Le concept d'écologie examiné de manière critique

Afin de vérifier les concepts, Dörte Bachmann a mené trois études partielles dans le cadre de sa thèse de doctorat auprès de Nina Buchmann, professeure de sciences des prairies à l'ETH. Elle a notamment déterminé à quelle profondeur du sol les plantes absorbent l'eau par les racines, comment les plantes réagissent à la lumière disponible dans le peuplement et, enfin, comment l'absorption de dioxyde de carbone et la perte d'eau dépendent de la diversité des espèces biodiversité.

La chercheuse a mené les deux premières expériences partielles sur un terrain d'essai près de la ville d'Iéna en Thuringe. Sur ces terrains, l'"expérience d'Iéna", des scientifiques de toute l'Europe mènent depuis plus de 12 ans des études écologiques dans des conditions uniformes.

Bachmann a étudié sur 40 surfaces partielles des communautés de prairies composées de deux, quatre, huit et seize espèces, chacune issue d'un pool de 60 espèces de prairies européennes choisies au hasard, mais typiques.

Lumière ou eau ?

Pour ce faire, elle a mené des expériences avec de l'eau marquée, en mettant à disposition des plantes sur le terrain de l'eau marquée à chaque fois avec des isotopes lourds d'hydrogène ou d'oxygène, et ce à deux profondeurs. Elle a ainsi pu montrer que l'absorption d'eau se faisait toujours plus ou moins à la même profondeur de sol, indépendamment du nombre d'espèces et indépendamment des groupes fonctionnels, et ce à partir des couches supérieures du sol. "Les prairies riches en espèces ont certes un rendement de biomasse plus élevé sous les latitudes tempérées, mais la raison n'en est pas une utilisation complémentaire de l'eau à partir de différentes profondeurs de sol", explique la chercheuse.

La raison ne devrait pas non plus résider dans une utilisation complémentaire de la lumière dans le peuplement végétal, comme le suggère une autre hypothèse courante. Des mesures de l'incidence de la lumière dans le peuplement végétal ainsi que la mesure de différentes caractéristiques foliaires au cours de l'année ont montré à la doctorante de l'ETH que, dans les peuplements riches en espèces, les différentes espèces végétales ou groupes fonctionnels n'utilisaient pas mieux la lumière que celles des peuplements pauvres en espèces. "Dans mes expériences, je n'ai pas trouvé de preuves évidentes d'une complémentarité de niche dans l'exploitation de la lumière", dit-elle.

La richesse des espèces renforce les flux de matières

Enfin, la biologiste a analysé avec d'autres scientifiques si le nombre d'espèces avait un effet sur l'absorption de dioxyde de carbone et en même temps sur la perte d'eau. Pour ce faire, le groupe de chercheurs a fait transporter douze grands blocs de gazon de deux mètres carrés de surface et de deux mètres de profondeur, contenant soit quatre, soit 16 espèces, d'Iéna à Montpellier (F). Là, ces blocs ont été placés dans des chambres d'expérimentation spéciales et fermées.

En collaboration avec ses collègues, D. Bachmann a déterminé les flux de substances de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau provenant des différents blocs de gazon. Les résultats de cette étude partielle plaident en faveur d'un effet positif d'une plus grande diversité des espèces biodiversité sur la production de biomasse : la communauté végétale composée de 16 espèces et d'un plus grand nombre de groupes fonctionnels a absorbé plus de CO2 que celle composée de seulement quatre espèces. De plus, la société plus riche en espèces a utilisé les ressources en eau et en azote de manière plus efficace que la communauté de prairies plus pauvre en espèces.

"Avec son travail, Dörte Bachmann a apporté une contribution importante à la compréhension d'une question importante de l'agroécologie", déclare Bruno Studer, professeur de génétique des plantes fourragères à l'Institut des sciences agronomiques et membre du jury du Prix Hans Vontobel. Elle a remis en question de manière critique un concept important de l'écologie et a obtenu des résultats différenciés qui s'écartent en partie de la doctrine. C'est ce qui a motivé la décision de lui décerner le prix. Le fait que ce n'est pas forcément la diversité des espèces biodiversité, mais une répartition équilibrée des groupes fonctionnels qui a un effet positif sur l'exploitation des ressources a, selon Studer, également des répercussions sur la pratique agricole consistant à favoriser les prairies riches en espèces.

Des expériences enrichissantes

Dörte Bachmann elle-même dit rétrospectivement qu'elle est très heureuse d'avoir décidé de faire une thèse de doctorat. "Ce furent trois années enrichissantes dans un environnement international, la collaboration avec d'autres chercheurs était formidable, et le travail de terrain à Iéna était beau, mais parfois aussi difficile". Elle a beaucoup appris sur elle-même et sur le plan professionnel durant cette période. Le travail a exigé beaucoup d'autodiscipline, "par moments, j'étais vraiment livrée à moi-même".

Bachmann est une scientifique des plantes et une biologiste à la vocation plutôt tardive. Elle dit : "Pendant longtemps, je n'ai pas su quoi étudier", mais elle s'est finalement inscrite en biologie, qu'elle a étudiée à Halle, sa ville natale. Son professeur de botanique de l'époque aurait finalement éveillé son enthousiasme pour les plantes.

Bachmann a terminé sa thèse de doctorat en avril 2014. Elle travaille actuellement à l'ETH Zurich dans le domaine de l'évaluation du cycle de vie (Life Cycle Assessement, LCA) dans le groupe de la professeure Stefanie Hellweg. Ce poste est toutefois limité à fin juillet 2015. Pour l'instant, elle ne précise pas si elle restera dans le domaine scientifique. La jeune chercheuse vit actuellement à Zurich. Elle souhaite rester en Suisse. Entre-temps, elle s'est fait quelques bons amis avec lesquels elle peut faire des randonnées, de l'escalade, du vélo ou aller à des concerts. Et : "Je ne voudrais plus me passer des montagnes".