Biologické rozmanitosti půdy je paleta životních forem , zvířecího, rostlinného a mikrobiální přítomné v půdě se alespoň v části jejich životního cyklu. Půdní biodiverzita zahrnuje obyvatele půdní matrice i obyvatel „půdních příloh“ ( stelivo , rozpadající se mrtvé dřevo , mrtvoly zvířat, trus). Je součástí podzemní biologické rozmanitosti, která zahrnuje také život jeskynního a krasového prostředí , vodonosných vrstev , určitých poruch a poruch atd. Téměř pětina veškeré biomasy (zejména mikrobiální) by mohla být v podzemí a žít v sedimentech, málo známých, ale hrajících hlavní roli jako uhlík , producent půdy a v suchozemských biogeochemických cyklech . Pokroky v metagenomice aplikované na půdy, sedimenty a podzemní vody nedávno ukázaly, že většina známých bakteriálních kmenů je přítomna také pod povrchem zemských povrchů a nedávno zde bylo objeveno 47 nových linií kmenů , což umožňuje postupné lepší pochopení distribuce a cesty pronikání / oběhu půdních organismů a souvisejících podzemních prostředí.
Identifikace, počítání a charakterizace rozmanitosti živých půdních organismů umožňuje definovat ukazatele (nebo bioindikátory ) kvality půdy a podzemního (někdy i vzdušného) prostředí.
"Víme víc o pohybu nebeských těles než o zemi, po které šlapeme." "
- Citace připsaná Leonardovi da Vinci ( asi 1500).
Půda je složitý a heterogenní stanoviště na krátké vzdálenosti, která zahrnuje mnoho míst a kde je několik forem živin koexistují zdrojů. V důsledku toho může toto prostředí kolonizovat spousta živých organismů, což vede ke vzniku velmi rozmanitých trofických řetězců . Většina druhů se nachází v horních 2–3 centimetrech půdy, kde jsou nejvyšší koncentrace organických látek a kořenů.
Kromě funkce podpory produkce plní půda mnoho funkcí v oblasti životního prostředí, jako je funkce filtru a místa pro skladování vody a znečišťujících látek. Úrodnost půdy, kvalita produkce potravin, čistota vzduchu a kvalita vody jsou spojeny s dobrým fungováním půdy a činností organismů, které ji obývají. Půdy je tedy doma k více než 25% z živočišných a rostlinných druhů je popsáno, což z něj činí mezi suchozemských ekosystémů , jeden z nejvíce biologické rozmanitosti stanovišť. Jedna čajová lžička zahradní půdy může obsahovat více než milion organismů rozdělených do několika tisíc různých druhů. I když každý z těchto živých organismů individuálně hraje určitou roli ve funkcích a vlastnostech půdy, je to jejich velká rozmanitost a vztahy, které mezi nimi vytvářejí, které uvádějí do pohybu biologické procesy při vzniku řádného fungování. a jejich přizpůsobivost změnám (např. změně klimatu nebo změně ve využívání půdy ). Půdní biologická rozmanitost však zůstává do značné míry neznámá, a to jak taxonomicky (většinu jejích mikrobů tvořících půdní mikrobiotu nelze kultivovat na dostupných pěstebních médiích ), tak ekologickou (zejména struktura trofických sítí ).
Půda je tedy považován za „třetí biotickém hranice“, to znamená, že jeden z prostředí, z nichž člověk dosud prozkoumány veškeré bohatství, po hlubokých oceánských hlubin a přístřešky z rovníkových lesů. , Protože jeho složitosti, jeho nepřístupnost a působivá rozmanitost.
Půdní organismy se obecně dělí do několika skupin:
Nejmenší organizace jsou nejpočetnější a nejrozmanitější. Existují tedy více než dva miliony druhů bakterií a hub, z nichž bylo identifikováno pouze 1%. Tyto žížaly jsou mezitím skupina, jejíž biomasa je nejdůležitější (60 až 80% z živočišné biomasy půdy) a nejznámější druh diverzita.
Kromě této sady organismů zahrnuje biologická složka půdy podzemní orgány rostlin ( kořeny rostlin , mykorhizy , uzliny atd.) Přítomné v rhizosféře .
Rozmanitost půdních organismů je zkoumán z rozsahu genu k tomu komunity, z rozsahu mikro-agregát jako u krajiny . Studium největších zvířat ( makrofauna ) se provádí sběrem a odchytem a následnou identifikací v laboratoři: počítá se například počet a hmotnost organismů na metr čtvereční půdy. Hlavním způsobem, jak zachytit bezobratlou makrofaunu cirkulující na povrchu půdy, je lapač Barber neboli lapač jámy, který se skládá z hrnce zakopaného v zemi, do kterého zvířata spadnou.
Pokud jde o žížaly, nejpoužívanější metodou je postřik půdy půdou roztokem AITC ( allylisothiokyanát ), což je chemická sloučenina přítomná zejména v hořčici, jejíž kontakt dráždí červy, aby se dostali do oblasti. Potom stačí shromáždit červy a identifikovat je. Jedná se například o metodu používanou Observatořem účastnických žížal. Pro úplnější odběr vzorků je také možné vyhloubit část povrchu země a přistoupit k manuálnímu třídění, které spočítá a identifikuje červy, které se tam nacházejí.
Drtivá většina půdních organismů však není viditelná pouhým okem. To zahrnuje odebrání vzorku půdy za účelem extrakce organismů v laboratoři pomocí specifických zařízení a jejich pozorování pomocí binokulárního zvětšovacího skla a mikroskopu. Jedním z nejpoužívanějších extrakčních zařízení je takzvané zařízení Berlese (pojmenované podle jeho vynálezce Antonia Berlese ), které spočívá v podrobení odebraného vzorku zdroji světla, a tedy i tepla, které bude tlačit půdní organismy k migraci dolů, aby nedošlo k vyschnutí a spadl do hrnce obsahujícího konzervační kapalinu, například 70 ° alkohol .
