L'ozone est un polluant atmosphérique dont la concentration ne cesse de croître dans la basse atmosphère, ou troposphère. Bien que ses effets sur la santé humaine soient de plus en plus connus du grand public, l'impact sur la santé des plantes reste moins médiatisé. Pourtant, à l'instar des animaux, les végétaux sont intrinsèquement sensibles aux propriétés oxydantes de ce polluant ubiquitaire. La plupart des espèces végétales manifestent une sensibilité à l'ozone, mais cette réactivité s'exprime à des degrés très divers, non seulement d'une espèce à l'autre, mais également entre individus au sein d'une même espèce.
Les végétaux, de par leur nature fixée et leur répartition étendue, sont en première ligne face aux pollutions atmosphériques. Ils constituent le fondement même du fonctionnement des écosystèmes terrestres et aquatiques. La nature et l'ampleur de l'impact des polluants atmosphériques sur les végétaux dépendent de leurs caractéristiques physiologiques et biochimiques, ainsi que des propriétés spécifiques du ou des polluants rencontrés. Ces perturbations physiologiques sont variées et peuvent être observées sur des zones plus ou moins étendues, allant de l'échelle locale à celle de la planète. Ces réponses immédiates se répercutent ensuite sur le fonctionnement des écosystèmes, affectant notamment les interactions entre plantes et insectes.
L'ozone et le fonctionnement des plantes
Les plantes réalisent leurs échanges gazeux avec l'atmosphère principalement au niveau de leurs feuilles, par de minuscules orifices appelés stomates, situés à la surface des épidermes. Les polluants atmosphériques diffusent à travers ces ouvertures vers l'intérieur de la feuille, et leur impact est d'autant plus significatif que la quantité absorbée par la feuille est importante. La quantité de polluant absorbée dépend donc à la fois de sa concentration dans l'air et du degré d'ouverture des stomates, lequel est régulé par une multitude de facteurs physiques et physiologiques, tels que le rayonnement solaire, la température, l'humidité de l'air et l'état hydrique de la plante.
L'ozone, en tant qu'oxydant puissant, réagit directement avec les composés chimiques présents à la surface des cellules végétales, notamment les parois et les membranes. Les produits issus de ces réactions sont encore mal connus, mais certains peuvent s'avérer toxiques pour les plantes. En réponse à ces phénomènes d'oxydation, les impacts sur les végétaux se manifestent sous deux formes principales : les dégâts et les dommages.
Dégâts foliaires : manifestations visibles de la pollution
Les dégâts foliaires sont les manifestations les plus spectaculaires de l'exposition à l'ozone. Ils se caractérisent par l'apparition de taches ou de nécroses à la surface des feuilles. Ces altérations sont généralement observées après un "pic" de pollution, c'est-à-dire une période, pouvant durer de quelques heures à quelques jours, durant laquelle la teneur en ozone de l'air atteint des niveaux élevés en milieu de journée. Cependant, l'impact sur le fonctionnement global des plantes reste limité si seule une faible proportion de la surface foliaire est endommagée.
Il existe des variétés de trèfle et de tabac qui sont particulièrement sensibles à l'ozone. Chez ces variétés, des nécroses apparaissent à la surface de leurs feuilles après seulement quelques heures d'exposition à l'ozone, même à des concentrations relativement modestes, de l'ordre de 25 ppb, soit 50 µg/m³. Ces variétés hypersensibles sont couramment utilisées dans les opérations de biosurveillance de la qualité de l'air, agissant comme des indicateurs vivants de la présence et de l'intensité de la pollution ozonée.
Les premiers symptômes de dépôt d’ozone néfaste apparaissent sur la surface supérieure des feuilles ; ils sont plus importants sur les feuilles les plus exposées à la lumière. Les effets varient selon les essences de feuillus, de conifères et de cultures : les principaux symptômes sont une décoloration des feuilles exposées à la lumière (chlorose, « photobleaching »), des petites tâches sur la surface des feuilles (« stippling », « mottling ») ou une coloration brune sur les parties supérieures des feuilles (« bronzing »).
Dommages métaboliques : conséquences invisibles sur la productivité
Les dommages métaboliques correspondent à des perturbations du métabolisme des plantes qui ne s'accompagnent pas de dégâts apparents sur les feuilles, mais qui conduisent néanmoins à une diminution de la croissance ou de la productivité des cultures. Ces dommages sont principalement attribuables à deux phénomènes interdépendants.
