Les points de basculement sont-ils des concepts appropriés pour l'élaboration de politiques environnementales ?

Publié par Isabelle le 03/09/2020 à 13:00
Source: CNRS INEE

L'étude de Hillebrand et al. alerte sur le fait que les réactions des écosystèmes naturels aux changements environnementaux mineurs ne doivent pas être sous-estimées. © Helmut Hillebrand
De nombreuses politiques environnementales pour lutter contre le changement climatique global se concentrent sur des seuils: si un impact, tel que le réchauffement ou la perte de biodiversité (La biodiversité est la diversité naturelle des organismes vivants. Elle s'apprécie en considérant la diversité des écosystèmes, des espèces, des populations et celle des gènes dans...), devient trop important, un système écologique peut basculer dans un état différent, souvent moins souhaité. Ces points de basculement (Le basculement, dans le domaine de l'astronautique, est l'inclinaison progressive d'un véhicule spatial autour d'un axe quelconque. Le basculement peut être utilisé pour modifier la direction du vecteur poussée.) suggèrent que les pressions environnementales devraient être inférieures à un certain seuil pour maintenir un écosystème opérationnel. Une équipe internationale de scientifiques, de la Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur...) (SETE) à Moulis (CNRS-Université Paul-Sabatier), a analysé plus de 4600 expériences de terrain et trouvé peu de preuves de seuils. L'étude est publiée dans la revue Nature Ecology and Evolution et conclut que se concentrer sur les seuils pour les points de basculement est risqué car les scientifiques et les décideurs politiques peuvent négliger l'impact des changements graduels sur les écosystèmes.

Au cours des dernières années, de nombreuses études de cas écologiques ont été publiées qui montrent un état de basculement des écosystèmes. Par exemple, les récifs coralliens peuvent passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) à un stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un...) dominé par les algues si l'eutrophisation (L'eutrophisation d'un milieu aquatique, tel que cours d'eau ou mares, désigne originellement et simplement son caractère eutrophe (du grec eu : « bien, vrai » et...) est trop importante et les herbivores trop peu abondants. C'est pourquoi les décideurs politiques s'appuient de plus en plus sur ces seuils pour élaborer des stratégies de sauvegarde (En informatique, la sauvegarde (backup en anglais) est l'opération qui consiste à dupliquer et à mettre en sécurité les données contenues dans un système informatique.) durable des écosystèmes. "Cependant, si de tels seuils doivent devenir l'outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande rentabilisation de...) standard pour évaluer le changement global, nous devrions être en mesure de montrer à quels niveaux ces seuils pourraient se situer", déclare le Dr Jose M. Montoya, , expert en biodiversité à la SETE. L'étude est le résultat d'une collaboration internationale dirigée par le professeur Helmut Hillebrand, de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures)....) d'Oldenburg.

Montoya et ses collègues voulaient donc savoir si les seuils pouvaient être identifiés à partir des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) environnementales disponibles ou, mieux encore, s'ils pouvaient être prédits pour différents facteurs de changement environnemental. "Afin de développer des politiques environnementales, nous avons besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins...) d'une ligne directrice générale", souligne Montoya. "Mais le problème est que, d'un côté, les seuils pourraient être difficiles à détecter dans les écosystèmes naturels lorsque le changement anthropique n'a pas encore été suffisamment important. D'un autre côté, nous ne pouvons pas déterminer les seuils pour chaque processus dans chaque écosystème."

Pour avoir une meilleure vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) d'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme...) de la manière dont les écosystèmes réagissent au changement, les scientifiques se sont tournés vers des données expérimentales dérivées d'efforts de synthèse déjà publiés - ce que l'on appelle des méta-analyses. "C'est une méthode statistique (La statistique est à la fois une science formelle, une méthode et une technique. Elle comprend la collecte, l'analyse, l'interprétation de...) que les écologistes appliquent pour résumer le résultat général de nombreuses expériences sur le terrain ou en laboratoire", explique Hillebrand. En particulier, les analyses portent sur les conséquences des pressions actuelles mais aussi futures, telles que l'augmentation des niveaux de CO2 ou de nutriments. Ils évaluent également les réponses fonctionnelles des écosystèmes, telles que les changements dans le cycle des éléments ou la production de biomasse ( En écologie, la biomasse est la quantité totale de matière (masse) de toutes les espèces vivantes présentes dans un milieu naturel donné. ...).

