Tourbière

Le bilan hydrique doit être nul ou positif, de sorte que le milieu soit presque constamment inondé ou gorgé d'eau. Les milieux aquatiques sont pauvres en dioxygène et c'est une cause de la préservation de la matière organique. Cette abondance en eau peut être due à divers facteurs :

• le relief, qui doit permettre d'une manière ou d'une autre une stagnation de l'eau ;
• une pluviométrie importante supérieure à l'évapotranspiration ;
• un sous-sol rocheux, argileux et quelquefois sableux relativement imperméable limitant les pertes d'eau par infiltration ;
• la présence de doline qui permet l'approvisionnement en eau.

On trouve des tourbières dans le milieu arctique, subarctique, tempéré et tropical.

• En zone tempérée, la température doit être faible, ce qui ralentit encore les processus de décomposition de la matière organique morte.
• En zone tropicale, ce sont les précipitations importantes qui compensent l'importante évapotranspiration.

• une flore particulière, qui peut parfois sur des pentes (« tourbières de pentes ») freiner ou stocker l'eau (sphaignes sur sols acides ou acidifiés, les roseaux étant plus caractéristiques des zones alcalines) ;
• l'acidité du sol, naturelle (fréquente en zone tropicale) ou auto-entretenue (par exemple par les sphaignes), est un facteur qui ralentit la décomposition de la lignine et des plantes dans le cas des tourbières acides. Dans ce cas, les tourbières sont souvent liées aussi à une pauvreté trophique du sol (qui n'implique pas une faible biodiversité).

Certaines tourbières sont plus ou moins boisées voire enforestées (en zone tropicale, on peut voir jusqu'à plus de 1 000 arbres par hectare, et plus de 100 espèces différentes appartenant à des dizaines de genres et familles pour un seul hectare).

Le bouleau nain, tourbière du Cachot, canton de Neuchâtel (Suisse)

Kalmia angustifolia, Québec, Canada

La présence de pollens fossiles n'est pas un indice certain de présence ancienne d'arbres dans la tourbière même (les pollens sont transportés par le vent, l'eau et les animaux). Les arbres tels que saules, bouleaux ou pins fossilisent mal dans les tourbières (sauf s'ils ont été ennoyés par un accident climatique), du fait de leur enracinement superficiel et de leur décomposition rapide par les communautés de champignons et bactéries qui profitent de l'environnement très humide.

Dans le sud de la zone circumpolaire européenne, les arbres sont communs dans les tourbières alcalines, mais rares ou absents de la plupart des tourbières acides actives (très humides et fraîches), et la surface terrière (« G ») moyenne ou totale y est généralement faible.

Les gestionnaires ouest-européens ont longtemps privilégié[2] - [3] - [4] une gestion des tourbières défavorisant les arbres (via le débroussaillement et le déboisement), notamment :

• parce que les tourbières non exploitées sont souvent petites ou relictuelles, et situées dans un contexte drainé ;
• et que les arbres (via leur évapotranspiration, leur ombrage et leurs feuilles mortes) peuvent contribuer à assécher, humifier et modifier le milieu et irréversiblement le détruire.

Mais l'étude des fossiles des tourbes anciennes montre que des arbres[5] colonisaient autrefois significativement certaines tourbières, notamment dans les horizons profonds datés de 6000 ans avant nos jours (et comme on le voit encore aujourd'hui en Europe du Nord). Alors qu'une partie de la faune herbivore régressait ou disparaissait (mégaceros, rennes, élans puis castors en Europe de l'Ouest), ce sont l'exploitation du bois, l'élevage et l'agriculture qui auraient précocement complètement déboisé la plupart des grandes tourbières d'Europe de l'Ouest, favorisant des espèces telles que les droseras. À certaines conditions, les gestionnaires des tourbières admettent aujourd'hui un peu mieux la présence d'arbres, estimant que les risques liés à l'évapotranspiration sont limités (les sphaignes ont également un fort pouvoir d'évapotranspiration, permanent, alors que les arbres poussent mal quand la tourbe contient plus de 50 % d'eau).