La réduction de la photosynthèse est un facteur majeur. La photosynthèse est le processus fondamental par lequel les plantes captent l'énergie solaire pour produire une partie de leur biomasse, sous forme de sucres, à partir du dioxyde de carbone (CO2) de l'air et de l'eau absorbée par les racines dans le sol. L'ozone altère l'efficacité de ce processus vital, limitant ainsi la production de matière organique essentielle à la croissance.
Parallèlement, on observe une augmentation de la respiration. Une partie des sucres élaborés lors de la photosynthèse est consommée par la respiration pour fournir l'énergie nécessaire à la réparation des tissus endommagés par l'ozone. Cette dépense énergétique accrue détourne des ressources qui seraient autrement allouées à la croissance et à la production, contribuant ainsi à la diminution globale de la biomasse végétale. Ces deux effets combinés sont les principaux responsables de la réduction de la croissance des plantes exposées à l'ozone.
L'accroissement de la sénescence des feuilles est également une conséquence importante. La sénescence est le processus de vieillissement naturel au cours duquel les feuilles jaunissent, sèchent et finissent par mourir. Sous l'influence de l'ozone, les feuilles vieillissent plus rapidement, ce qui réduit la période pendant laquelle elles peuvent photosynthétiser efficacement. Cette sénescence précoce contribue également à une diminution de la croissance et de la production végétale.
Les impacts de l'ozone peuvent varier considérablement d'une plante à l'autre. Certaines espèces sont intrinsèquement plus sensibles que d'autres, et même au sein d'une même espèce, certaines variétés se montrent plus vulnérables. Les origines de ces différences sont multiples, mais elles sont le plus souvent liées à une aptitude plus ou moins grande des plantes à mettre en œuvre des mécanismes de détoxication pour neutraliser les effets nocifs de l'ozone.
Le mécanisme qui mène à ces effets peut être résumé de la façon suivante. L’ozone est absorbé par les stomates de la plante, puis réagit avec des molécules organiques, telles que l’isoprène et l’éthylène, présentes dans le fluide végétal extra-cellulaire. Des composés organiques oxydants sont formés, qui réagissent alors avec les protéines des membranes cellulaires de la plante. Cette détérioration des membranes mène aux effets visibles d’une exposition de végétaux à des concentrations d’ozone élevées. Par ailleurs, d’autres effets secondaires peuvent se produire, tels qu’une réduction de la fixation du CO2 (soit par perturbation de la fonction enzymatique, soit par dommage des stomates). La perturbation de la photosynthèse du végétal mène à un vieillissement précoce des feuilles et à une diminution des rapports racines/jeunes pousses et graines/biomasse.
C'est quoi, la couche d'ozone ? - 1 jour, 1 question
Sensibilité des arbres fruitiers et autres espèces végétales
Les études expérimentales ont permis de classer les espèces végétales selon leur vulnérabilité à l'ozone. Parmi les espèces les plus sensibles figurent le blé, le soja, la laitue, l'oignon, la tomate, le tournesol et certaines légumineuses comme le haricot. D'autres espèces, telles que la pomme de terre, le tabac, le colza et la betterave, semblent un peu moins sensibles, tout comme le maïs, tandis que le riz et la vigne affichent une sensibilité relativement faible. Il est intéressant de noter que des espèces comme l'orge, le seigle et certains arbres fruitiers, à l'instar du prunier, semblent bien résister à l'ozone. Les effets de l'ozone sur les espèces "sauvages" restent quant à eux encore assez mal connus. Cependant, il est important de rappeler que des espèces comme la vigne et les arbres fruitiers sont réputées pour leur sensibilité à l'ozone, montrant que la généralisation est difficile et la sensibilité peut varier même au sein des "arbres fruitiers".
La contamination des plantes en milieu urbain provient principalement de trois sources : les polluants présents dans les sols, liés aux anciennes activités industrielles ou agricoles, aux déchets enfouis depuis des décennies, ou encore à la composition naturelle du sol ; le ruissellement en provenance de surfaces inertes polluées, comme les toitures ou les dalles en béton recouvertes de peintures au plomb ; et les dépôts de substances toxiques transportées par l’air, qui se déposent ensuite sur le sol et les végétaux.
Impacts de l'ozone sur les plantes cultivées et les arbres fruitiers
Au cours de ces dernières années, plusieurs programmes de recherche ont été initiés, notamment en France et en Europe, afin d'estimer les effets de l'ozone sur le rendement des plantes cultivées. L'approche la plus simple consiste à établir une relation statistique entre la perte de rendement et un indice d'exposition à l'ozone, l'AOT40, qui prend en compte à la fois les fortes concentrations d'ozone dans l'air (supérieures à 40 ppb) et la durée pendant laquelle les plantes sont exposées.
En appliquant cette méthode, il a été constaté qu'au cours des quinze dernières années, le rendement du blé en région parisienne a été réduit en moyenne d'environ 10% par rapport à une situation non polluée. Cette méthode, bien qu'utile, est très approximative et devient inutilisable lorsque les conditions climatiques sont exceptionnelles, comme lors de la canicule de l'été 2003. De plus, les nouvelles variétés de blé semblent moins sensibles à l'ozone que les anciennes, ce qui nécessite une mise à jour régulière de ces relations empiriques. Cependant, des méthodes plus fines, qui consistent à calculer la dose d'ozone absorbée en tenant compte du degré d'ouverture des stomates des feuilles ainsi que les impacts physiologiques de l'ozone, donnent des résultats du même ordre de grandeur.
Grâce à ces programmes de recherche, des modèles d'impact très performants de l'ozone sur le fonctionnement et le rendement du blé sont désormais disponibles. Le blé est la céréale la plus largement cultivée en Île-de-France, comme dans de nombreuses autres régions françaises et européennes. Il existe également un modèle européen pour la pomme de terre, et des outils d'estimation des impacts pour le maïs sont en cours de développement. Pour les autres espèces, il est encore nécessaire de se contenter des relations empiriques entre rendements et AOT40.
Les effets de la pollution atmosphérique sur la végétation apparaissent à long terme. Le cumul de ces effets sur plusieurs décennies peut provoquer une modification des écosystèmes et une dégradation des milieux. Les polluants peuvent agir selon différentes voies : soit directement par dépôt ou échange à travers la surface foliaire, soit indirectement par dépôt sur le sol et assimilation par les racines ou encore modification de la chimie du sol environnant. Dans ce cas, les effets ne sont pas immédiatement apparents sur les végétaux.
Il est difficile de tirer des règles générales sur la pollution des légumes cultivés en ville, car de nombreux facteurs entrent en jeu. À ce jour, les travaux de recherche menés ne permettent pas de donner des réponses claires ou définitives à ces questions. Cependant, les recherches se poursuivent. Un nouvel outil, Rhizotest, permettrait d’évaluer plus facilement le transfert des éléments traces métalliques (ETM) vers les plantes, ainsi que les risques liés à la consommation de ces légumes.
Étude spécifique sur les arbres fruitiers : Le cas du pommier
Le changement climatique représente une menace importante pour la sécurité alimentaire, en réduisant la productivité des cultures et en augmentant l'incertitude des récoltes. Mobiliser la diversité des cultures, et celle de leurs parents sauvages, est un moyen efficace d'atténuer l'impact du changement climatique. Cependant, à ce jour, la caractérisation des réponses des arbres fruitiers cultivés, et de leurs parents sauvages, au climat et à la modification des caractéristiques du sol fait défaut.
Un projet de recherche, prévu pour 2022-2023, vise à caractériser les réponses, tant plastiques qu'adaptatives, des populations sauvages et cultivées d'un arbre fruitier tempéré emblématique, le pommier, face au changement climatique et à la modification de la composition du sol. Ce projet s'appuie sur la collaboration de laboratoires qui travaillent sur le verger de pommiers sauvages installé en 2020 sur le plateau de Saclay. Ces laboratoires disposent de compétences complémentaires pour offrir une vision transdisciplinaire de la réponse des arbres fruitiers au changement climatique et à la modification des sols. Le projet fournira une base pratique pour les programmes de conservation et de sélection des pommiers, essentielle pour l'avenir de cette culture fruitière.