Au total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le...), les auteurs ont utilisé les informations de 36 méta-analyses, qui couvrent 4601 expériences de terrain uniques sur des communautés écologiques naturelles ou proches de la nature. Il s'agit de l'effort de synthèse regroupant le plus grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de cas de la littérature scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) sur le changement global, selon les auteurs. Chaque expérience a été caractérisée par une certaine pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.) qui a entraîné une réponse spécifique des communautés écologiques à ce changement. Sur cette base, les auteurs ont calculé la taille dite de l'effet, c'est-à-dire la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale »...) de réponse d'un système. Les chercheurs ont ensuite conçu des outils statistiques qui leur ont permis de tester si l'ampleur de la réponse était liée à la force de la pression. Si tel était le cas, ils ont cherché à savoir s'il y avait une certaine pression là où des réponses extraordinairement fortes ont commencé à se produire. Ce changement de réponse indiquerait alors la présence de seuils.

"Les résultats de cette analyse ont été impressionnants", dit Montoya. Alors que la grande majorité des 36 méta-analyses ont révélé que la force de la pression affectait l'ampleur de la réponse, très peu (3 sur 36) ont montré des preuves statistiques de la transgression du seuil. Cependant, le fait que des seuils n'aient pas émergé pourrait encore signifier deux choses, souligne Montoya: "Les seuils sont soit vraiment absents, soit ils existent mais ils restent indétectables par notre approche statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode...)".

Pour élucider cette question, les auteurs ont simulé des ensembles de données où l'absence ou la présence de seuils est connue et, le cas échéant, où le seuil pourrait prendre une forme différente (En mathématiques, la différente est définie en théorie algébrique des nombres pour mesurer l'éventuel défaut de dualité d'une application définie à l'aide de la...) reflétant les discussions en cours dans la littérature écologique. Lorsqu'il y avait peu de bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la...) statistique dans les ensembles de données simulés, les scientifiques ont pu distinguer les cas avec et sans seuil. Cependant, dès l'introduction d'un bruit statistique modéré, les seuils deviennent indétectables. Le bruit statistique imitait des situations probables dans les données réelles, par exemple différentes amplitudes de pression nécessaires pour la transgression du seuil ou différentes amplitudes de réponse autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les 5 genres Erythrotriorchis, Kaupifalco,...) du seuil.

Selon Montoya, ce résultat a des implications majeures: "Si les scientifiques ne peuvent pas mesurer à quel point (Graphie) un certain écosystème est proche d'un seuil induisant un point de basculement, dans quelle mesure un règlement ou une politique peuvent-ils alors se fonder sur un tel seuil ? Je pense que nous devons abandonner l'idée d'espaces opérationnels sûrs. Cela donne l'impression complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à l'utilisateur de limiter la quantité...) erronée que les petites pressions n'affectent pas du tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) les écosystèmes". L'analyse statistique des données démontrerait plutôt que les réponses, même au plus petit changement, peuvent être importantes. "Si nous attendons de voir des points de basculement clairs en réponse à l'un des principaux changements environnementaux induits par l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par...), tels que le réchauffement ou le changement de la biodiversité, nous risquons de négliger les petits changements graduels qui se résument à une ligne de base changeante au fil du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.), c'est-à-dire un changement dans la perception de ce à quoi ressemble un écosystème sain", ajoute Montoya. Selon lui, les scientifiques et les décideurs politiques devraient donc repenser l'utilisation de seuils dans la gestion des écosystèmes et travailler plutôt avec des critères plus nuancés pour pouvoir agir selon le principe de précaution.

Référence:
(in press). Hillebrand, H., Donohue, I., Harpole, W. S., Hodapp, D., Kucera, M., Lewandowska, A. M., Merder, J., Montoya, J.M., Freund, J.A. Thresholds for ecological responses to global change do not emerge from empirical data. Nature Ecology and Evolution.

Contacts:
- Jose M. Montoya - Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale (SETE - CNRS/Univ. Toulouse Paul Sabatier)
- Dalila Booth - Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...) - Station d'Ecologie Théorique et Expérimentale (SETE - CNRS/Univ. Toulouse Paul Sabatier)
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