Dans l'hémisphère nord, ce sont par exemple le bouleau (en périphérie) et des saules, souvent nains ou rampants et à croissance très lente tels que Salix repens, Salix retusa, Salix herbacea, Salix lapponum, quelques buissons et parfois de grands résineux (pins…) qui habitent les tourbières. Le rare bouleau nain (Betula nana), véritable « relique glaciaire », peuple certaines tourbières suisses (pays où il est strictement protégé ; voir illustration ci-contre à gauche).

La tourbe s'y est souvent accumulée sur plusieurs dizaines de mètres d'épaisseur. Ces tourbières ont été épargnées par les glaciations, et elles bénéficient en outre d'un climat annuel souvent plus stable, ce qui explique que la diversité des arbres qui se sont adaptés aux sols tourbeux est souvent très élevée.

La surface terrière de chaque arbre y est plus faible qu'ailleurs en forêt tropicale, mais elle est compensée par une surface terrière totale parfois très élevée en raison d'une densité d'arbres/ha beaucoup plus élevée qu'en zone tempérée. Par exemple, sur 12 parcelles étudiées à Kalimantan (Indonésie), G (surface terrière) variait de 6,37 m²/ha (7 ans après une coupe rase) à 52,40 m²/ha, avec une moyenne de 26,8 m²/ha (soit plus que les 22,5 m²/ha[6] qui sont la moyenne pour la forêt publique en France métropolitaine) pour ces 12 sites de tourbières boisées ou naturellement enforestées[7].

À titre d'exemples :

• Une parcelle de 70 mètres × 150 mètres (1,05 hectare) de forêt ancienne marécageuse (19 à 40 m d'épaisseur de tourbe) a été inventoriée près du village de Mensemat, comté de Sambas, à l'Ouest de l'île de Kalimantan (Indonésie)[8] :
  • Pour les arbres de plus de 10 cm de diamètre, les scientifiques y ont relevé une densité de 698 arbres/ha, et 86 espèces différentes (58 genres, 31 familles), soit plus que ce qu'on pourrait trouver dans toute l'Europe.
  • Ce à quoi il faut ajouter une densité de 5 043 petits arbres/ha (2 à 10 cm de diamètre) qui eux appartenaient à plus de 100 espèces (67 genres appartenant à 33 familles). Dans ce cas, il semble donc que 15 % des essences n'y peuvent atteindre l'âge adulte. Par ailleurs, comme en zone tempérée, les arbres y croissent lentement et sont plus petits et de diamètre inférieur. Ils appartenaient aux familles suivantes : Euphorbiaceae, Annonaceae et Diptérocarpacées. La plupart des arbres étaient de faible diamètre (diamètre de 2 à 30 cm), les plus grands dépassant rarement un diamètre de 60 centimètres. Concernant la densité d'arbres et leur diversité, il ne s'agit pas d'un exemple isolé.
• En 1994, Sudarmanto a relevé[9] sur un seul hectare 433 arbres de plus de 10 cm de diamètre, appartenant à 122 espèces, dans un marais forestier du parc national de Gunung Palung dans cette même région (ouest de Kalimantan) ;
• Dans le parc national de Tanjung Puting, au entre de Kalimantan, Mirmanto (1999) a compté[10] 728 arbres de plus de 5 cm de diamètre sur un seul hectare, appartenant à 96 espèces. Dans ce même parc, Hamidi, près de 10 ans auparavant[11], avait déjà relevé 108 espèces d'arbres sur seulement 0,75 ha (soit 812 espèces d'arbres/ha) ;
• Saribi et Riswan, en 1997, enregistraient[12] une densité d'arbres encore plus élevée (1 004 arbres/ha) dans une autre forêt sur tourbière (Nyaru Menteng Arboretum, Centre de Kalimantan), mais dans ce cas avec une diversité plus faible d'essences (64 espèces estimées à partir d'une identification de la moitié de la parcelle étudiée, sur 0,5 ha)[13].