Pollution par les composés fluorés et la fructification des arbres fruitiers
La pollution par les composés fluorés est très répandue sur notre territoire. Les effets des polluants gazeux de l'atmosphère sur la végétation ne concernent pas seulement le feuillage, se manifestant par des nécroses, des chloroses, des déformations, etc. Indépendamment de ces atteintes qui ont fait l'objet de nombreuses études, il a été possible de déceler, chez les végétaux soumis à une atmosphère polluée par des composés fluorés, des baisses de rendement et des défauts de fructification. Les manifestations sont extrêmement différentes d'une espèce à l'autre et, dans de nombreux cas, le recours à l'expérimentation a été nécessaire pour les mettre en évidence.
Un transfert de trichloroéthylène (TCE) vers les fruits est un phénomène qui peut se produire par les racines d'arbres au contact d'eaux souterraines d'une nappe peu profonde et contaminée. Sur 11 échantillons analysés, aucun ne présentait de teneurs mesurables en TCE. C'est également le cas pour tous les autres composés organiques halogénés volatils (COHV) recherchés, à une exception près. Un échantillon présentait une teneur, faible mais quantifiable, en dichlorométhane (0,016 mg/kg MS, pour une limite de quantification (LQ) à 0,01). Un calcul de risque sanitaire a été réalisé pour cette substance.
Impacts de l'ozone sur les végétations naturelles et la biodiversité
Les forêts et la végétation "naturelle", c'est-à-dire non cultivée, sont également sensibles à l'ozone. Il est aujourd'hui possible d'estimer les impacts de l'ozone sur le fonctionnement des principales essences forestières comme le hêtre ou le chêne, ou encore le peuplier, au moyen de modèles analogues à ceux développés pour les plantes de grande culture.
En ce qui concerne les plantes "sauvages", l'état actuel des connaissances est plus limité. La plupart des espèces n'ont pas été étudiées, et les réponses à l'ozone ne sont connues que pour quelques-unes d'entre elles. Même si certaines espèces semblent aussi sensibles que les plantes cultivées, comme c'est notamment le cas du trèfle, il semblerait toutefois que la plupart soient assez tolérantes à l'ozone. Les effets de l'ozone sur le géranium des bois se manifestent par un rougissement des feuilles, tandis que des impacts sont également observés sur l'armoise.
Enfin, même si des programmes de recherche sont mis en place, notamment sur les prairies, il n'existe encore que très peu d'informations sur les impacts de l'ozone à l'échelle des écosystèmes. Les premiers résultats montrent que les degrés de sensibilité peuvent être très différents d'une espèce à l'autre, soulignant la complexité des interactions entre l'ozone et la biodiversité.
Les arbres en milieu urbain : une solution anti-pollution controversée
L'idée de planter des arbres en ville pour lutter contre la pollution a longtemps été considérée comme une évidence. Cependant, des études approfondies remettent en question l'efficacité de cette stratégie. Une équipe de chercheurs a récemment montré que les arbres n'ont qu'un impact très limité sur la réduction de la quantité de particules fines. Les forêts urbaines, qui semblaient une bonne idée simple et naturelle pour lutter contre la pollution, ne doivent pas être considérées comme des filtres à air efficaces.
Les chercheurs ont couplé des données d'études avec des mesures satellites et aériennes de la couverture végétale des villes. Ils ont ainsi pu suivre l'évolution des principaux polluants de l'air, tels que le dioxyde d'azote, l'ozone et les particules fines, et distinguer les différentes causes de leur diminution. Il a été constaté que la réduction des polluants est principalement le résultat des politiques de réduction d'émissions, plutôt que de l'action des arbres.
Plus surprenant encore, des écologues ont même découvert que les arbres peuvent parfois augmenter la pollution, non pas globalement, mais à petite échelle, par exemple au niveau d'une rue, en augmentant les polluants de 20 à 96%. Bien que les forêts urbaines ne filtrent pas efficacement l'air, il ne faut pas pour autant "jeter l'arbre". Les arbres restent très efficaces pour réduire la chaleur et absorber l'eau lors de fortes pluies, contribuant ainsi à l'amélioration du cadre de vie urbain, mais leur rôle en tant que purificateurs d'air est limité.
