Dans les régions arides du sud-ouest américain, un monde invisible se trouve sous nos pieds. Les biocroûtes, ou croûtes biologiques du sol, sont des communautés d’organismes vivants. Ces microbes industrieux comprennent des cyanobactéries, des algues vertes, des champignons, des lichens et des mousses, formant une good couche à la surface area des sols dans les écosystèmes arides et semi-arides.
Les biocrusts jouent un rôle vital dans le maintien de la santé des sols et de la durabilité des écosystèmes, mais ils sont actuellement attaqués. Les activités humaines, notamment l’agriculture, l’urbanisation et l’utilisation de véhicules hors route, peuvent entraîner la dégradation des biocroûtes, ce qui a des conséquences à extensive terme pour ces environnements fragiles. Le changement climatique exerce également une pression sur les biocroûtes, qui ont du mal à s’adapter à la lumière du soleil et à la chaleur torride dans des paysages arides comme le désert de Sonora.
Maintenant, Ferran Garcia-Pichel et son étudiant à l’Arizona Point out College proposent une approche innovante pour restaurer des biocroûtes saines. L’idée est d’utiliser des fermes d’énergie solaire nouvelles et existantes comme pépinières pour générer de la biocroûte fraîche.
À l’abri du soleil sous des panneaux solaires, comme les baigneurs sous un parapluie, les biocroûtes sont à l’abri de la chaleur extreme et peuvent s’épanouir et se développer. En fin de compte, les biocroûtes nouvellement générées peuvent ensuite être utilisées pour reconstituer les terres arides où ces sols ont été endommagés ou détruits.
Aide pour le sol du désert
Dans une étude de preuve de principle, les chercheurs de l’ASU ont adapté une ferme solaire de banlieue dans le bas désert de Sonora en tant que terreau expérimental pour la biocroûte. Au cours de l’étude de trois ans, les panneaux photovoltaïques ont favorisé la formation de la biocroûte, doublant la biomasse de la biocroûte et triplant la couverture de la biocroûte par rapport aux zones ouvertes avec des caractéristiques de sol similaires.
Lorsque les biocroûtes ont été récoltées, la récupération naturelle était modérée, prenant approximativement 6 à 8 ans pour récupérer complètement sans intervention. Cependant, lorsque les zones récoltées ont été réinoculées, la récupération a été beaucoup additionally rapide, la couverture de biocroûte atteignant des niveaux proches des niveaux d’origine en un an.
Les chercheurs soulignent que l’utilisation de fermes solaires similaires, mais in addition grandes, pourrait fournir une méthode à faible coût, à faible influence et à grande capacité pour régénérer les biocroûtes et étendre les approches de restauration des sols à l’échelle régionale. Ils ont surnommé leur approche pionnière « crustivoltaïque ».
L’étude estime que l’utilisation des trois moreover grandes fermes solaires du comté de Maricopa, en Arizona, en tant que pépinières biocrust, pourrait permettre à une petite entreprise de rajeunir toutes les terres agricoles inutilisées du comté, couvrant furthermore de 70 000 hectares, en moins de cinq ans. Parmi de nombreux avantages environnementaux, cet effort de restauration a le potentiel de réduire considérablement la poussière en suspension dans l’air qui affecte actuellement la région métropolitaine de Phoenix.
“Cette technologie peut changer la donne pour la restauration des sols arides”, déclare Garcia-Pichel. “Pour la première fois, atteindre des échelles régionales à portée de major, et nous ne pourrions être additionally enthousiastes. Pour démarrer, la crustivoltaïque représente une approche gagnant-gagnant pour la conservation des terres arides et pour l’industrie de l’énergie.”
Garcia-Pichel est professeur titulaire à l’École des sciences de la vie et directeur fondateur du Biodesign Heart for Elementary & Applied Microbiomics. Le centre regroupe des chercheurs qui étudient des assemblages de microbes (ou microbiomes) agissant à l’unisson dans divers contextes, des humains aux animaux et aux plantes, en passant par les océans et les déserts. Le laboratoire de Garcia-Pichel s’est spécialisé dans l’étude et les apps des microbiomes des sols désertiques.
