Une "peau vivante" protège la Grande Muraille de Chine, selon des scientifiques

Ces surfaces de sol sur la Grande Muraille sont recouvertes d'une "peau vivante" composée de minuscules plantes sans racines et de micro-organismes connus sous le nom de biocroûtes, qui sont à l'origine de la résistance du site patrimonial, selon l'écologiste des sols Matthew Bowker, coauteur de l'étude publiée le 8 décembre dans la revue Science Advances.

"Les biocroûtes sont courantes dans le monde entier sur les sols des régions sèches, mais nous ne les recherchons généralement pas sur les structures construites par l'homme", a déclaré Bowker, professeur associé à l'université de l'Arizona du Nord, dans un courriel.

Desétudes antérieures ont montré que les biocroûtes de lichens et de mousses constituaient une menace destructrice pour les structures en pierre du patrimoine moderne en raison de l'impact à long terme des communautés microbiennes sur la valeur esthétique, de la production d'acides et d'autres métabolites, et de l'altération des microenvironnements, qui peuvent provoquer l'érosion et l'altération des roches. Ces constatations ont conduit à l'élimination des plantes poussant au sommet de certaines parties de la Grande Muraille. Les communautés de cyanobactéries et de mousses augmentent en effet la stabilité de la Grande Muraille et améliorent sa résistance à l'érosion, selon le nouvel article.

En examinant des échantillons prélevés sur plus de 483 kilomètres à travers huit sections de terre battue du site construit sous la dynastie Ming entre 1368 et 1644, les auteurs de l'étude ont constaté que plus des deux tiers de la zone sont recouverts de biocroûtes. Lorsque les chercheurs ont comparé la stabilité et la résistance des échantillons recouverts de biocroûtes à celles des échantillons dépourvus de cette "peau vivante de la Terre", ils ont découvert que les échantillons recouverts de biocroûtes étaient jusqu'à trois fois plus résistants que ceux qui en étaient dépourvus.

"Ils pensaient que ce type de végétation détruisait la Grande Muraille. Nos résultats montrent le contraire", a déclaré Bo Xiao, coauteur de l'étude et professeur de sciences du sol à l'université agricole de Chine. "Les biocroûtes sont très répandues sur la Grande Muraille et leur existence est très bénéfique pour sa protection".

Comme une couverture

Composées d'éléments tels que les cyanobactéries, les algues, les mousses, les champignons et les lichens, les biocroûtes occupent la couche supérieure du sol des zones arides. Couvrant environ 12 % de la surface de la planète, ces communautés de plantes et de micro-organismes minuscules peuvent mettre des dizaines d'années, voire plus, à se développer. Formant des écosystèmes miniatures, les biocroûtes stabilisent les sols, augmentent la rétention d'eau et régulent la fixation de l'azote et du carbone.

Elles y parviennent en partie grâce à une biomasse dense, qui agit comme une "couche anti-infiltration" pour les pores du sol dans les bonnes conditions, ainsi que comme une absorption naturelle des nutriments qui favorisent les dommages causés par le sel. Les sécrétions et les couches structurelles des biocroûtes s'entremêlent également pour former un "réseau collant" d'agrégation des particules du sol qui renforce la solidité et la stabilité contre les forces corrosives qui menacent la Grande Muraille, selon la nouvelle étude.

Les conditions climatiques, le type de structure et le type de biocroûte jouent tous un rôle dans la fonction protectrice d'une biocroûte, la réduction de l'érodabilité étant "beaucoup plus importante" que le risque d'altération, ont constaté les chercheurs.

Par rapport à la terre battue nue, les sections de la Grande Muraille recouvertes de biocroûtes de cyanobactéries, de mousses et de lichens présentaient une réduction de la porosité, de la capacité de rétention d'eau, de l'érodabilité et de la salinité pouvant atteindre 48 %, tout en augmentant la résistance à la compression, la résistance à la pénétration, la résistance au cisaillement et la stabilité de l'agrégat jusqu'à 321 %. Les biocroûtes de mousse se sont révélées les plus stables du groupe.

"Les biocroûtes recouvrent la Grande Muraille comme une couverture qui la protège de l'air, de l'eau et du vent", explique M. Xiao.

En empêchant l'eau de pénétrer et en prévenant l'accumulation de sel, les biocroûtes résistent à l'altération chimique, a-t-il noté, produisant des substances qui agissent comme une "colle" pour les particules du sol et les empêchent de se disperser, renforçant ainsi les propriétés du sol.

Le rôle des biocrusts dans un avenir incertain

La plupart des communautés qui composent une biocroûte sont issues d'un seul organisme qui se développe et rend les environnements dans lesquels il se développe propices à d'autres. Bien qu'ils soient encore vulnérables aux effets du changement climatique, ces organismes en constante évolution devraient déployer des mécanismes internes pour s'adapter aux futurs extrêmes, a déclaré Emmanuel Salifu, professeur adjoint à l'université d'État de l'Arizona, qui étudie les solutions basées sur la nature pour l'ingénierie durable.

Cette adaptabilité inhérente fait des biocroûtes des candidats de choix pour des interventions basées sur la nature afin d'assurer la conservation des structures dans notre monde en réchauffement, a déclaré Salifu, qui n'a pas participé à la nouvelle étude.

"Même si nous avons des températures plus chaudes, elles sont déjà adaptées pour fonctionner dans ces conditions", a-t-il déclaré. "Nous émettons l'hypothèse qu'elles seront mieux à même de survivre si nous concevons leur croissance à grande échelle.

L'érosion éolienne, l'affouillement par les pluies, la salinisation et les cycles de gel et de dégel ont provoqué des fissures et la désintégration des milliers de kilomètres de structures qui relient la Grande Muraille, laquelle risque de se détériorer gravement et de s'effondrer. La hausse des températures et l'augmentation des précipitations pourraient également entraîner une réduction de la couverture de biocroûte de la muraille.

Pourtant, le secteur de la construction reste divisé sur le potentiel de conservation historique des biocroûtes, selon M. Salifu.

"L'idée conventionnelle est que la croissance biologique n'est pas bonne pour les structures. Elle affecte l'esthétique, conduit à la dégradation et affecte l'intégrité structurelle globale", a-t-il déclaré. Toutefois, il n'y a pas assez de recherches concrètes pour étayer ces conclusions, a ajouté M. Salifu, précisant que "le jury n'a pas encore rendu son verdict".

Salifu considère la nouvelle étude comme une preuve des avantages potentiels de l'ingénierie des biocroûtes pour la conservation des sites du patrimoine en terre - bien que ce domaine soit encore émergent. La recherche établit que les communautés naturelles de plantes et de micro-organismes "ont la capacité d'améliorer l'intégrité structurelle, la longévité et la durabilité des structures en terre comme la Grande Muraille de Chine", a déclaré M. Salifu.

L'article "contribue grandement à faire avancer les choses en rapprochant l'industrie du moment où nous pourrons commencer à penser à (l'ingénierie des biocroûtes)", a-t-il fait remarquer.

Les auteurs de l'étude affirment également que leur travail permet d'explorer la possibilité de cultiver des biocroûtes pour préserver d'autres sites du patrimoine en terre battue dans le monde entier.

Au-delà de son statut de destination touristique qui attire des millions de visiteurs chaque année, la Grande Muraille a une grande importance culturelle, ce qui explique pourquoi les biocrusts qui la préservent sont si importants, a déclaré M. Xiao.

"La Grande Muraille est le centre culturel de la civilisation chinoise", a-t-il déclaré à CNN. "Nous devrions faire de notre mieux pour la protéger pour les générations à venir. Pour nos enfants, pour nos petits-enfants".