Une tourbière est une zone humide dont le sol contient une grande quantité de matière organique. La dégradation de cette matière organique, issue des plantes, est fortement ralentie à cause de la saturation en eau. La végétation, en mourant, s'accumule progressivement pour former la tourbe. Les tourbières séquestrent le carbone de façon très efficace, et l'ensemble des tourbières de la planète stockent environ le double de la quantité de carbone trouvée dans la biomasse de toutes les forêts du monde réunies.
Les écosystèmes tourbeux couvrent 3 % à 5 % des surfaces terrestres émergées. Les tourbières représentent environ un tiers des zones humides du monde. La grande majorité des surfaces se trouve dans les régions froides de l'hémisphère Nord, mais des ensembles importants existent aussi dans les régions équatoriales. De nombreuses espèces spécialisées ne vivent que dans ces milieux, leur conférant une importance pour la conservation de la biodiversité dans les régions où ils sont devenus rares.
Conditions d'apparition et de maintien des tourbières vignette|La déforestation massive provoque l'apparition de marécages. Belorucheiskaya (Russie) chemin de fer forestier en 1977. L'apparition et le maintien des tourbières dépendent de certains facteurs, tels que :
Le bilan hydrique Le bilan hydrique doit être nul ou positif de sorte que le milieu soit presque constamment inondé ou gorgé d'eau. Les milieux aquatiques sont pauvres en dioxygène et c'est une cause de la préservation de la matière organique. Cette abondance en eau peut être due à divers facteurs : le relief, qui doit permettre d'une manière ou d'une autre une stagnation de l'eau ; une pluviométrie importante supérieure à l'évapotranspiration ; un sous-sol rocheux, argileux et quelquefois sableux relativement imperméable limitant les pertes d'eau par infiltration ; la présence de doline qui permet l'approvisionnement en eau.
Le climat On trouve des tourbières dans le milieu arctique, subarctique, tempéré et tropical. En zone tempérée, la température doit être faible, ce qui ralentit encore les processus de décomposition de la matière organique morte. En zone tropicale, ce sont les précipitations importantes qui compensent l'importante évapotranspiration.
Facteurs qui maintiennent le milieu tourbeux une flore particulière, qui peut parfois sur des pentes (« tourbières de pentes ») freiner ou stocker l'eau (sphaignes sur sols acides ou acidifiés, les roseaux étant plus caractéristiques des zones alcalines) ; l'acidité du sol, naturelle (fréquente en zone tropicale) ou auto-entretenue (par exemple par les sphaignes), est un facteur qui ralentit la décomposition de la lignine et des plantes dans le cas des tourbières acides. Dans ce cas, les tourbières sont souvent liées aussi à une pauvreté trophique du sol (qui n'implique pas une faible biodiversité).
Classification et typologie des tourbières
Il existe de nombreux types de tourbières, selon leur latitude, altitude, région biogéographique, géologie, écologie, etc. Comme les autres zones humides, ces écosystèmes abritent une biodiversité élevée et très souvent des espèces rares, ou devenues rares, ou dont les conditions de vie sont fragiles. La végétation et la faune y présentent souvent des adaptations ou caractéristiques singulières, parfois uniques : les plantes carnivores comme les rossolis ou les utriculaires, les , le lézard vivipare, de nombreux invertébrés rares, etc. sont caractéristiques des tourbières et parfois leur sont inféodés.
La classification des tourbières est encore en discussion dans la communauté scientifique. Il est parfois difficile de faire la distinction entre deux types, ou de « classer une tourbière » dans une catégorie, d'autant qu'il existe des complexes tourbeux composés de deux ou plusieurs types de tourbières.
Le classement peut s'effectuer selon plusieurs critères : l'activité : une tourbière est dite « active » quand la turbigénèse (production de tourbe) y existe ; le pH : les tourbières acides à sphaignes, de pH inférieur à 4, les tourbières alcalines à carex, de pH supérieur à 6 ; le mode d'alimentation en eau : tourbière soligène : ce sont les tourbières de pentes et de sources, elles sont situées sur une pente et sont alimentées par les eaux de ruissellement ou directement par une source adjacente, tourbière topogène : cette catégorie de tourbière est située en fond de vallon ou dans une cuvette ou dépression quelconque, tourbière limnogène : ce type de tourbière se développe à partir des berges d'un lac, en colonisant progressivement la surface en eau jusqu'à complètement la recouvrir, tourbière fluviogène : située à proximité d'un fleuve ou d'un grand cours d'eau, ce type de tourbière est alimenté en eau par la nappe d'eau souterraine et/ou ponctuellement par les crues du fleuve voisin, qui apportent à la fois une nouvelle quantité d'eau et des alluvions ;
on distingue encore deux types d'alimentation en eau de la tourbière : une tourbière minérotrophe (fen en anglais) est alimentée par des eaux de ruissellement et par la nappe souterraine en majorité, et donc alimentée en éléments minéraux en provenance du sous-sol minéral, une tourbière ombrotrophe (bog en anglais) est alimentée en eau uniquement par les précipitations atmosphériques. Déconnectée de la nappe phréatique, la tourbière s'assèche progressivement ; le sol et l'eau que l'on y trouve sont souvent plus acides et plus pauvres en éléments minéraux nutritifs que les tourbières minérotrophes.
En fonction de l'épaisseur de la tourbe, et de sa teneur en matière organique, on distingue également les zones paratourbeuses (où l'épaisseur de tourbe est encore peu importante, dans les zones récentes comme les carrières ou gravières abandonnées), et les zones semi-tourbeuses (à teneur en matière organique plus faible).
On distingue aussi quelquefois une zone périphérique minérotrophe, souvent boisée, appelée .
