Notions générales

Cette section a pour but de donner au lecteur des connaissances générales sur les tourbières. Madame Catherine ÉMOND, M.Sc. et biologiste en a fait la recherche et la rédaction.

Quelle superficie occupent les tourbières au Québec?

Au Québec, les tourbières occupent entre 7 % et 9 % de son territoire. Cette superficie correspond approximativement à entre 82 600 km2 et 106 200 km2 (Poulin et Pellerin, 2001).

Photo par Jean-Paul DOYON prise le 29 septembre 2013

Photo par Jean-Paul DOYON prise le 29 septembre 2013

Quelle superficie occupent les tourbières au Canada?

Au Canada, c’est 1700000 km² ou 17% de la superficie des terres

Superficie Canadaqui est recouverte de tourbières, selon Gorham 1990.

LES PHOTOS SUIVANTES ILLUSTRENT DIFFÉRENTS TYPES DE TOURBIÈRES

 

Tourbières de basses terres dans les basses terres de la baie d’Hudson, près de Churchill, Manitoba

Tourbières de basses terres dans les basses terres de la baie d’Hudson, près de Churchill, Manitoba

Marécage à échelle au Labrador près de Cartwright, Terre-Neuve et Labrador

Marécage à échelle au Labrador près de Cartwright, Terre-Neuve et Labrador

Qu’est-ce qu’une tourbière?

La tourbière est un milieu humide qui s’est développé sur un site mal drainé et où on observe une accumulation de matière organique d’au moins 40 cm (Warner et Rubec, 1997).

Photo par Jean-Paul DOYON - Accumulation de matière organique

Photo par Jean-Paul DOYON – Accumulation de matière organique

En fait, c’est un système où la production de matière végétale est supérieure à la quantité décomposée. Le manque d’oxygène, causé par la saturation en eau et la végétation récalcitrante à la décomposition, engendre un taux  très faible de décomposition par les bactéries ou autres micro-organismes. Ce débalancement entraine donc la formation d’un sol organique de plus en plus épais avec les années.

Qu’est-ce que l’entourbement?

C’est la transformation des habitats terrestres et aquatiques en tourbières.

L’entourbement peut se faire par comblement d’un plan d’eau appelé terrestrialisation et/ou par paludification d’un site terrestre.

L’entourbement par comblement se produit dans de petits plans d’eau généralement peu profonds, colonisés par les plantes aquatiques flottantes. Il s’accélère lorsque le niveau d’eau s’abaisse et permet à la végétation d’envahir graduellement l’intérieur du plan d’eau.

Tableau - L'entourbement peut se faire par comblement ou par paludification

Reproduction par Jean-Paul DOYON – FIGURE 2.1. Entourbement par le processus de comblement et le processus de paludification. La paludification primaire se réfère à l’entourbement d’un site non forestier et la paludification secondaire à l’entourbement d’un site forestier.

La paludification est plus commune et est à l’origine des vastes tourbières des régions tempérées, boréales et subarctiques. Elle se produit dans les sites mal drainés recouverts ou non de végétation, où la nappe phréatique se situe près de la surface du sol.

Photo par Benoît TREMBLAY, MDDEFP - Tourbière à palses - Fosse du Labrador, au Nunavik, au nord de Schefferville région Haut-Boréel

Photo par Benoît TREMBLAY, MDDEFP – Tourbière à palses – Fosse du Labrador, au Nunavik, au nord de Schefferville région Haut-Boréel

Dans ces conditions, la végétation peut envahir le site et même s’étendre en périphérie lorsque la nappe phréatique s’élève (Payette, 2001).¸

Photo par Benoît TREMBLAY, MDDEFP - Tourbière à palses - Fosse du Labrador, au Nunavik, au nord de Schefferville région Haut-Boréel

Photo par Benoît TREMBLAY, MDDEFP – Tourbière minérotrophe structurée – Fosse du Labrador, au Nunavik, au nord de Schefferville région Haut-Boréel

l'Entourbement

Comment nommons-nous les deux grands types de tourbières?

