Une nouvelle étude mappe la frontière planétaire de «l'intégrité de la biosphère fonctionnelle» dans les détails spatiaux et au cours des siècles. Il constate que 60% des zones terrestres mondiales sont désormais déjà en dehors de la zone sûre définie localement, et 38% se trouvent même dans la zone à haut risque.
L'étude a été menée par le Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) avec l'Université Boku à Vienne et publiée dans la revue Une terre.
L'intégrité de la biosphère fonctionnelle fait référence à la capacité du monde végétal à co-réguler l'état du système terrestre. Cela nécessite que le monde végétal soit capable d'acquérir suffisamment d'énergie grâce à la photosynthèse pour maintenir les flux de carbone, l'eau et l'azote qui soutiennent les écosystèmes et leurs nombreux processus en réseau, malgré les interférences humaines massives d'aujourd'hui.
Avec la perte de biodiversité et le changement climatique, l'intégrité fonctionnelle forme le cœur du cadre analytique des limites planétaires pour un espace de fonctionnement sûr pour l'humanité.
« Il y a un énorme besoin de civilisation pour utiliser la biosphère – pour la nourriture, les matières premières et, à l'avenir, également pour la protection du climat », explique Fabian Stenzel, auteur principal de l'étude et membre de l'espace opérationnel de sécurité terrestre du groupe de recherche PIK.
« Après tout, la demande humaine de biomasse continue de croître – et en plus de cela, la culture d'herbes ou d'arbres à croissance rapide pour produire de la bioénergie avec la capture et le stockage du carbone est considéré par beaucoup comme une stratégie de soutien importante pour stabiliser le climat.
« Il devient donc encore plus important de quantifier la souche que nous mettons déjà sur la biosphère – de manière différenciée régionale et au fil du temps – pour identifier les surcharges. Nos recherches ouvrent la voie à cela. »
Deux indicateurs pour mesurer la tension et le risque
L'étude s'appuie sur la dernière mise à jour du cadre des limites planétaires publiée en 2023.
« Le cadre désormais carrément les flux d'énergie de la photosynthèse dans la végétation du monde au centre des processus qui co-réguler la stabilité planétaire », explique Wolfgang Lucht, chef du département d'analyse du système terrestre de Pik et coordinateur de l'étude.
« Ces flux d'énergie conduisent toute la vie, mais les humains détournent maintenant une fraction importante à leurs propres fins, troublant les processus dynamiques de la nature. »
Le stress que cela provoque dans le système terrestre peut être mesuré par la proportion de la productivité naturelle de la biomasse selon laquelle l'humanité canalise ses propres utilisations – à travers les cultures, les résidus et le bois récoltés, mais aussi la réduction de l'activité photosynthétique causée par la culture du territoire et l'étanchéité.
L'étude a ajouté à cette mesure un deuxième indicateur puissant de l'intégrité de la biosphère: un indicateur du risque de déstabilisation des écosystèmes enregistre des changements structurels complexes dans la végétation et dans les balances de l'eau, du carbone et de l'azote de la biosphère.
L'Europe, l'Asie et l'Amérique du Nord particulièrement affectées
Sur la base du modèle mondial de biosphère LPJML, qui simule quotidiennement l'eau, le carbone et l'azote à une résolution d'un demi-degré de longitude / latitude, l'étude fournit un inventaire détaillé pour chaque année individuelle depuis 1600, sur la base des changements dans le climat et l'utilisation des terres humaines.
L'équipe de recherche a non seulement calculé, cartographié et comparé les deux indicateurs de l'intégrité fonctionnelle de la biosphère, mais les a également évalués en effectuant une comparaison mathématique avec d'autres mesures de la littérature pour lesquelles des « seuils critiques » sont connus.
Cela a entraîné que chaque zone se voit attribuer un statut basé sur les limites de tolérance locales du changement d'écosystème: espace de fonctionnement sûr, zone de risque croissant ou zone à haut risque.
Le calcul du modèle montre que les développements inquiétants ont commencé dès 1600 dans les latitudes moyennes. En 1900, la proportion de la superficie mondiale où les changements d'écosystème sont allés au-delà de la zone de sécurité définie localement, ou se trouvaient même dans la zone à haut risque, était respectivement de 37% et 14%, par rapport aux 60% et 38% que nous voyons aujourd'hui.
L'industrialisation commençait à faire des ravages; L'utilisation des terres a affecté l'état du système terrestre beaucoup plus tôt que le réchauffement climatique. À l'heure actuelle, cette frontière de biosphère a été transgressée sur presque toutes les surfaces terrestres – principalement en Europe, en Asie et en Amérique du Nord – qui a subi une forte conversion de couverture terrestre, principalement en raison de l'agriculture.
« Cette première carte du monde montrant le dépassement de la frontière pour l'intégrité fonctionnelle de la biosphère, illustrant à la fois l'appropriation humaine de la biomasse et la perturbation écologique, est une percée dans une perspective scientifique, offrant une meilleure compréhension globale des limites planétaires », explique Johan Rockström, directrice du PIK et l'une des co-auteurs de l'étude.
« Il fournit également un élan important pour le développement ultérieur de la politique climatique internationale. En effet, il indique le lien entre la biomasse et les puits de carbone naturel, et comment ils peuvent contribuer à atténuer le changement climatique. Les gouvernements doivent le traiter comme un seul problème global: une protection complète de la biosphère avec une forte action climatique. »