Formation des tourbières et de la tourbe
La turbification, tourbification ou entourbement est la transformation des habitats terrestres et aquatiques en tourbières à la suite d'un changement des conditions hydrologiques du substrat ou des conditions atmosphériques. Résultant de la faible et lente évolution anaérobie de matière organique non décomposée (essentiellement végétale), elle conduit à la turbigenèse ou turfigenèse, la formation de la tourbe issue de l'accumulation progressive de cette matière organique et de son tassement au cœur d'une tourbière.
La tourbe se développe en général dans un milieu presque constamment gorgé d'eau, sous un climat frais et humide, conditions très défavorables à la décomposition de la matière organique. De ce fait, la tourbe se caractérise par sa très forte quantité de matières organiques mortes non décomposées, dont la teneur peut aller jusqu'à 80 à 90 %. Les deux grands processus d'entourbement sont la paludification (apparition de groupements végétaux flottants palustres ou tourbeux par apport et stagnation d'eau dans un milieu auparavant relativement sec), et l'atterrissement (terrestrialisation en anglais : passage progressif d'un milieu aquatique vers un milieu plus terrestre par comblement)Philipe Julve, « Structure botanique et dynamique des tourbières du Nord de la France », in ..
La vitesse d'accumulation des débris végétaux dans les tourbières est estimée en moyenne de 0,2 à 1 mm/an.
L'évolution d'une tourbière à sphaignes passe par plusieurs grands stades : phase de l'eau libre (dépourvue de végétation hygrophyte), stade pionnier (radeau flottant formé par la croissance centripète de ceintures végétales autour desquelles colonisent des sphaignes), stade tremblant ou tourbière flottante (épaississement du radeau encore tremblant sur l'eau libre), phase du bombage de la tourbière (tourbière haute ou bombée par la poursuite du développement horizontal et vertical des sphaignes), phase d'affaissement (tassement de la tourbe qui creuse des gouillesMares d'eau par endroits et assèchement de la tourbière qui favorise le développement de plantes de milieux plus secs : lichens terricoles acidiphiles du genre Cladonia, molinaies, arbres , Éricacées et camarine)Étapes de la formation d’une tourbière, animation tirée de .
On distingue schématiquement trois types de tourbe : tourbe blonde (tourbe fibrique) : formée par sphaignes, gorgée d'eau, structure fibrique, acide, riche en carbone organique ; tourbe brune (tourbe mésique) ; tourbe noire (tourbe saprique) : formée par joncs et carex, moins gorgée d'eau car plus dense, structure mésique à saprique, pH moins acide que les deux précédentes, plus minéralisée.
De façon schématique, une tourbière « classique » (c'est-à-dire au sens le plus courant : les lacs-tourbières) connaît plusieurs phases de développement : depuis le comblement progressif d'une dépression naturelle remplie d'eau par des plantes partant du bord, passant par la constitution d'un véritable tapis végétal s'épaississant petit à petit jusqu'à gonflement du tapis et rejet de l'eau à la périphérie. La tourbière s'assèche progressivement et devient inactive (il n'y a plus de formation de tourbe) : cela se traduit par son affaissement et souvent par son boisement.
Faune et flore
Les végétaux affectionnant les tourbières sont dits hygrophiles. Ce sont, entre autres, les mousses et en particulier les sphaignes, mais aussi de nombreux joncs et carex dont les résidus partiellement décomposés forment, après plusieurs siècles, la tourbe.
Les sphaignes sont les représentantes principales de la strate muscinale d'une tourbière. En zone tempérée, les hautes buttes sont formées par Sphagnum fuscum, S. capillifolium, et S. austinii. Les banquettes ou buttes basses de tourbe sont formées par S. magellanicum et S. rubellum. Les dépressions sont colonisées par S. cuspidatum, S. fallax, S. denticulatum ou S. tenellum, généralement en minces couches mais qui, grâce à leur croissance très rapide (S. fallax, au soleil peut croître de en un an), contribueront souvent le plus à la croissance de la tourbière.
Les sphaignes sont à l'origine de la tourbification de par leurs caractéristiques particulières, comme l'accroissement continu et leur capacité à acidifier le milieu par la production d'acides organiques. De plus, même mortes, les sphaignes peuvent conserver une importante quantité d'eau, contribuant à entretenir, en surface des tourbières, un microclimat humide et plus frais, même en pleine sécheresse. Dans les milieux naturellement peu alcalins, les sphaignes captent et séquestrent naturellement le peu d'ions calcium biodisponibles, entretenant un milieu très acide et oligotrophe. Elles disparaissent cependant en cas d'apport de calcaire, comme les droseras, plantes carnivores qui les accompagnent parfois. D'autres plantes dont la matière contribue à l'accumulation de tourbe sont les carex, la linaigrette et la molinie, et des arbustes de la famille des éricacées (bruyère, callune, etc.). On y trouve parfois des arbres tels que l’épicéa et le mélèze.
Les tourbières, étant souvent situées dans des secteurs froids ou à humidité très élevée durant une grande partie de l'année, accueillent parfois des espèces relictuelles des périodes glaciaires. Des plantes comme la ligulaire de Sibérie ou le saule des Lapons trouvent ainsi refuge dans les tourbières, parfois très loin de leur aire actuelle de répartition située dans les zones boréales.
Arbres et tourbières Certaines tourbières sont plus ou moins boisées voire enforestées (en zone tropicale, on peut voir jusqu'à plus de par hectare, et plus de différentes appartenant à des dizaines de genres et familles pour un seul hectare).
En zones tempérée et froide vignette|gauche|upright|Le bouleau nain, tourbière du Cachot, canton de Neuchâtel (Suisse). vignette|gauche|upright|Kalmia angustifolia, Québec, Canada.