On classifie les tourbières en deux grands types: les tourbières ombrotrophes aussi appelées  bogs

Photo par Jean-Paul DOYON

Photo par Jean-Paul DOYON prise le 29 septembre 2013

et les tourbières minérotrophes ou fens (Warner et Rubec, 1997).  L’hydrologie, la physico-chimie de l’eau et la végétation sont les principaux facteurs qui distinguent les deux types (Gorham et Janssens, 1992; Rydin et Jeglum, 2013).

Photo par Vicky BÉRUBÉ - Tourbière minérotrophe à Rimouski

Photo par Vicky BÉRUBÉ – Tourbière minérotrophe à Rimouski

L’apport en eau des tourbières minérotrophes est d’origine minérogène, c’est-à-dire que les eaux ont été en contact avec le substrat minéral du bassin versant. Les fens sont généralement situés plus bas que le niveau du terrain ou carrément dans une pente facilitant le ruissellement vers la tourbière. En plus des eaux de surface, l’apport en eau peut se faire par des sources souterraines (tourbières dites terrigènes). Les fens peuvent aussi être situés le long d’un cours d’eau (tourbières dites littogènes ou ripariennes).

Tourbière ombrotrophe bombée:Raised bog

Reproduction par Jean-Paul DOYON – Vue en coupe d’une tourbière ombrotrophique bombée – Les flèches indiquent le sens de l’écoulement

Le type de substrat, qui influence le contenu en éléments minéraux de l’eau, et la force à laquelle l’eau se diffuse dans la tourbière déterminent la richesse de la tourbière. Une tourbière recevant une eau enrichie en calcium et magnésium avec un pH supérieur à 5,5 est considérée comme riche. Une tourbière dont l’eau contient de faibles concentrations en minéraux avec un pH entre 4,5 et 5,5 est considérée comme pauvre. L’accumulation de tourbe dans un fen riche peut diminuer le lien hydrologique avec les eaux minérotrophes transformant le fen riche en fen pauvre. Cette transition se fait rapidement et dure de quelques années à quelques décennies seulement.

L’origine de l’eau influence directement la végétation. Une très grande diversité d’espèces  spécialisées poussent uniquement dans les fens riches. Plusieurs types de mousses regroupés sous le nom de mousses brunes y prolifèrent. Des espèces de sphaigne particulières poussent seulement dans les fens riches. Des plantes de type graminoïde de la famille des cypéracées dominent parfois sur de grandes étendues. La végétation des fens pauvres est semblable à celle des bogs. Plusieurs espèces de sphaignes et d’éricacées colonisent ce milieu.

Au fur et à mesure de l’accumulation de la tourbe, la surface de la tourbière peut s’élever suffisamment pour que la végétation s’affranchisse de l’apport en eaux minérogènes, ce qui mène à un bombement de la surface et à la création d’une tourbière ombrotrophe.

Celle-ci reçoit exclusivement l’eau des précipitations. Les éléments minéraux étant très limités dans l’eau de pluie, ces milieux sont très pauvres. Le pH, très acide, y oscille entre 3 et 4,5. Seule une flore adaptée à ces conditions difficiles peut survivre. Par exemple, les sphaignes, les éricacées et des plantes carnivores poussent en abondance dans les bogs.

Les tourbières sont-elles des milieux acides ou alcalins?

La réponse est: les deux.
Regardons ensemble le tableau de l’échelle de pH. À gauche, vous avez le rectangle rouge de la propriété acide et dans le rectangle bleu, la propriété alcaline.

Selon la synthèse effectuée par Andersen, Rochefort,et Landry, (2011), de manière générale, le pH de l’eau varie pour les tourbières ombrotrophes entre 2,8 et 5,4.

Pour ce qui est des tourbières minérotrophes, le pH peut atteindre 8-8,5 dans les cas extrêmes.

Échelle pH:pH Scale

Les sphaignes sont même considérées comme les ingénieures de leur écosystème puisqu’elles contribuent à modifier leur habitat afin d’y proliférer.

Grâce à leur forte capacité d’échange cationique (CEC) qui leur permet d’échanger des cations avec le milieu, à leur productivité élevée et à l’importante capacité de rétention d’eau de la tourbe, elles réussissent à élever la surface de la tourbière ainsi que la nappe phréatique par capillarité et à y relâcher des composés (H+) qui acidifient le milieu (Gauthier, 2001; Payette, 2001).

Contrairement aux plantes vasculaires qui se procurent l’eau et les minéraux grâce à leurs racines, les bryophytes (qui comprennent entre autres les sphaignes et les mousses brunes) ne possèdent pas de tissus vasculaires pour transporter l’eau et les éléments nutritifs. C’est la CEC qui leur permet de se procurer les nutriments nécessaires (Clymo et Hayward, 1982).

Quel est le rôle des buttes et des dépressions?

La diversité floristique qu’on retrouve dans les tourbières est notamment associée:
► aux patrons de buttes et de dépressions où chaque espèce a ses préférences de pH et d’humidité (Andrus, Wagner, Titus, 1983; Clymo et Hayward, 1982; Vitt  et al., 1975),

Photo de Rémy Pouliot, D.Ph.

Photo par Rémy Pouliot, D.Ph. prise à Mannikjärve Estonie – Les changements de couleur correspondent aux changements d’espèces dominantes de sphaignes.

► au gradient entre le centre et les bordures des tourbières où les arbres sont parfois plus nombreux (Gauthier et Grandtner, 1975 ; W. H. Damman et Dowhan, 1981),

Photo de Rémy Pouliot, D.Ph. prise à Mannikjärve en Estonie

Photo par Rémy Pouliot, D.Ph. prise à Mannikjärve en Estonie – Plus c’est rouge, plus c’est haut dans le gradient (donc sur les buttes).

► au gradient de richesse en espèces indicatrices entre les tourbières minérotrophes et ombrotrophes,

Photo par Rémy Pouliot, D.Ph. - Cette photo représente des buttes (sphaignes rouges et éricacées) et des dépressions (herbacées), la photo a été prise à Bois-des-Bel au Québec.

Photo par Rémy Pouliot, D.Ph. – Cette photo qui a été prise à Bois-des-Bel au Québec représente des buttes (sphaignes rouges et éricacées) et des dépressions (herbacées).

► et au gradient climatique entre les régions où se retrouvent les tourbières (continentales à maritimes) (Vittet Slack, 1984; Gignac et al., 1991;  Gignac, 1992).

Tableau gradient butte-platière-dépression

Reproduction par Jean-Paul DOYON – FIGURE 4.2. Gradient butte-dépression présentant les espèces typiques de l’Est du Canada dans une tourbière ombrotrophe et le pH moyen des communautés. Les espèces sont classées selon leur occurrence typique.

Qu’est-ce qui permet la décomposition de la matière organique?

Les micro-organismes de la décomposition nécessitent généralement de l’oxygène, des nutriments et un pH qui tend vers la neutralité pour fonctionner efficacement. Puisque la nappe phréatique des tourbières se situe près de la surface, puisqu’elles sont pauvres en éléments nutritifs et plutôt acides, il est logique que la décomposition y soit plutôt lente. Ces micro-organismes sont des champignons spécialisés qui décomposent la matière. On les nomme les saprobes (saprophytes).

Quels sont les rôles écologiques des tourbières?

Premièrement, les tourbières hébergent une biodiversité bien particulière. Elles sont souvent considérées comme des «îlots boréaux» en région tempérée. Bien que la diversité en espèces retrouvées dans les tourbières ne soit pas très élevée, elle est typique des tourbières et  contribue à augmenter la biodiversité de la région où celles-ci se trouvent.

Photos en haut G. AYOTTE (Habennaria blephariglottis, Arethusa bulbosa),, en bas à gauche J. LABRECQUE - MDDEFP (Listera australis), en bas à droite J.-P. DOYON (Utricularia geminiscapa)

Photos en haut G. AYOTTE (Habennaria blephariglottis, Arethusa bulbosa),, en bas à gauche J. LABRECQUE – MDDEFP (Listera australis), en bas à droite J.-P. DOYON (Utricularia geminiscapa)

Deuxièmement, elles peuvent aussi servir d’archives paléo-écologiques puisque le taux de décomposition y est très faible. Les débris emprisonnés dans la tourbe sont préservés durant des milliers d’années. Dans lenord de l’Europe, des hommes momifiés naturellement depuis l’âge du fer (environ 2050 à 2800 ans avant aujourd’hui) ont pu être étudiés grâce à leur état de conservation dans la tourbe (Glob, 1966). De même, des restes de végétaux (pollen, graines, charbon) sont conservés dans les tourbières et fournissent aux chercheurs des indices précieux sur les temps passés.

Photos de Martin LAVOIE -

Photos par Martin LAVOIE – Étude paléoécologique de la tourbière entreprise au cours de l’été 2008.

Les macrofossiles (végétaux ou animaux) et les microfossiles (grains de pollen, thécamibes) peuvent donc servir à reconstituer les conditions environnementales depuis le retrait des glaces en ce qui concerne autant le climat et les perturbations régionales (feux, insectes), que l’histoire de la tourbière (Bhiry et Filion, 2001).

Troisièmement, on peut ajouter que la tourbe a la capacité de filtrer les contaminants éventuellement apportés par le vent et les eaux de surface. Ces eaux de surface proviennent des précipitations, des brouillards et de la fonte des neiges et sont absorbées par la tourbe, ce qui permet ainsi de former un réservoir d’eau saine.

Enfin, les tourbières emmagasinent de grandes quantités de carbone (séquestration du carbone). En temps normal, les plantes captent du COgrâce à  la photosynthèse tout au long de leur vie, mais en rejettent lorsqu’elles se décomposent.

Comme mentionné plus tôt, la nappe phréatique élevée des tourbières fait en sorte qu’il y a peu d’oxygène dans le sol, ce qui, accompagné de l’acidité et de la faible disponibilité en nutriments qu’on y retrouve, fait en sorte que les micro-organismes de la décomposition ne peuvent pas faire un travail aussi efficace qu’en conditions terrestres, aérées et nutritives. Le carbone dont les plantes sont constituées demeure donc prisonnier des tourbières plutôt que d’être rejeté dans l’atmosphère pour contribuer au réchauffement planétaire.

Photo par Jean-Paul DOYON

Photo par Jean-Paul DOYON

En somme, de la tourbe, c’est du carbone! Les scientifiques estiment que les tourbières ont stocké entre 50 et 150 kg/m2 de carbone depuis la dernière glaciation (Gorham, 1991; Ovenden, 1990; Vitt et al., 2000). À l’échelle mondiale, les milieux humides emmagasinent environ un tiers de tout le carbone dans les sols. Cependant, le drainage associé à l’extraction de la tourbe (comme le drainage naturel) diminue la quantité de carbone stocké en supprimant la végétation et rejette du CO2 en abaissant la nappe phréatique, ce qui favorise la décomposition mais contribue à diminuer le rôle écologique des tourbières (Glenn, Heyes,et Moore, 1993).

Références citées

Andersen, R., Rochefort, L., et Landry, J. (2011). La chimie des tourbières du Québec : une synthèse de 30 années de données. Le Naturaliste Canadien, 135(1), 5–14.

Bhiry, N., et Filion, L. (2001). Analyse des macrorestes végétaux. In L. P. de l’Université Laval (Ed.), Écologie des tourbières du Québec-Labrador (pp. 259–273).Québec.

Clymo, R. S., et Hayward, P. M. (1982). The ecology of Sphagnum. In C. & Hall (Ed.), Bryophyte Ecology (p. 229–289). London.

Coupal, B., et Lalancette, J. (1976). The treatment of waste waters with peat moss. Water Research, 10, 1071–1076.

Damman, A. W. H. (1986). Hydrology, development, and biogeochemistry of ombrogenous peat bogs with special reference to nutrient relocation in a western Newfoundland bog. Canadian Journal of Botany, 64 (2), 384–394. Doi:10.1139/b 86-055

Damman, W. H., et Dowhan, J. J. (1981). Vegetation and habitat conditions in Western Head Bog, a southern Nova Scotian plateau bog. Canadian Journal of Botany, 59, 1343–1359.

Gauthier, R. (2001). Les sphaignes. In L. P. de l’Université Laval (Ed.), Écologie des tourbières du Québec-Labrador (2ème ed. 2005, pp. 91–128). Québec.

Gauthier, R., et Grandtner, M. M. (1975). Étude phytosociologique des tourbières du Bas-Saint-Laurent, Québec. Naturaliste Canadien, 102, 109–153.

Gignac, L Dennis, Vitt, D. H., Zoltap, S. C., et Bayley, S. E. (1991). Bryophyte response surfaces along climatic, chemical , and physical gradients in peatlands of western Canada. Nova Hedwigia, 53(1-2), 27–71.