C'est quoi, la couche d'ozone ? - 1 jour, 1 question
Les polluants atmosphériques et leurs voies d'action sur les végétaux
L’atmosphère est polluée lorsque la teneur de certains de ses constituants naturels est supérieure à la normale et/ou lorsqu’elle contient de nouveaux composants. Selon le type de constituant considéré, ces augmentations peuvent concerner des zones très réduites comme la planète toute entière. Si les plantes, de par leur vie fixée et leur large répartition, sont parmi les premières victimes de la pollution atmosphérique, elles peuvent également constituer une source de pollution secondaire. Lors de fortes chaleurs, elles émettent des composés organiques volatiles (COV) comme les terpènes, un des gaz précurseurs de l’ozone. Dans les villes des régions chaudes des USA, il est recommandé de ne pas planter certains arbres (pins, chênes, etc.) pour ne pas augmenter les niveaux d’ozone.
La pénétration des polluants dans les plantes se fait essentiellement par l’intermédiaire des feuilles. Il peut aussi exister une légère pénétration par les tiges et le tronc. L’épaisseur de cette couche est fonction de la taille et de la forme de la feuille, de la présence de poils foliaires (ou trichomes) et de la vitesse du vent. Une phase gazeuse constituée des composants de l’atmosphère et des émissions de la feuille. Selon la nature des réactions qui auront lieu ou non au niveau de la couche limite, la concentration du polluant qui va pénétrer dans la plante peut varier énormément.
Les polluants gazeux pénètrent dans la plante comme les autres gaz atmosphériques (CO2, Oxygène…), principalement par l’intermédiaire des stomates présents sur les surfaces foliaires. Par contre, une large partie des polluants organiques va surtout être absorbée par la structure lipidique que constitue la cuticule. Les polluants particulaires (organiques ou inorganiques) sont d’abord captés par les surfaces foliaires (grâce au micro-relief créé par la présence des cires épicuticulaires, des trichomes, etc.), dans une gamme de tailles qui est généralement comprise entre 1 et 10 µm. En forêt, ce dépôt particulaire peut osciller entre 280 et 1000 kg par hectare. Par la suite, les conditions météorologiques comme le vent, le soleil et surtout la pluie (lessivage des feuilles, dissolution des particules inorganiques) influencent les caractéristiques de ce dépôt.
Réponses physiologiques des plantes aux polluants
Après pénétration dans les feuilles, et comme pour la majorité des stress biotiques et abiotiques, les polluants vont tout d’abord entraîner chez la plante un stress oxydatif avec production de radicaux libres (radicaux hydroxyles) et de dérivés réactifs de l’oxygène (DRO) susceptibles de provoquer des dégâts à différents niveaux. Face à ces stress, la stratégie classique de défense de la plante vise à limiter l’absorption du polluant et augmenter sa tolérance à celui-ci, notamment par des dégradations enzymatiques par les cytochromes P450 et par un certain nombre d’enzymes antioxydantes. Lors de l’installation d’un ‘stress pollution’, la plante va donc mettre en place (plus ou moins rapidement) des processus qui viendront s’ajouter au pool de processus de défense déjà présent dans la plante. Suite à l’agression, la résistance de la plante au polluant résultera de la combinaison de ces divers processus.
Lors de fortes pollutions et/ou lorsque les systèmes de défense de la plante ne sont pas suffisants, des dommages irréversibles apparaissent comme des morts cellulaires (les nécroses foliaires entre autres). La plante réagit en fonction des conditions environnementales. La plante, comme tous les systèmes biologiques, est sensible en même temps aux facteurs abiotiques (température, humidité, lumière…) et aux facteurs biotiques (âge, maladies, génotypes…) de son environnement. Si les maladies ont un impact négatif, d’autres facteurs peuvent avoir des répercussions positives sur la réponse de la plante à la pollution atmosphérique. Ainsi, la sécheresse conduit à la fermeture des stomates, ce qui protège la plante, tandis que l’augmentation du CO2 favorise la photosynthèse.
L’évolution journalière de la pollution atmosphérique va aussi se répercuter sur la réponse des plantes. Durant les périodes de canicule, les fortes chaleurs entraînent de très fortes concentrations en ozone dans l’air, mais parallèlement une fermeture des stomates. Le résultat est alors un très faible impact de ce polluant sur la végétation durant ces périodes. Durant les périodes estivales, les concentrations d’ozone dans l’air autour des forêts d’altitude sont fortes avec de faibles variations jour-nuit. Par contre, au niveau des forêts de plaine, la pollution de l’air se caractérise par des concentrations moyennes d’ozone avec cette fois de fortes variations jour-nuit.
Selon leur nature chimique, les polluants sont plus ou moins phytotoxiques. Ce classement est seulement donné à titre indicatif car il existe toute une gamme de sensibilité des différentes plantes pour chaque polluant. En plus de la phytotoxicité du polluant, la réponse des plantes va dépendre de la dose reçue (concentration x temps). La dose est souvent calculée à partir des concentrations en polluant présentes dans l’atmosphère. Enfin, à doses égales, l’impact du polluant est d’autant plus important que le temps d’application est court. Cette symptomatologie est importante car elle peut être utilisée comme méthode de bio-surveillance végétale de la qualité de l’air.
Symptomatologie des différents types de polluants
Polluants locaux
Les composés azotés sont des polluants paradoxaux. Les autres polluants locaux présents dans l’air sont les dépôts particulaires. Il faut rappeler que la grande majorité des sources de pollution atmosphérique sont à la fois émettrices de gaz et de poussières (particules). Les dépôts particulaires sont composés d’une fraction inorganique (métaux lourds), mais également d’une fraction organique (HAP, etc.). Certains polluants sont spécifiquement liés aux transports. Pour certains polluants locaux, l’impact peut être plus marqué. L’utilisation massive de produits lessiviels plus ou moins biodégradables rejetés en mer entraîne une pollution de l’eau puis de l’air (à partir de la formation par les vents d’embruns chargés en détergents présents à la surface). Le dépôt de ces tensio-actifs sur les feuilles va alors favoriser la pénétration du sel dans les plantes, entraînant par la suite leur dépérissement et leur mort.
Polluants régionaux
Ils comprennent principalement les dépôts acides, avec essentiellement la présence de H2SO4 et de HNO3 dans des dépôts humides ou solides. Les dépôts acides ont de faibles impacts sur les végétaux : jaunissement des aiguilles et baisse de vitalité des arbres suite aux lessivages des ions qu’ils induisent. Par contre l’ozone est un gaz très phytotoxique par ses effets directs fortement oxydants sur les différents processus physiologiques de la plante (photosynthèse, respiration, etc.). C’est le polluant le plus préoccupant actuellement au niveau de la végétation et des écosystèmes car il entraîne des pertes de rendement qui peuvent être de 5 à 10%, et l’apparition de nécroses foliaires maintenant visibles dans les milieux naturels. On considère aujourd’hui que 90% des pertes de rendement liées à la pollution atmosphérique dans le monde végétal proviennent de l’ozone.
Polluants globaux
Ils comprennent principalement le CO2 qui est un polluant lié à l’utilisation massive de combustibles fossiles par les transports et l’industrie. Le CO2 est un polluant paradoxal, qui va avoir des effets directs bénéfiques sur la croissance des végétaux via son rôle essentiel dans la photosynthèse. Tous ces autres gaz ont uniquement un effet indirect sur la végétation via leurs rôles dans l’effet de serre.
Conséquences pour les écosystèmes naturels et anthropisés
Les végétaux constituent la base du fonctionnement de la plupart des écosystèmes terrestres et aquatiques. Les perturbations physiologiques des végétaux sous l’impact de la pollution atmosphérique vont alors provoquer des effets complexes et très variés sur ces différents écosystèmes. Les conséquences de l’eutrophisation et l’acidification des milieux naturels sous les effets respectifs des retombées de composés azotés et des retombées acides, sont des exemples flagrants de ces altérations progressives de la composition des écosystèmes suite à l’impact de la pollution atmosphérique sur la végétation. Au final, en remontant le long des chaînes trophiques, ces perturbations lentes finissent par affecter l’ensemble de l’écosystème et entraîner des changements qui peuvent être très graves.
Des pertes de rendement sont plus ou moins observables dans les écosystèmes anthropisés (grandes cultures de céréales et d’oléagineux, forêts de production). Par contre la biomasse n’est pas forcément réduite dans les écosystèmes naturels, car des espèces résistantes peuvent occuper les niches laissées vides. Ainsi, les résineux sont remplacés par des feuillus dans les zones soumises à une pollution fluorée. Cependant les communautés qui en résultent seront plus uniformes, avec souvent des écosystèmes moins stables et moins résistants face aux différents stress biotiques ou abiotiques qu’ils subissent. Une action sélective peut se manifester également sur les individus ou les espèces les plus tolérantes qui survivent, aboutissant à la sélection d’un phénotype particulier.
