Définition des terres humides en géographie physique

En géographie physique, les formes de terres humides sont comprises comme des caractéristiques de surface qui sont principalement façonnées par la présence prolongée d'eau, qu'il s'agisse de dépôts permanents, saisonniers ou épisodiques. Ces formes de terres comprennent les marais, les marais, les tourbières, les fens et diverses caractéristiques à plus petite échelle, comme les hummocks, les limons et les dépôts de tourbe. Leur formation et leur évolution sont régies par des processus physiques interactifs, y compris l'hydrologie, le transport des sédiments, l'érosion et l'accumulation de matières organiques.

Les formes de terres humides ne sont pas statiques, mais elles subissent des changements constants dus à des changements dans l'équilibre hydrique, l'approvisionnement en sédiments, la dynamique de la végétation et les forces externes, comme la variabilité climatique et le changement du niveau de la mer. Cet article examine les processus physiques qui sous-tendent la formation de formes de terres humides, la classification des principaux types de terres humides, l'évolution de ces formes de terres au fil du temps et les caractéristiques microtopographiques clés qui en définissent la structure.

La Fondation hydrologique des terres humides

L'eau est l'agent principal qui crée, maintient et transforme les formes de terres humides. La source, le moment, la durée et la chimie des apports d'eau déterminent quelles formes de terres se développent et comment elles évoluent.

Le régime hydrologique est le facteur le plus important de la géomorphologie des zones humides. La profondeur de l'eau et la vitesse du débit contrôlent le transport et le dépôt des sédiments. L'eau stagnante ou en mouvement lent permet aux sédiments fins et aux matières organiques d'accumuler, de construire la surface du sol au fil du temps. Les débits plus rapides peuvent éroder les canaux et les bassins, créer un soulagement et une hétérogénéité.

L'hydrologie des eaux souterraines joue un rôle particulièrement important dans certains types de terres humides. Par exemple, les fençons reçoivent des eaux souterraines qui ont traversé les sols minéraux, apportant du calcium dissous et du magnésium.Cette chimie des eaux souterraines influence les types de plantes qui poussent et le taux d'accumulation de tourbe.

Principaux types de terrains humides

Les formes de terres humides sont généralement classées en quatre types principaux, basés sur l'hydrologie, la chimie de l'eau, la végétation et le cadre géomorphique.

Marsh

Les marais se développent sur des sols minéraux ou des couches organiques peu profondes, avec des niveaux d'eau qui fluctuent de façon saisonnière. Les dépôts de sédiments provenant des eaux de crue ou de l'action des marées s'accumulent au fil du temps sur la surface des marais, créant des formes de terres plates à en pente douce. Dans les milieux côtiers, les marais piègent les sédiments des courants de marée, l'élévation des bâtiments qui suit l'élévation du niveau de la mer. Les marais d'eau douce occupent souvent des dépressions ou des marges de lacs, où les sédiments à grains fins s'accumulent et soutiennent la croissance dense des plantes. La forme de terre se caractérise par une topographie relativement uniforme avec des canaux subtils et des étangs peu profonds.

Sciages

Les marais sont des terres humides boisées ou dominées par les arbustes qui se développent dans des zones où la saturation est prolongée ou où les inondations sont peu profondes. Ces terres se trouvent dans les plaines inondables, dans les dépressions et le long des marges des lacs où les nappes d'eau demeurent élevées. Contrairement aux marais, les marais abritent une végétation ligneuse qui contribue à la formation de débris ligneux grossiers et de litière de feuilles dans le système sédimentaire.

Bogues

Les tourbières sont des terres humides qui s'accumulent en tourbe et qui reçoivent exclusivement de l'eau par précipitation. Elles se caractérisent par des conditions acides et pauvres en nutriments qui ralentissent la décomposition de la matière organique, ce qui permet de s'accumuler sur des milliers d'années de dépôts de tourbières épaisses. Les tourbières se développent généralement dans des dépressions laissées par l'activité glaciaire, comme les trous de bouilloire, ou sur des paysages plats et mal drainés. La forme terrestre d'une tourbière est souvent en forme de dôme, s'élevant au-dessus de la table d'eau environnante, car la tourbière s'accumule plus rapidement au centre qu'aux bords.

Fenouils

Les fenidés sont des terres humides qui forment de la tourbe et qui reçoivent de l'eau provenant des eaux souterraines ou du flux de surface, ce qui leur donne une teneur minérale plus élevée et des conditions moins acides que les tourbières. Elles se trouvent sur les pentes, dans les vallées et autour des sources où les eaux souterraines se déversent à la surface. Les formes de terre des fen sont généralement inclinées plutôt que dombées, la tourbe s'accumulant selon un schéma qui suit le cheminement des eaux souterraines. La surface d'un fen peut être relativement plate ou légèrement inclinée, avec des patrons distincts de crêtes et de bassins orientés perpendiculairement à la direction du flux dans certains cas.

Processus de formation des terres humides

La formation de formes de terres humides implique un ensemble de processus physiques interagissants qui fonctionnent à des échelles de temps allant des tempêtes individuelles aux millénaires, notamment le dépôt de sédiments, l'érosion, l'accumulation de matières organiques et les changements hydrologiques.

Dépôt et accumulation de sédiments

Les dépôts de sédiments sont un processus primaire dans la formation de terres humides minéralo-salissures comme les marais et les marais. Lorsque l'eau pénètre dans une zone humide, sa vitesse diminue, ce qui entraîne la formation de sédiments en suspension. Les particules plus graves comme le sable se déposent d'abord, suivies par le limon et l'argile. Au fil du temps, ce sédiment construit la surface terrestre, un processus appelé accrétion verticale. Dans les marais côtiers, les flux de marées apportent des sédiments qui sont piégés par les tiges et les feuilles de végétation, augmentant progressivement l'élévation du marais.

Les dépôts de sédiments minéraux ne sont pas uniformes dans une zone humide. Les zones où la végétation est plus dense piègent davantage de sédiments, créant ainsi une rétroaction positive où les surfaces plus élevées supportent plus de végétation et accumulent plus de sédiments, ce qui contribue au développement de la topographie de la bosse et du hol.

Erosion et formation de bassin

Dans les zones humides à marée, les ruisseaux à marée se forment par érosion vers la tête, car l'eau coule à la surface des marais. Ces ruisseaux drainent les marais et transportent les sédiments vers les plans d'eau adjacents. Dans les zones humides d'eau douce, l'érosion des vagues le long des marges des lacs peut abattre des embayages qui deviennent plus tard des marais ou des marécages.

Les trous de kettle formés par la fonte des blocs de glace, les dépressions de l'courge glaciaire et les bassins endommagés par la moraine fournissent tous les creux topographiques nécessaires au développement des zones humides. Une fois qu'un bassin existe, l'érosion et le dépôt continus modifient sa forme et sa profondeur, influençant le type de zone humide qui forme. L'érosion peut approfondir les bassins, créer des habitats en eau libre ou les élargir, ce qui permet le développement des marais le long des marges.

Accumulation des matières organiques et formation de tourbe

Dans les zones humides où la décomposition est lente, la matière organique s'accumule comme tourbe. Ce processus est particulièrement important dans les tourbières et les tourbières, mais il se produit aussi dans les marais et les marais avec une saturation prolongée. L'accumulation de tourbe est un processus biologique alimenté par l'équilibre entre la productivité végétale et la décomposition.

Dans les tourbières, l'accumulation de tourbe est plus rapide au centre, où les conditions sont les plus humides et les plus acides, conduisant à la forme caractéristique du dôme. Dans les fens, la tourbe s'accumule le long des voies d'écoulement des eaux souterraines, créant des crêtes linéaires ou des terrasses. Le type de tourbe qui se forme dépend de la végétation et de la chimie de l'eau. La tourbe bordée, la tourbe mousseuse et la tourbe boisée ont chacune des propriétés physiques différentes qui influencent la rétention de l'eau, les taux de décomposition et la stabilité de la forme terrestre.

Fluctuations hydrologiques et changement de forme terrestre

Les inondations saisonnières entraînent des sédiments et des nutriments, des canaux de défilement et redistribuent la matière organique. La variabilité interannuelle des précipitations et des ruissellements peut entraîner une expansion ou une contraction des terres humides, modifiant les limites entre les eaux libres, les marais et les marécages.

Dans les marais, la sécheresse périodique expose la surface du sol, permettant l'oxydation de la matière organique et le compactage, ce qui abaisse la surface du sol. Les inondations subséquentes peuvent entraîner de nouveaux sédiments qui rebâtissent l'altitude. Ce cycle de séchage et de mouillage fait partie de l'évolution normale de la forme du sol des marais.

Évolution des terres humides au fil du temps

Les formes de terres humides ne sont pas des caractéristiques fixes, mais évoluent au fil des décennies, des siècles et des millénaires en réponse aux processus internes et au forçage externe.

Succession et transformation des terres

La succession écologique entraîne un changement de forme des terres humides. À mesure que les plantes colonisent l'eau libre, elles piègent les sédiments et les matières organiques, en remplissant progressivement le bassin. Ce processus transforme un lac ou un étang peu profond en marais, puis en marais ou fen, et éventuellement en écosystème terrestre si les conditions le permettent. Chaque étape a une signature de forme des terres distincte.

Les perturbations comme les incendies, les inondations ou les tempêtes peuvent remettre l'horloge de succession en place, et ramener une zone humide à une étape antérieure. Dans les tourbières, le feu peut enlever la tourbe de surface, abaisser la surface du sol et créer des bassins d'eau libre.

Changement climatique et élévation du niveau de la mer

Les changements climatiques modifient l'évolution des formes de terres humides dans le monde entier. L'augmentation des températures augmente l'évapotranspiration, qui peut abaisser les nappes d'eau dans les tourbières et les tourbières, ce qui fait que la tourbe s'assèche et se décompose. Cette augmentation des rejets de carbone stocké et réduit la surface des terres, ce qui peut transformer les tourbières des puits de carbone en sources de carbone.

Les changements dans les modèles de précipitations ont aussi une incidence sur les formes de terres humides. Les régions qui deviennent plus sèches verront les terres humides diminuer et évoluer vers des formes de terres terrestres plus étendues. Les régions qui deviennent plus humides verront l'expansion des terres humides et le développement de nouvelles formes de terres.

Principales caractéristiques microtopographiques des formes de terres humides

Outre la classification générale des types de terres humides, la géographie physique reconnaît une gamme de caractéristiques de forme terrestre à plus petite échelle qui définissent la structure interne des terres humides, caractéristiques importantes pour la diversité de l'habitat, la fonction hydrologique et le cycle biogéochimique.

Hummocks

Dans les marais, les hummocks se développent là où les taillis de végétation piègent les sédiments plus efficacement que les zones adjacentes. Dans les tourbières et les fens, les hummocks sont souvent formés par des mousses comme le Sphagnum qui poussent plus rapidement que la végétation environnante. Les hummocks fournissent des microsites plus secs dans un paysage saturé, supportent différentes espèces végétales et fournissent un habitat aux invertébrés et aux petits vertébrés. Ils augmentent également la rugosité de la surface, ralentissent le débit d'eau et améliorent le dépôt de sédiments.

Mâchoires et chevreuils

Les sillons sont des dépressions linéaires peu profondes qui transmettent l'eau à travers une zone humide. Ils forment des canaux de drainage secondaires qui transportent l'eau pendant les périodes de débit élevé et peuvent être secs à d'autres moments. Les sillons se développent par érosion par l'eau courante, souvent en suivant des basses topographiques préexistantes.

Dépôts de tourbe et sols organiques

Les dépôts de tourbe peuvent varier de quelques centimètres à plus de dix mètres d'épaisseur, selon l'âge et la productivité de la zone humide. Les propriétés physiques de la tourbe varient selon sa composition botanique et le degré de décomposition. La tourbe fibrique, composée de restes de plantes largement intacts, a une porosité et une capacité de rétention d'eau élevée. La tourbe saprique, qui est plus décomposée, a une texture plus fine et une conductivité hydraulique plus faible. Ces différences influencent le mouvement de l'eau, la stabilité de la forme terrestre et le stockage du carbone.