Croissance des arbres : des chercheurs ont suivi[14] la croissance des arbres d'une tourbière sur une parcelle de 1 ha dans le parc national de Tanjung Puting créé en 1998 sur l'île indonésienne de Kalimantan. La circonférence moyenne des arbres s'est accrue de 0,9 cm/an, variant de 0,4 cm/an à 3,9 cm/an. Ceux qui grossissent le plus vite sont ceux dont le diamètre est compris entre 30 et 40 cm.

Parmi les arbres de diamètre plus petit que 4,8 cm, de 1998 à 1999, 27 arbres sont morts, et 49 ont été « recrutés ».

La surface terrière totale est passée de 40,77 m²/ha à 41,89 m²/ha ; 0,62 m²/ha ont été perdus (en arbre mort) compensés par + 0,76 m²/ha gagnés en croissance. 0,98 m²/ha correspondent au recrutement. La composition floristique est restée quasi stable.

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  Lézard vivipare (Zootoca vivipara)
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  Grenouille rousse (Rana temporaria)
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  Damier de la succise (Euphydryas aurinia)
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  Azuré de la sanguisorbe (Phengaris teleius)
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  Leucorrhine à gros thorax (Leucorrhinia pectoralis)
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  Vison d'Europe (Mustela lutreola)

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  Droséra à feuilles rondes (Drosera rotundifolia)
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  Sphagnum fallax
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  Utriculaire (Utricularia vulgaris)
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  Linaigrette à feuilles étroites (Eriophorum angustifolium)
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  Canneberge (Vaccinium oxycoccos)
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  Bruyère callune (Calluna vulgaris)

Les tourbières, notamment les tourbières acides, abritent de nombreuses espèces rares, protégées et/ou menacées. Elles abritent aussi[15] une grande quantité de micro-organismes, dont des bactéries et cyanobactéries (1 000 000 000 d'individus environ par litre d'eau), des algues unicellulaires (également 1 000 000 000 par litre) qui sont consommés par des protozoaires (100 000 par litre), des rotifères (100 000 par litre). On y trouve aussi des nématodes (10 000 par litre) et certaines larves d'invertébrés ainsi que des amphibiens…

Elles font partie des habitats qui peuvent être protégés dans le réseau Natura 2000 ou mis en réserves naturelles, nationales ou régionales (réserve naturelle régionale de la tourbière de Vred, réserve naturelle des Hautes-Fagnes, par exemple).

La majorité des tourbières sont situées dans les zones de moyenne et haute montagne, près des sources des grands fleuves et rivières. On dit qu'elles sont en « tête de bassin versant ». Comme les autres types de zones humides, elles ont un rôle important dans le cycle de l'eau :

• rétention de l'eau : les tourbières jouent un rôle de régulation des flux hydriques, en retenant l'eau pendant une période plus ou moins longue avant de la restituer au milieu. Cela est notamment dû aux caractéristiques des sphaignes, qui se comportent comme de véritables éponges. En régulant le débit de l'eau, les tourbières permettent d'adoucir les phénomènes de crue. Et, en restituant progressivement l'eau à son milieu, les tourbières maintiennent un débit d'eau minimal dans les cours d'eau en été (on parle de soutien des débits d'étiage) ;
• filtrage et assainissement de l'eau : les végétaux qui croissent en tourbière permettent de purifier l'eau qui la traverse, en utilisant pour leur croissance les matières minérales et organiques en excès, et permettent ainsi un assainissement de l'eau. Mais un apport trop important de matières minérales déstabilise le fonctionnement même de la tourbière, en accélérant la dégradation de la matière organique morte, à l'origine même de la formation de tourbe. Passé un certain seuil, la matière organique stockée dans la tourbe est minéralisée, la végétation en surface est modifiée, les sphaignes disparaissent et la tourbière devient inactive.