L’impact de la pollution atmosphérique sur les végétaux des écosystèmes naturels peut avoir des conséquences directes pour l’homme et sa santé essentiellement suite à la consommation des produits végétaux contaminés de ces écosystèmes (champignons, baies, fruits, etc.).
Impacts sur les relations plantes-insectes
La végétation n’est pas seule dans son écosystème, et elle interagit sans arrêt avec tout son environnement. La pollution atmosphérique, en modifiant la physiologie et la biochimie des végétaux, va avoir un effet déterminant sur ces différentes interactions, et notamment sur les interactions plantes-insectes.
Perturbations de la localisation et de la reconnaissance des plantes par les insectes
Le mélanisme industriel de la phalène du bouleau est un exemple frappant. Ce papillon nocturne passe la journée immobile sur les troncs de bouleau, invisible aux oiseaux prédateurs (forme blanche typica). La forme noire, carbonaria, est devenue majoritaire dans les zones polluées après la révolution industrielle au 19e siècle. En Angleterre, dans les régions industrielles, la forte pollution atmosphérique a entraîné au XIXe siècle la disparition des lichens et le noircissement des troncs de bouleaux. On a alors constaté que la phalène du bouleau (Biston betularia), papillon nocturne habituellement de couleur blanche tachetée de noir, se rencontrait majoritairement sous sa forme mutée, beaucoup plus sombre. Cela est expliqué par le fait que les papillons sombres, plus difficiles à repérer, étaient mieux protégés contre la prédation des oiseaux que les individus clairs.
La pollution atmosphérique perturbe aussi la communication chimique entre plantes et insectes. Enfin, elle entraîne également des modifications de la reconnaissance foliaire chez les insectes.
Modifications des ressources nutritionnelles des plantes pour les insectes
La pollution atmosphérique induit la présence d’éléments extérieurs dans ou sur les végétaux pouvant avoir des conséquences graves sur les insectes associés. Dans les plantes, la pollution atmosphérique, comme de nombreux autres stress, entraîne des changements qualitatifs et quantitatifs des métabolites primaires et secondaires. Il est également à noter l’effet positif pour les insectes des polluants comme SO2 et NOx qui augmentent les concentrations en soufre et azote, deux éléments essentiels pour la croissance des insectes phytophages.
Conseils pour les jardiniers urbains et la culture en sol pollué
Pour les jardiniers urbains, il est essentiel de prendre des précautions pour minimiser les risques liés à la pollution. Il est fortement recommandé de toujours laver soigneusement les légumes autoproduits, en particulier les légumes feuilles, pour éliminer les polluants déposés à leur surface. Pour les légumes racines, il est également conseillé de les éplucher, car les contaminants ont tendance à se concentrer dans la peau.
En cas de récupération de l'eau de pluie, il est crucial de s'assurer qu'elle ne ruisselle pas en amont sur un toit en zinc, un matériau qui pourrait libérer des métaux lourds dans l'eau collectée. Privilégier la culture hors sol est une solution efficace : l'utilisation de bacs avec un géotextile faisant office de barrière physique, la culture en hydroponie ou en aquaponie permettent d'éviter le contact direct avec le sol potentiellement contaminé.
Avant d'envisager la moindre plantation sur un terrain dont le sol a été déclaré pollué, il est impératif de connaître la nature de la pollution (métaux lourds, hydrocarbures, etc.) et sa concentration. Selon le polluant et sa teneur, le sol risque d'être phytotoxique, et de nombreuses espèces végétales pourraient ne pas s'y développer normalement. Même si des arbres pouvaient y pousser, il n'est pas recommandable de planter des fruitiers dans un tel sol et de risquer de consommer des fruits pollués. Pour un jardin particulier, où l'objectif est généralement une conduite du verger la plus saine possible, cela serait un comble.
La solution la plus simple et la plus sûre est la culture hors sol en bac. Elle nécessite un bon substrat résistant bien à la dégradation et à la compaction dans le temps, ainsi qu'un système d'arrosage efficace et idéalement automatisé. L'enlèvement pur et simple du sol sur toute la profondeur contaminée, puis son remplacement par un sol sain, est une option beaucoup plus complexe et surtout très coûteuse. Il est fortement déconseillé de planter des fruitiers dans des trous de plantation en essayant de les isoler du sol en place par une membrane étanche, car cela reviendrait à une culture hors sol mal maîtrisée et potentiellement inefficace.