Les vers de terre jouent un rôle fondamental dans la production, la structuration l’entretien et la productivité des sols, forestiers, prairiaux et agricoles notamment, avec des fonctions différentes selon le compartiment occupés et leurs déplacements quotidiens ou saisonniers. Ils sont considérés comme des espèces-clé.
Leurs capacités de colonisation de nouveaux habitats et de dispersion dans le paysage et les « pédopaysages », les font présenter comme particulièrement important en matière de résilience écologique des sols et l’écologie du paysage mais celles-ci sont encore mal connues. Elles font l’objet d’études en mésocosme, utilisant des vers marqués , ou s’appuyant (depuis peu) sur des analyses génétiques notamment , avec des travaux qui ont permis de mieux comprendre les besoins des vers de terre en termes de connectivité écologique et qui ont confirmé des facilitations conspécifiques et que si certains axes (canaux) sont très fragmentant pour ces espèces, les déplacements de sols sont aussi devenus des sources de dispersion passive, avec possibilité que certaines espèces deviennent invasives hors de leur écosystème originel
Les vers de terre dispersent des métaux, des bactéries et de nombreux autres microorganismes et propagules ou réputés indésirables pour le compostage ou l’agriculture neutres ou utiles (dont des nématodes comme Steinernema spp. et spores de champignons mycorhizateurs ). En cela et grâce à leur aération et travail du sol, ils interfèrent positivement aussi avec l’activité et la compétition souterraine des plantes pour les nutriments. Ils jouent un rôle écologique majeur en termes d’aération et de micro-drainage du sol. Dans la restauration de sols dégradés ou contaminés, ils jouent un rôle important de pionniers, avec des effets de bioturbation qui peuvent modifier la cinétique environnementale de certains polluants.
Toutes choses égales par ailleurs, ils influenceraient peu la diversité des espèces présentes mais ils influencent différemment la productivité de certains types ou communautés de plantes. En prairie de zone tempérée, ils favorisent nettement les Fabacées (légumineuses) qui gagnent (+ 35 %) en productivité en leur présence.
Le philosophe grec Aristote reconnaît déjà aux vers de terre une activité biologique essentielle, les appelant les « intestins de la terre ».
Charles Darwin s’est beaucoup intéressé au sol comme support de vie et produit de la vie. Il a été l’un des premiers à réhabiliter le ver de terre, alors considéré comme nuisible à l’agriculture. Darwin avait observé que les vestiges archéologiques étaient souvent protégés par leur enfouissement assez rapide sous la terre produite à partir de la végétation morte et par les organismes du sol. Il a contribué à faire connaître l’importance des organismes fouisseurs comme le ver de terre pour les sols.
Dans un ouvrage publié le 10 octobre 1881 et intitulé « »The formation of vegetable mould through the action of worms with observations on their habits« », traduit en Français en 1882 (son dernier livre scientifique, vendu à 2000 exemplaires immédiatement puis en quelques mois à 3 500 exemplaires puis à 8500 exemplaires en moins de trois ans, soit plus rapidement et en plus grand nombre que son œuvre principale, « L’Origine des espèces »), il a traité de l’importance du travail de bioturbation des vers terre sur la genèse, l’érosion et la fertilité du sol. Un critique en fait le commentaire suivant : « Au regard de la plupart des gens… le ver de terre est simplement un annélide aveugle, sourd, dépourvu de sensations, désagréablement gluant. M. Darwin entreprend de réhabiliter son caractère, et le ver s’avance tout à coup comme un personnage intelligent et bienfaisant, qui opère de vastes changements géologiques, un niveleur de montagnes… un ami de l’homme… et un allié de la Société pour la conservation des monuments anciens ». La réédition en 1945 de ce livre, avec une Introduction par Sir Albert Howard aura un succès encore plus important, confirmant le rôle de Darwin en tant que précurseur dans l’histoire de la pédologie. Il a démontré l’importance globale de l’activité des vers de terre dans la fertilité des sols ; « La charrue est une des inventions les plus anciennes et les plus précieuses de l’homme, mais longtemps avant qu’elle existât, le sol était de fait labouré par les vers de terre et il ne cessera jamais de l’être encore. Il est permis de douter qu’il y ait beaucoup d’autres animaux qui aient joué dans l’histoire du globe un rôle aussi important que ces créatures d’une organisation si inférieure » tout comme le climat, la nature de la roche mère sur laquelle se développe le sol en question, et le type de litière apporté au sol.
Ces animaux modifient le sol via des processus physiques, chimiques et biologiques, ce pourquoi on les dit parfois ingénieurs du sol, tout comme les termites, les fourmis, certaines bactéries, etc. Peut être appelé ingénieur du sol tout organisme qui par son activité modifie son habitat dans un sens qui lui est favorable mais également favorable aux autres organismes inféodés à cet habitat (en l’occurrence les bactéries ou les champignons du sol, etc.).