U bakterií a mikroskopických hub umožňují nejnovější technologie extrahovat jejich DNA z půdy a charakterizovat strukturu, hustotu a genetickou rozmanitost druhů nebo dokonce identifikovat jejich část.
Celkově lze půdní faunu z funkčního hlediska rozdělit do čtyř kategorií podle velikosti organismů, které ji tvoří: mikrofauna se skládá ze zvířat kratších než 0,2 mm (průměr <0, 1 mm ) a zahrnuje všechny prvoci (améby, Bičíkovci, nálevníci, Vířníci, tardigrades a nejmenší Nematoda); mezofauna, jejíž délka se pohybuje mezi 0,2 a 4 mm (průměr 0,1 až 2 mm ), zahrnuje většinu hlístic, roztočů (gamasy, oribáty), Collembola, Protoures, Diploures a mladých larev makrorathropod); makrofauna, jejíž délka se pohybuje od přibližně 4 do 80 mm (průměr od 2 do 20 mm ), zahrnuje hlavně oligochaete annelids (enchytrated, žížaly), plži měkkýši (slimáci, hlemýždi), macroarthropods (isopods, diplopods, chilopods, arachnids, a hmyz včetně zejména Isoptera, Orthoptera, Coleoptera, Diptera a Hymenoptera); megafauna přesahující délku 80 mm zahrnuje obratlovce (plazy, hrabající savce, jako jsou hraboši, prérijní psi, sviště, spalaxy nebo krtci), Gymnophiones a tyflopoidy .
Odhady množství nalezené ve vědecké literatuře se značně liší v závislosti na studované půdě. Průměry počtu jedinců v mírných oblastech jsou na jeden metr čtvereční půdy: makrofauna od 100 do 1000, mezofauna od 10 4 do 10 5 , mikrofauna řádově 10 6 . Odhady pro půdní mikroflóru jsou stále velmi nedokonalé: od 10 11 do 10 14 bakterií / m 2 a kumulativní plocha všech hyf mycelia mikroskopických hub může přesáhnout 100 m 2 .
Ve Francii byly od počátku dvacátých let 20. století na národní úrovni vytvořeny výzkumné a experimentální programy, které mají lépe porozumět půdní biologické rozmanitosti ve francouzském měřítku a určit, jak by mohly být půdní organismy použity jako nástroje pro sledování kvality půdy. Proto byl v rámci výzkumného programu GESSOL („Environmentální funkce a správa půdního dědictví“) vyvinut první protokol pro extrakci DNA ze vzorků půdy. Agentura pro životní prostředí a energii ( ADEME ) navíc koordinovala národní výzkumný program s cílem definovat soubor „ bioindikátorů kvality půdy “ .
Pokud lze půdní organismy klasifikovat podle jejich velikosti, lze je také seskupit podle jejich rolí, a to v různých měřítcích:
Činnost těchto organismů je základem mnoha ekosystémových služeb nezbytných pro lidské společnosti:
Zvýšený tlak vyvíjený lidskými činnostmi (umělá a hydroizolace půdy, jejich metody hospodaření v zemědělství a lesnictví) a změnami klimatu jsou a budou hlavními příčinami degradace půdy. Biologická rozmanitost půdy je přímo ohrožena degradací, jako je eroze , snížení obsahu organické hmoty , místní a rozptýlené znečištění , zhutnění, okyselení, hydroizolace a zasolení půdy . Změna ve využívání půdy (např. Urbanizace, pěstování, odlesňování) je hlavní příčinou úbytku biologické rozmanitosti, neboť půdní organismy obecně nemají čas se přesunout nebo adaptovat se na nové prostředí.. Přírodní louky jsou obecně domovem větší rozmanitosti organismů než zemědělské půdy vystavené intenzivnějším postupům. V městských aglomeracích uzavírání půdy a dělení zelených ploch přímo ohrožuje zachování biologické rozmanitosti.
Hodnota ekosystémových služeb poskytovaných půdní biodiverzitou ( úrodnost půdy , ochrana plodin , regulace koloběhu živin a vody, dekontaminace vody a půdy, zdroje pro vývoj farmaceutických produktů) je obecně nedostatečná, příjemci ji nevnímají. Od začátku 90. let se provádí výzkum s cílem odhadnout hodnotu služeb souvisejících s biologickou rozmanitostí s cílem rozvíjet cíle ochrany na národní a nadnárodní úrovni a integrovat je do nákladů každého projektu na místní úrovni. Efektivní zohlednění hodnoty ekosystémových služeb spojených s biologickou rozmanitostí půdy by mohlo napravit nebo dokonce zvrátit rozdíly v ziskovosti mezi různými typy využití půdy nebo zemědělskými postupy.
| Služby spojené s biologickou rozmanitostí | Celkové ekonomické výhody (miliardy USD) |
|---|---|
| Recyklace odpadu | 760 |
| Tvorba půdy | 25 |
| Fixace dusíku | 90 |
| Bioremediace chemických látek | 121 |
| Biotechnologie | 6 |
| Biokontrola druhů škůdců | 160 |
| Opylování | 200 |
| Ostatní přírodní potraviny | 180 |
Politiky územního plánování a hospodaření s půdou mají zásadní dopad na biologickou rozmanitost půdy, a tedy i na poskytované služby. I když lidské činnosti do velké míry ovlivňují půdu a její ekologické funkce, nemají vždy negativní dopad a nejsou všechny nezvratné.
Několik příkladů postupů příznivých pro biologickou rozmanitost půdy: