Tourbière

Bog, type d’écosystème de zone humide caractérisé par un sol tourbeux humide, spongieux et mal drainé. Les tourbières peuvent être divisées en trois types : (1) les tourbières typiques des régions froides, dominées par la croissance des mousses de tourbières, Sphagnum, et des bruyères, en particulier Chamaedaphne (les tourbières nordiques sur lesquelles poussent des arbres sont souvent appelées muskegs) ; (2) les fens, dominés par des plantes herbacées, graminées, carex et roseaux ; et (3) les tourbières arborescentes tropicales, dans lesquelles la tourbe peut être formée presque entièrement de restes d’arbres. Les tourbières typiques, ou tourbières à sphaignes, sont très acides avec un pH (indice d’acidité-alcalinité) inférieur à cinq (sept étant neutre) et sont associées à des eaux ne contenant pas plus de minéraux que ceux contenus dans l’eau de pluie, souvent la seule source d’eau d’une tourbière. Les tourbières sont arrosées par des eaux souterraines qui contiennent quelques minéraux dissous et dont le pH est supérieur à cinq, c’est-à-dire qu’elles ne sont que modérément acides. Les tourbières minérotrophes et les tourbières oligotrophes sont souvent associées dans une même zone que l’on appelle généralement une tourbière. Les tourbières tropicales ne se produisent que dans les zones où l’eau est très pauvre en minéraux. Elles sont moins courantes que les marais mais couvrent tout de même de vastes zones en Malaisie, en Indonésie, en Amérique du Sud tropicale et en Afrique.

Les tourbières typiques ont une flore simple. Outre les sphaignes et les bruyères, on y trouve quelques laîches et graminées, comme la linaigrette, des rossolis insectivores, des sarracénies pourpres et de nombreuses orchidées. Les desmides, un groupe d’algues vertes unicellulaires divisées en deux moitiés symétriques, sont caractéristiques des tourbières. Les animaux ne sont pas courants dans les tourbières.

Les sphaignes sont de grandes mousses dotées de grandes cellules vides avec des pores s’ouvrant sur l’extérieur qui se trouvent entre les cellules chlorophylliennes des feuilles. Ces cellules vides absorbent et retiennent facilement l’eau, ce qui donne une qualité d’éponge à la mousse. La sphaigne absorbe les minéraux (cations) de l’eau, les remplaçant par de l’acide (ions hydrogène), et rend ainsi l’eau qui l’entoure plus acide.

La saturation de la mousse en eau retarde le passage de l’air, de sorte que les parties d’une masse de Sphaigne situées à plus de quelques centimètres de la surface sont généralement anoxiques. La combinaison du manque d’oxygène, du manque de minéraux et de la forte acidité retarde considérablement l’action des bactéries et des champignons, les organismes de décomposition habituels. Avec le retard de la décomposition de la mousse morte, une tourbe de sphaigne se développe sous les plantes vivantes. C’est notamment le cas dans les régions où la température annuelle moyenne est inférieure à 10 °C (50 °F), ce qui retarde également la décomposition.

Les tourbières sont plus courantes dans les régions du monde qui ont été glaciées à l’époque du Pléistocène (il y a 2 600 000 à 11 700 ans). Elles couvrent de vastes zones dans les régions de la toundra et de la forêt boréale du Canada, de l’Europe du Nord et de la Russie. Les régions à fortes précipitations plus au sud, telles que les parties plus humides des îles britanniques, contiennent également de vastes tourbières. La glace glaciaire a créé de nombreuses dépressions locales en affouillant les roches sous-jacentes et en répandant un dépôt inégal de till sur le sol. Avec la fonte de la glace, ces dépressions se sont remplies d’eau. Si la teneur en minéraux de l’eau était faible, les étangs ainsi formés ont été colonisés par des Sphaignes, qui les ont transformés en tourbières.

Une fois formées, les tourbières retardent le développement d’un drainage efficace en inhibant le mouvement de l’eau et en ralentissant l’érosion du sol ou des roches sur lesquels elles reposent. Ainsi, les tourbières ont tendance à durer longtemps si les températures restent basses et si l’excédent des précipitations sur l’évaporation est suffisant pour empêcher leur assèchement. Si elles s’assèchent, les plantes des hautes terres coloniseront l’ancienne tourbière.

Les petits lacs des régions glaciaires se sont aussi souvent transformés en tourbières s’ils n’ont pas été drainés par l’érosion en tête des lits des cours d’eau ou complètement remplis de sédiments terrestres. Le lac commence à se remplir par le développement d’un tapis végétal flottant près de la rive. Si l’eau du lac est suffisamment minérale, elle peut devenir une tourbière, principalement composée de graminées et de carex. Un lac situé sur des roches résistantes, pauvres en minéraux, développera un tapis flottant de tourbières à Sphagnum et Chamaedaphne. Dans les lacs plus grands, l’action des vagues ne permettra pas à de tels tapis flottants de se développer.