Une étude de Hari Eswaran et al. estimait en 1993 que les sols des tourbières (histosol (en)) stockent plus de 20 % de la matière organique totale de tous les sols (357 Pg sur un total de 1 576 Pg), alors que leurs superficies n’excèdent pas 3 % des terres émergées. Ainsi, les activités humaines émettant environ dix milliards de tonnes de carbone par an (données 2013), la perte de seulement 1 % des sols tourbeux restant représenterait entre 40 et 50 % des émissions annuelles de carbone anthropique[16] - [17] - [18].

Des estimations plus récentes[19] portent cette estimation à 550 Gt équivalent CO₂ (Gt éq. CO₂ dans le monde), soit presque le double[20] de tout le carbone stocké par la biomasse forestière, 75 % du carbone de l’atmosphère et 30 % du carbone des sols du monde entier[21].

En France, ce service de stockage du carbone se dégrade continuellement. Selon Hans Joosten (2009) il est passé de 150 Mt de carbone en 1990 à 137 Mt en 2008 en raison du drainage, de l'exploitation et/ou de la minéralisation des tourbières[21] - [22] - [23].

Les tourbières émettent du méthane (20 à 40 % des émissions totales, et 70 à 90 % du total des émissions naturelles) mais sont néanmoins l'un des puits naturels de carbone les plus importants de tous les milieux émergés (sur une petite surface, elles absorbent environ 1 % de toutes les émissions de carbone fossile, 0,07 pour 8,2 Pg émis et absorbé par la biomasse) et elles fournissent de nombreux autres services écosystémiques[21] - [24]. Les émissions ou échanges de protoxyde d'azote y sont en outre limités.

La tourbière de la Grande Pile, en Haute-Saône, est une référence pour l'histoire climatique de l'Europe occidentale. Celle-ci fournissant un enregistrement des fluctuations climatiques sur les derniers 135 000 ans.

Comme on l'a vu, la tourbe se forme dans un milieu constamment gorgé d'eau, et donc très pauvre en oxygène (on parle d'un milieu très peu oxydant). Cela permet à la matière organique de rester dans un bon état de conservation, même après des milliers d'années. Ainsi, le pollen des arbres, arbustes et plantes qui se dépose au gré du vent dans une tourbière reste conservé dans la tourbe, et s'accumule au fil des ans, des siècles, des millénaires. La tourbe constitue un enregistrement de l'état de la végétation passée.

L'étude des grains de pollens, la palynologie, a fait grand usage de cette propriété des tourbières. Comme pour la glaciologie où l'on peut réaliser des carottes de glace et y lire l'histoire du climat, les palynologues réalisent des carottes de tourbe pour y lire l'histoire de la végétation. Après préparation des échantillons, les différents types de grains de pollen sont identifiés et comptés, puis les différentes strates des carottes sont datées. On obtient ainsi un diagramme pollinique, qui retrace l'histoire de l'évolution de la végétation depuis que la tourbe l'a enregistrée.

En recoupant ces informations avec des études sur l'histoire des activités humaines, on peut avoir une idée plus précise des relations entre l'homme et le milieu naturel : défrichements, développement de la céréaliculture, plantations de résineux, pâturages, etc.

Ainsi, quand une tourbière disparaît, c'est une partie de l'histoire des paysages anciens qui disparaît, mais également une partie de l'histoire du développement des populations humaines passées.

D'une manière générale, les vestiges organiques de toutes sortes sont préservés : on a ainsi pu retrouver de nombreux corps humains momifiés à travers l'Europe du Nord, les hommes des tourbières. Ces véritables fossiles nous renseignent notamment sur la culture et le mode de vie des hommes de l'âge du fer. On a aussi retrouvé un manuscrit enluminé dans une tourbière irlandaise en 2006.

Il existe deux types d’exploitation: l’exploitation in situ et l’exploitation ex situ[25]. L’exploitation in situ est lorsqu’une culture est entreprise sur la tourbière, par exemple l’agriculture ou la foresterie[25]. Au Canada, l’exploitation in situ des tourbières est majoritairement destinée à la culture de canneberges et de l’épinette noire (Picea mariana)[26] - [27]. À ce jour dans ce pays, 17 millions d’hectares ont été drainés pour les activités de foresterie[28]. L’exploitation ex situ définit l’extraction de la tourbe à des fins commerciales[25]. La tourbe extraite sert principalement pour des usages reliés à l’horticulture, la combustion énergétique, la balnéothérapie et comme absorbant écologique. En Suisse les tourbières sont protégées depuis 1987 et l'extraction de tourbe est interdite. Par contre, selon l'Office fédéral de l’environnement OFEV, 524 000 m³ de tourbe sont importés chaque année. Le Conseil fédéral met en place depuis 2012 un plan basé sur la collaboration entre les milieux économiques, les scientifiques et la société civile. En vue de réduire l’utilisation de la tourbe par étapes, une enquête identifie divers emplois de la tourbe et les volumes utilisés. L’OFEV encourage les substituts appropriés en soutenant financièrement la recherche. Il invite les producteurs et le commerce horticoles à signer une déclaration d’intention[29].

La forte teneur en matière organique de la tourbe sèche en fait un très bon combustible, traditionnellement exploitée dans les régions où les tourbières sont abondantes. L'extraction de la tourbe débute par le drainage de la tourbière. À l'aide d'outils développés à cet effet, la tourbe est découpée en morceaux de la taille d'une brique et empilée sur la tourbière. Ce n'est qu'après avoir séché convenablement que les briques de tourbe pourront être utilisées pour le chauffage. La Finlande et la Russie font partie des principaux pays utilisant la tourbe à des fins énergétiques[30].

La tourbe est une ressource naturelle qui est utilisée dans les centres de balnéothérapie à des fins thérapeutiques[30].

La tourbe peut aussi être utilisée comme absorbant écologique[25]. En effet, la tourbe est utilisée dans la fabrication de couches pour bébés et de serviettes hygiéniques[27].

Les tourbières canadiennes sont menacées par la possible exploitation de leur sous-sol qui renferme de la chromite, du cobalt ou du nickel permettant le développement des voitures électriques[31].

• 
  Briques de tourbe mises à sécher.
• 
  Front de taille d'une fosse de tourbage.
• 
  Front de taille en paliers.

La protection des tourbières naturelles, c’est-à-dire qu’elles n’ont pas été perturbées ou exploitées par les humains, est l’alternative la plus rentable et la plus efficace, particulièrement dans la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre[39]. Comme de nombreuses espèces sont inféodées à ces écosystèmes, leur conservation contribue à maintenir l’intégrité écologique et la biodiversité à l’échelle régionale[27].

La paludiculture est une technique de gestion qui permet de cultiver la biomasse associée aux tourbières naturelles et même restaurées, de sorte qu’elle est compatible avec les conditions accumulatrices de tourbes de la tourbière en question[39]. La cultivation hors terre de certains végétaux désirables de façon sélective et qui n’empêche pas l’accumulation de la tourbe, ainsi que la cueillette de baies et de champignons comestibles sont deux exemples de paludiculture[25].

En horticulture, la tourbe peut être remplacée par d'autres substrats organiques comme la fibre de coco, la fibre de bois ou la fibre d’écorce de pin[40]. Au niveau des absorbants, la tourbe peut être remplacée par le polypropylène, capable d’absorber de 7 à 9 fois son poids en huile[41], ainsi que la linaigrette (Eriophorum vaginatum), un dérivé de l’extraction de la tourbe, qui peut absorber 20 fois son poids en eau[42].

À la suite de l'extraction de la tourbe, l'intervention humaine est nécessaire pour restaurer l'écosystème[43] et rétablir les fonctions écosystémiques et les services écosystémiques des tourbières[44]. Les méthodes de restauration varient selon les régions.

Mais de façon générale, les canaux de drainage doivent être bloqués et les espèces végétales présentes avant l’exploitation industrielle de la tourbière doivent être réimplantées. Pour que la restauration ait une chance de succès, une couche de matière organique doit avoir été préservée[45].

Des exemples concrets de restauration sont donnés par le programme LIFE Tourbières du Jura qui a réhabilité 60 tourbières du massif jurassien franc-comtois[46].

L’afforestation est une technique courante de gestion des tourbières exploitées, dégradées ou abandonnées, qui consiste à planter des arbres autour de la tourbière en question[47]. L’afforestation permet de diminuer les pertes de dioxyde de carbone provenant du drainage des tourbières et éventuellement permettre de compenser les émissions de gaz à effet de serre engendrée par l’exploitation des tourbières[48].

Le réaménagement d’une tourbière a pour but de restaurer une tourbière sans nécessairement atteindre un niveau accumulateur de tourbe[27]. Cette alternative est souvent utile lorsqu’une tourbière est trop dégradée pour la restauration, ou elle est suffisamment en bon état pour être utilisée à d’autres fins.

• Tourbe
• Tourbière ombrotrophe
• Tourbière minérotrophe
• Fondrière de mousse
• Marécage
• Waterwolf

• Notices dans des dictionnaires ou encyclopédies généralistes :

  • Britannica
  • Dictionnaire historique de la Suisse
  • Gran Enciclopèdia Catalana
  • Store norske leksikon
  • Universalis
  • The West Virginia Encyclopedia
• Notices d'autorité :

  • BnF (données)
  • LCCN
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  • Israël
  • Tchéquie
• (fr) Pôle relais tourbières
• (fr) Accueil du public en milieu tourbeux – Guide en ligne proposant des règles de bonne pratique à tous ceux qui souhaitent partager les informations sur les zones tourbeuses avec différents publics. Des partenaires de Finlande, de France, d'Irlande et d'Écosse ont participé à ce projet.
• (en) International Mire Conservation Group
• (en) [PDF] Floristic Composition of Peat Swamp Forest in Mensemat-Sambas, West Kalimantan : À propos de tourbières tropicales
• (fr) Conseils et informations sur l'humidité des tourbes.
• (fr) Les oiseaux des Hautes-Fagnes. Histoire et géographie des oiseaux nicheurs.
• Les tourbières du plateau des « Mille Étangs ».

• Pôle-relais tourbières (), Guide de gestion : Tourbières & marais alcalins des vallées alluviales de France septentrionale ; (http://www.pole-tourbieres.org/documentation/les-publications-du-pole-relais-45/article/guide-de-gestion-tourbieres-marais-188 présentation] et [téléchargement])
• Pôle-relais tourbières (), Guide de gestion « tourbières des montagnes françaises »] ([Consulter le sommaire du guide sommaire] et téléchargement
• Pôle-relais tourbières (), L'écho des tourbières, la revue du Pôle-relais Tourbières
• Tourbières, Le Point pour leur gestion. Espaces Naturels. p 7-20.
• Forum Centre Bretagne Environnement (2007), Les Cahiers naturalistes de Bretagne : les tourbières de Bretagne. BIOTOPE, 188 pages.
• La Garance Voyageuse (1998) Tourbières Plantes carnivores – La Garance Voyageuse, 41 : 61 p.
• Manneville O, Vergne V, Villepoux O & le Groupe d'études des Tourbières (2006), Le monde des tourbières et des marais (seconde édition). DELACHAUX & NIESTLE, 320 pages.
• Dupieux N (1998) La gestion conservatoire des tourbières de France Espaces naturels de France. 244 p.
• Maryse Tort, Tourbières et marais en Haute-Loire : in Cahiers de la Haute-Loire 2005, Le Puy-en-Velay, Cahiers de la Haute-Loire, 2005