaux érodés depuis les bassins versants. « C’est la première fois qu’en compilant des données provenant d’un si grand nombre de lacs, nous constatons une tendance générale à l’augmentation de l’accumulation de sédiments durant l’ère Holocène (ou au cours des 10 000 dernières années) », affirme le professeur Francus, coauteur de l’étude et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en sédimentologie environnementale à l’INRS.      

Agriculture et érosion

En cherchant les causes potentielles de cette sédimentation accrue, les chercheurs ont examiné les fossiles de pollen enregistrés dans les mêmes lacs, afin de reconstituer les changements de végétation dans chaque bassin hydrographique.  

L’érosion causée par l’agriculture est une cause majeure de la dégradation des sols (Photo: Rick Bohn / United States Fish and Wildlife Service (USFWS))  

« Nous avons réalisé l’importance des résultats lorsque nous avons constaté que l’accumulation accrue de sédiments, il y a 4 000 ans, coïncidait avec une réduction du pollen des arbres, précise M. Jenny. La diminution du pollen provenant des arbres reflète les changements de la couverture végétale du sol, et permettent d’identifier les périodes de défrichements, par exemple suite au développement de l’agriculture et la sédentarisation des populations, qui à leur tour sont susceptibles de conduire à la dégradation et à l’érosion des sols. »  

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

« Cela signifie que l’utilisation des terres aurait eu un impact majeur sur les transferts de matière de surface il y a 4000 ans, lorsque la population humaine était beaucoup moins nombreuse qu’aujourd’hui. Nos écosystèmes sont extrêmement sensibles aux modifications de l’utilisation du sol. »

Explique le professeur Francus.   

Prélèvement d’échantillons dans une carotte de sédiments pour la détermination de l’âge par des mesures du radiocarbone. (Photo: Jean-Philippe-Jenny)  

En regardant de plus près leurs données, les chercheurs ont également trouvé d’autres liens intéressants : à l’échelle régionale, les changements dans l’accumulation de sédiments semblent corrélés aux développements socioéconomiques historiques lors du peuplement de la Terre. Par exemple, l’augmentation de l’érosion des sols a commencé plus tard en Amérique du Nord qu’en Europe. Cette augmentation correspond probablement à l’introduction tardive des pratiques agricoles européennes en Amérique du Nord après la colonisation. Au contraire, la diminution de l’accumulation de sédiments dans 23 % des sites est probablement associée à une utilisation accrue de l’eau et à la construction de barrages, surtout dans les empires romain et chinois il y a 3 000 ans.  

Cette étude suggère que le changement concernant l’abondance des arbres dans les bassins versants des lacs a longtemps été le principal facteur d’érosion des sols. De plus, la déforestation entraînée par l’activité humaine explique l’accélération de l’érosion des sols au cours des quatre derniers millénaires.  

« Ces résultats sont importants, car ils nous permettront d’obtenir à long terme des prévisions plus précises du cycle du carbone. »

Ajoute le professeur Francus.   

« Bien avant les influences plus récentes et abruptes des émissions de gaz à effet de serre, l’activité humaine a dû influencer l’environnement il y a déjà 4 000 ans », conclut M. Jenny qui a également été boursier postdoctoral au laboratoire du professeur Francus au Centre Eau Terre Environnement de l’INRS, de 2013 à 2016.     

Au sujet de l’étude

Human and climate global-scale imprint on sediment transfer during the Holocene Jenny, J.-P., Koirala, S., Gregory-Eaves, I., Francus, P., Niemann, C., Ahrens, B., Brovkin, V., Baud, A., Ojala, A.E.K., Normandeau, A., Zolitschka, B., Carvalhais, N. Proc.Natl.Acad.Sci.USA (2019) www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1908179116