Gignac, L.D. (1992). Niche structure, resource partitioning, and species interactions of mire bryophytes relative to climatic and ecological gradients in Western Canada. American Bryological and Lichenological Society, 95(4), 406–418.

Glaser, P. H. (1987). The ecology of patterned boreal peatlands of northern Minnesota : A community profile. Biological Report, 85(June).

Glenn, S., Heyes, A., et Moore, T. (1993). Carbon dioxide and methan fluxes from drained peat soils, Southern Quebec. Global Biogeochemical cycles, 7(2), 247–257.

Glob, P.V. (1966). Les hommes des tourbières, Paris, Fayard, coll. «Résurrection du passé»,‎ 152 p.

Gorham, E. (1990). Biotic empoverishment in northern peatlands. Dans The earth in transition : patherns and processes of biotic impoverishment. Edited byG.M. Woodwell. Cambridge University Press. New York. p. 65-98.

Gorham, E. (1991). Northern peatlands: Role in the carbon cycle and probable responses to climatic warming. Ecological Applications, 1(2), 182–195.

Gravelle, D. V., et Landreville, E. (1980). Caractérisation de la tourbe pour le traitement des eaux usées d’abattoirs. The Canadian Journal of Chemical Engineering, 58 (April), 235–240.

Kivinen, E., et Pakarinen, P. (1981). Geographical distribution of peat ressources and major peatland complex types in the world. Annales Academiae Scientiarum Fennicae A III, 132, 1–28.

Lafrance, C., Lessard, P.,et Buelna, G. (1996). Évaluation de la filtration sur tourbe et compost pour le traitement de l’effluent d’une usine de compostage de résidus verts. Canadian Journal of Civil engineering, 1050, 1041–1050.

Ovenden, L. (1990). Peat accumulation in northern wetlands. Quaternary Research, 33, 377–386.

Pakarinen, P. (1995). Classification of boreal mires in Finland and Scandinavia: A review. Vegetatio, 118, 29–38.

Payette, S. (2001). Principaux types de tourbières. Dans Écologie des tourbières du Québec-Labrador (2ème édition), Les Presses de l’Université Laval (Ed.). Québec. p. 39–89.

Poulin, M. et Pellerin S. (2001). La conservation. Dans Écologie des tourbières du Québec-Labrador (2ème édition), Les Presses de l’Université Laval (Ed.). Québec. p. 505-518.

Viraraghavan, T. et Rana, S. M. (1991). Treatment of septic tank effluent in a peat filter. International Journal of Environmental Studies, 37(3), 213–224. doi:10.1080/00207239108710632

Vitt, D.H., Crum, H. et Snider, J. A. (1975). The vertical zonation of Sphagnum species in hummock-hollow complexes in northern Michigan. Michigan Botanist, 14(4), 190–200.

Vitt, Dale H, Halsey, L. a, Bauer, I. E., et Campbell, C. (2000). Spatial and temporal trends in carbon storage of peatlands of continental western Canada through the Holocene. Canadian Journal of Earth Sciences, 37(5), 683–693. Doi:10.1139/e99-097

Vitt, Dale H, et Slack, N. G. (1984). Niche diversification of Sphagnum relative to environmental factors in northern Minnesota peatlands. Canadian Journal of Botany, 62, 1409–1430.

Wells, E. D., et Zoltai, S. C. (1985). The Canadian system of wetland classification and its application to circumboreal wetlands. Aquilo Series Botanica, 21, 45–52.

Publicités

2 réflexions au sujet de « Notions générales »

  1. Ping : Notions générales | GRANDE-PLÉE-BLEUE – JEAN-PAUL DOYON | Enjeux énergies et environnement

Laisser un commentaire

Entrez vos coordonnées ci-dessous ou cliquez sur une icône pour vous connecter:

Logo WordPress.com

Vous commentez à l'aide de votre compte WordPress.com. Déconnexion /  Changer )

Photo Google+

Vous commentez à l'aide de votre compte Google+. Déconnexion /  Changer )

Image Twitter

Vous commentez à l'aide de votre compte Twitter. Déconnexion /  Changer )

Photo Facebook

Vous commentez à l'aide de votre compte Facebook. Déconnexion /  Changer )

Connexion à %s