Terrasses et levées naturelles

Les terrasses sont des surfaces plates ou en pente douce qui se forment à différentes altitudes dans une zone humide. Elles peuvent résulter de dépôts de sédiments pendant les inondations, de changements du niveau de l'eau ou de subsidence différentielle. Dans les zones humides riveraines, les digues naturelles se forment le long des marges du chenal où des sédiments grossiers se déposent pendant les inondations en berge. Ces digues créent des crêtes élevées qui limitent les eaux d'inondation et influencent la répartition de la végétation des zones humides.

Piscines et étangs

Les bassins se forment par érosion, subsidence de tourbe ou écaille de glace, et ils persistent là où la profondeur de l'eau dépasse la capacité de la végétation à coloniser. Dans les tourbières, les bassins peuvent être circulaires, elliptiques ou allongés et s'aligner sur la direction du vent dominant ou la topographie locale. Ces bassins soutiennent les plantes aquatiques, les algues et les invertébrés et fournissent un habitat aux oiseaux aquatiques. Les bassins sont des caractéristiques dynamiques qui s'étendent et se contractent avec les changements du niveau de l'eau et peuvent éventuellement se remplir de sédiments et de végétation, et compléter un cycle de changement de forme terrestre.

Classification géomorphique des zones humides

Les milieux humides riverains se trouvent le long des cours d'eau et des rivières, façonnés par des processus fluviaux tels que les inondations, le transport des sédiments et la migration des canaux. Les milieux humides dépressifs occupent des bassins fermés qui reçoivent de l'eau de précipitations, de ruissellement ou d'eau souterraine, avec des processus géomorphiques dominés par le remplissage et l'accumulation de tourbe. Les milieux humides lacustres se caractérisent par l'action des vagues, les fluctuations du niveau des lacs et l'apport de sédiments du lac. Les milieux humides franges se trouvent le long des côtes et sont influencés par les marées, les tempêtes et les changements du niveau de la mer.

Les terres humides de la couche d'eau sont principalement façonnées par le dépôt de sédiments et l'érosion, tandis que les terres humides de la couche d'eau sont façonnées par l'accumulation et la décomposition de tourbe. Il existe des systèmes hybrides où les deux processus fonctionnent, comme dans les marais côtiers qui accumulent à la fois les sédiments minéraux et les matières organiques.

Impacts humains sur les terres humides

Le drainage pour l'agriculture et le développement urbain abaisse les nappes phréatiques, cause l'oxydation et la subsidence de la tourbe et convertit les formes des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres des terres

L'extraction de la tourbe pour l'horticulture et le combustible élimine les dépôts de tourbe entiers, laissant des puits et des bassins qui ont réinflué sur les terres humides et qui peuvent se développer en milieux humides ouverts ou en marais peu profonds. Les activités minières dans les zones humides peuvent modifier le débit des eaux souterraines, causer la subsidence et introduire des contaminants qui affectent la végétation et la dynamique des sédiments.

Les efforts de restauration visent à inverser certains de ces changements en rétablissant les régimes hydrologiques, en réintroduisant les sédiments et en favorisant le développement des formes naturelles de terres. La restauration réussie exige de comprendre les processus physiques qui ont créé les formes de terres originales et de travailler dans ces limites. Par exemple, la restauration d'un marais qui s'est amenuisé en raison du drainage peut nécessiter la remise en état des sédiments pour reconstruire l'élévation, rétablir le débit de marée et planter la végétation qui piège les sédiments.

Pour de plus amples renseignements sur la géomorphologie et la conservation des zones humides, consultez les ressources du programme de la Commission géologique des États-Unis pour les sciences des zones humides, de la section de l'Agence de protection de l'environnement pour les zones humides et de la Convention de Ramsar sur les zones humides[, qui fournit des orientations internationales sur la classification et la gestion des zones humides.

Conclusion : La nature dynamique des terres humides

Les formes de terres humides sont le produit d'interactions continues entre l'eau, les sédiments, la matière organique et la végétation, opérant sur une vaste gamme d'échelles spatiales et temporelles. De la classification géomorphique étendue en marais, marais, tourbières et fens à la microtopographie à grande échelle des bosses et des creux, ces formes de terres enregistrent les processus physiques qui les façonnent. Ce ne sont pas des caractéristiques statiques mais des systèmes dynamiques qui répondent aux changements de l'hydrologie, du climat et de l'activité humaine.