Les conclusions du groupe apparaissent dans le numéro actuel de la revue Nature Sustainability, dans une publication co-dirigée par l’étudiante diplômée Ana “Meches” Heredia-Velásquez et l’ancienne étudiante diplômée Dr Ana Giraldo-Silva, maintenant professeur à l’Université publique de Navarre en Espagne. Un briefing séparé de cette contribution apparaît simultanément dans Character.
Matrice vivante
Les biocroûtes sont des écosystèmes complexes que les chercheurs n’ont commencé à explorer que récemment. Parmi leurs nombreuses fonctions d’entretien ménager, ils agissent pour stabiliser le sol en liant les particules de sol ensemble, minimisant ainsi la perte de couche arable causée par le vent et l’eau. Ils contribuent au cycle des nutriments en fixant l’azote atmosphérique, un processus par lequel l’azote gazeux est converti en ammoniac, le rendant disponible pour les plantes. Les cyanobactéries, présentes dans les biocroûtes, sont les principaux organismes responsables de ce processus.
Les activités photosynthétiques au sein des biocroûtes jouent un rôle dans le stockage du carbone en fixant le dioxyde de carbone atmosphérique. Ce processus peut aider à atténuer certains des effets du changement climatique en éliminant le dioxyde de carbone de l’atmosphère. Les biocroûtes augmentent également la capacité de rétention d’eau du sol, permettant à plus d’eau de s’infiltrer dans le sol et réduisant le ruissellement. Cela contribue à améliorer la disponibilité de l’eau pour les plantes et autres organismes dans les écosystèmes arides.
Enfin, les biocroûtes soutiennent une communauté diversifiée de micro-organismes qui contribuent à la biodiversité et à la résilience globales de l’écosystème.
Les terres arides, qui représentent approximativement 41 % de la area continentale de la Terre, connaissent une grave dégradation thanks aux activités humaines et au changement climatique. Les communautés de micro-organismes à la surface des sols sont vitales pour protéger et fertiliser ces sols et sont essentielles pour la durabilité des terres arides. Cependant, les méthodes actuelles de restauration de la biocroûte impliquent un hard work élevé et une faible capacité, limitant leur software à de petites zones. Les méthodes existantes ont eu du mal à reconstituer moreover de quelques centaines de mètres carrés de terrain.
Solutions solaires
La recherche suggère que les fermes solaires servent de details chauds de la biocroûte, motor vehicle les panneaux photovoltaïques surélevés créent un microclimat semblable à une serre favorisant le développement de la biocroûte. Bien que la crustivoltaïque soit une méthode furthermore lente et dépendante des problems météorologiques par rapport aux pépinières de biocroûte de la taille d’une serre, elle présente de nombreux avantages. La technique nécessite moins de ressources, une gestion minimale et aucun investissement initial. En effet, l’utilisation de la crustivoltaïque est 10 000 fois additionally rentable que les méthodes actuelles, selon les résultats de la recherche.
Les prochaines étapes consisteront à mettre en œuvre la crustivoltaïque à l’échelle régionale grâce à la coopération de scientifiques, d’agences collaboratives, d’utilisateurs du territoire et de gestionnaires. L’utilisation de la strategy peut fournir des incitations aux exploitants de parcs solaires, notamment une réduction de la formation de poussière sur les panneaux solaires et une augmentation des revenus provenant des crédits carbone.
L’approche crustivoltaïque a le potentiel d’offrir une resolution à double utilization pour la creation d’énergie solaire et la restauration de la biocroûte à grande échelle, tout en offrant des avantages socio-économiques. Cette méthode pourrait jouer un rôle essential dans la restauration et la durabilité des écosystèmes des zones arides.