Les vers de terre influencent la structure et la fertilité du sol à travers leurs activités d’excavation, d’excrétion de macro-agrégats, d’ingestion de matière organique, etc. mais aussi par leurs réseaux de galeries dont la forme, taille et profondeur diffère selon la saison, le milieu et les espèces considérées. Ces vers, selon qu’ils sont anéciques, endogés ou épiendogés agissent sur la structuration des sols et leur capacité à absorber l’eau, grâce à leurs galeries qui sont des chemins préférentiels favorisant l’infiltration, l’épuration et le cycle de l’eau. La circulation des solutés et des gaz s’en trouve facilitée. Du mucus, de l’urine et des fèces sont déposés sur les parois des galeries et leur confèrent des propriétés bio-géochimiques particulières (enrichissement en sucres, etc.). Certaines espèces de vers de terre produisent également des déjections (« turricules ») qui constituent des macro-agrégats de sol de propriétés organo-minérales modifiées par rapport au sol environnant (pH neutralisé, plus grande stabilité des agrégats, etc.).
En agissant sur leur habitat, ces animaux réguleraient indirectement l’activité, la diversité et la distribution spatiale des communautés de micro-organismes du sol. Cette influence est capitale puisque les micro-organismes du sol sont responsables, en dernier ressort,
- de la minéralisation de la matière organique en nutriments remis à la disposition des racines des plantes bouclant le cycle de la vie (voir cycles biogéochimiques)
- de la formation de l’humus (forme de séquestration du carbone dans les sols).
Les vers de terre n’influenceraient cependant pas tous de la même manière les propriétés du sol et les processus qui en découlent. En effet, certains se nourriraient exclusivement de la litière à la surface du sol et y vivent en permanence (les épigés, du grec epi sur et gé terre), d’autres se nourriraient de la litière de surface qu’ils enfouissent dans des galeries généralement verticales (les anéciques, du grec anesis élasticité), d’autres enfin se nourriraient exclusivement de l’humus du sol qu’ils ingèrent sur leur passage, créant de vaste réseaux de galeries sans jamais remonter à la surface du sol (les endogés, du grec endo à l’intérieur).
Ces trois types écologiques constitueraient autant de stratégies d’exploitation des ressources sélectionnées durant l’évolution des vers de terre. Les limites entre ces types ne semblent cependant pas très franches et il reste à expliquer leurs déterminismes. Dans tous les cas, cette hétérogénéité de comportement induit sans doute des influences distinctes dans leur contribution à la fertilité du sol. Dans l’idéal, les épigés, les endogés et les anéciques agiraient de concert dans la formation et le maintien de la fertilité des sols.
La prise de conscience récente de l’impact croissant des activités humaines sur les systèmes écologiques est à l’origine de nombreux travaux étudiant la relation entre la diversité du vivant et le fonctionnement global de ces systèmes (voir écologie). Pour les sols agricoles, certaines pratiques culturales comme le labour, l’utilisation de produits phytosanitaires (voir engrais,pesticides), etc. ont pour conséquence une diminution de la diversité des vers de terre et pourraient induire une altération du fonctionnement des sols des agro-écosystèmes. Dans la perspective de la conservation et de la réhabilitation des sols, l’identification d’espèces jouant un rôle majeur (« espèces clés ») dans le sol apparaît comme un thème de recherche incontournable en écologie du sol.
Ils contribuent positivement à la bioturbation qui enrichit l’humus, mais qui – dans les sols pollués - contribue au transfert vertical et horizontal de certains polluants (de manière différentiée selon les polluants et les espèces considérées).
Malgré de nombreux travaux de recherche sur l’écologie des vers de terre et sur de leurs comportements, des informations quantitatives sur des aspects clés telle que la formation des galeries et les activités associées, ou la manière dont ils s’orientent dans le sol manquent encore. Il est généralement supposé que le rôle fonctionnel des différentes espèces lombriciennes peut être induit à partir des caractéristiques des types écologiques auxquelles elles sont rattachées (anécique, épigée, endogée). Cependant, cette hypothèse n’a que très peu été testée expérimentalement.
Les recherches sur les activités des vers de terre sont difficiles à mener du fait de la nature opaque du sol où ils vivent. Cependant, des avancés méthodologiques récentes utilisant des techniques telles que la tomographie aux rayons X (voir tomodensitométrie), le radio-marquage des individus et la modélisation des activités constituent de nouvelles techniques puissantes pour appréhender les vers de terre et les réseaux de galeries qu’ils creusent sous la surface du sol.
Le lombric creuse des galeries dans le sol et participe ainsi à son aération et à son drainage. Ces petits tunnels facilitent l’installation des racines de nos plantes et leur alimentation en eau.