Lorsque le tapis se développe dans l’eau, il flotte à la surface soutenu par l’air contenu dans les tissus végétaux. La croissance ascendante ombrage les parties inférieures et celles-ci meurent, formant un tapis flottant de plus en plus épais, dont le sommet ne reste que quelques centimètres au-dessus du niveau de la surface du lac. La décomposition lente et les perturbations mécaniques détachent des morceaux gorgés d’eau de la base du tapis. Ceux-ci coulent et s’accumulent au fond du lac, de sorte que le lac se remplit à la fois de bas en haut et de haut en bas. Le matériau qui s’accumule au fond du lac est très fin, à peine plus dense que l’eau. Il ne se compacte pas en une couche ferme mais forme une couche de faux fond à travers laquelle les objets lourds tombent sur le fond original solide du lac.

De la surface vers le bas, les couches sont (1) la tourbière flottante, (2) l’eau claire, (3) le faux fond et (4) le vrai fond. Avec l’épaississement continu du tapis, il y a moins d’influence de l’eau du lac sur la croissance des plantes, et la sphaigne commence généralement à envahir la surface du tapis, même si elle était auparavant dominée par des herbes. Avec la croissance de la mousse, une véritable tourbière se forme et diverses bruyères envahissent le tapis, notamment le Chamaedaphne. Avec l’épaississement continu, des arbres peuvent commencer à pousser, les premiers étant généralement des mélèzes (Larix). L’épicéa noir peut envahir les derniers stades de développement de la tourbière. De loin, il peut être difficile de détecter la limite originale entre les hautes terres et le lac maintenant rempli.

Pendant une grande partie de ce processus, la végétation est flottante. La tourbière est appelée tourbière tremblante pour indiquer l’instabilité de la surface, qui s’enfonce légèrement sous un poids. Il est même possible de percer la végétation pour atteindre l’eau en dessous. Des personnes et des animaux se sont noyés de cette façon. Les tourbières non flottantes peuvent également trembler si la tourbe est épaisse et spongieuse.

En fin de compte, par une croissance ascendante et centripète, la tourbière remplit complètement le lac. Le bassin glaciaire d’origine contiendra alors une couche inférieure de sédiments inorganiques combinés à des débris organiques provenant à la fois de la production du lac et de sources terrestres entourant le lac. Par-dessus, une couche de faux fond, compactée par le poids de la tourbe sus-jacente, peut être visible. La tourbe de tourbière remplit le reste du bassin. La croissance de la tourbière ne s’arrête pas nécessairement à ce stade car, si les précipitations sont suffisantes, les propriétés de rétention d’eau des sphaignes sont suffisantes pour maintenir un environnement humide et stagnant au-dessus de la nappe phréatique originale représentée par la surface du lac. Ainsi, la croissance ascendante continue des plantes de tourbière crée une tourbière haute. La tourbière bombée est semblable à la tourbière ordinaire, sauf qu’elle ne se trouve pas dans une dépression, mais qu’elle est surélevée par rapport aux environs. Un fossé contenant de l’eau libre entoure généralement une tourbière bombée où l’eau s’écoule de la tourbière bombée et des hautes terres environnantes. Comme la douve est drainée par les hautes terres, il peut s’agir d’un marais. La tourbière bombée elle-même ne reçoit que de l’eau de pluie. Comme l’eau de pluie est très pauvre en minéraux, la tourbière bombée est plus complètement dominée par les caractéristiques des Sphaignes que celle de la tourbière flottante. Les bruyères, les mélèzes et les épinettes noires, qui poussent assez bien sur la tourbière flottante, ne survivent que sous forme de spécimens rabougris sur les bords de la tourbière bombée.

La tourbe sous-jacente à une tourbière de Sphaigne est composée en grande partie de mousse partiellement décomposée. Il peut y avoir une certaine inclusion de particules transportées par le vent, de pollen et de poussière. La teneur en eau de la tourbe peut atteindre 90 %. La teneur en cendres de la tourbe séchée varie de 2 à 20 %, les valeurs inférieures étant plus courantes car les quantités plus élevées de cendres proviennent du sable et de l’argile soufflés dans la tourbe lorsqu’elle était à la surface. Les autres caractéristiques chimiques de la tourbe sous-jacente aux tourbières sont l’absence d’oxygène libre, la présence de dioxyde de carbone à haute pression, bien qu’en petites quantités, une faible concentration d’électrolytes et une forte acidité.

En général, les températures dans les zones tropicales de plaine sont suffisamment élevées pour que la décomposition organique soit trop rapide pour que de grandes quantités de tourbe s’accumulent. Mais dans les régions où les précipitations sont très élevées et où les eaux souterraines ont une très faible teneur en minéraux, des tourbières peuvent apparaître. Comme c’est le cas dans les régions plus froides, les tourbières peuvent remplir des bassins bas ou se développer en tourbières hautes. Les plantes de ces tourbières sont principalement des arbres à feuilles persistantes et à larges feuilles, qui peuvent atteindre 30 mètres de haut. On peut également y trouver des palmiers et des vigneaux. Le nombre de types de plantes de ces tourbières est très limité par rapport aux forêts environnantes, tout comme c’est le cas dans les tourbières plus froides. Vers le centre des tourbières hautes, les arbres sont plus courts ou absents. Les herbes et les carex couvrent une plus grande partie du sol et il peut y avoir des mares d’eau ouvertes. La sphaigne ne pousse pas du tout dans les tourbières tropicales et la tourbe est composée de restes de plantes à graines. Le nombre limité d’espèces est entièrement dû à l’absence de tout apport de minéraux par les eaux souterraines et à l’élimination rapide, par de fortes pluies, de celles qui arrivent en poussière.