Les cycles biogéochimiques de la planète  Terre au métabolisme des êtres
humains

Les interactions de l’humanité avec les cycles biogéochimiques planétaires

Ce premier chapitre, principalement appuyé par une recherche bibliographique, permet de poser le cadre des enjeux planétaires dans lequel se situe la problématique de cette thèse. Nous présenterons ainsi dans une première section les principaux cycles biogéochimiques planétaires en interaction avec le vivant (section 1.1.1). Nous analyserons ensuite en quoi ces cycles sont aujourd’hui profondément modifiés par les activités de certaines communautés humaines (section 1.1.2), ce qui questionne fondamentalement la soutenabilité des modes de vie humains analysée à la section 1.1.3.

. Cycles biogéochimiques planétaires

La vie sur Terre est soumise à de nombreuses contraintes physiques et biogéochimiques. Nous proposons d’en retenir deux principales5 : – le besoin d’échanger de l’énergie avec son environnement. Une des plus importantes sources d’énergie disponible sur la planète Terre est celle du rayonnement solaire : à notre ère, les organismes photosynthétiques sont ainsi à la base de la mise à disposition de l’énergie solaire sous forme d’énergie chimique disponible pour tous les êtres vivants ; – le besoin d’échanger de la matière avec son environnement. La vie sur Terre s’est organisée autour de la combinaison de certains éléments chimiques qui participent à la structure des êtres vivants et conditionnent ainsi fondamentalement la possibilité même de la vie telle que nous la connaissons. À partir du moment où ces éléments chimiques sont impliqués dans un mécanisme physiologique, on peut considérer qu’ils sont tous d’égale importance car leur disponibilité pour la vie conditionne sa possibilité. Ces différents éléments, que nous nommerons par le terme général de nutriments, sont toutefois d’abondance variable sur la planète et la variabilité de leur disponibilité limitera donc plus ou moins fortement la possibilité de la vie. C’est ce point que nous choisissons de détailler plus finement dans la suite de ce chapitre

Anthropocène

Comme tous les êtres vivants, les êtres humains font partie de la biosphère planétaire et la possibilité de leur vie sur Terre est donc intimement liée aux régulations des cycles biogéochimiques (section 1.1.1). Si l’activité biologique influence par essence les cycles biogéochimiques et donc la forme sous laquelle les éléments chimiques sont disponibles à la surface terrestre, l’action de certaines communautés humaines, en particulier depuis les révolutions industrielles, modifie substantiellement le fonctionnement de ces cycles. Ainsi, pour l’azote, la disponibilité d’énergie abondante issue de l’exploitation des hydrocarbures fossiles, combinée à la mise au point du procédé Haber-Bosch au début du XXe siècle, a permis d’introduire de l’azote réactif dans l’environnement autrement que par la culture de plantes symbiotiques de microorganismes fixateurs d’azote (Erisman et al., 2008).Dès 1924, Lotka (1924) voit dans ce procédé une véritable révolution biogéochimique : « Ce développement extraordinaire est bien davantage que le départ d’une nouvelle industrie. Il ne représente rien moins que le début d’une nouvelle ère ethnologique dans l’histoire de l’humanité, une nouvelle époque cosmique. Dans le court laps de temps d’une douzaine d’années (un bref instant en termes géologiques), l’homme a initié des transformations comparables en importance aux processus cosmiques. » (traduction de Billen et al., 2011). En effet, comme nous l’avons vu, l’azote est un des principaux facteurs limitants de la vie sur Terre, et en particulier de la croissance des plantes. Sa mise à disposition massive a permis d’augmenter simultanément la production agricole et la population humaine. Ce fait est illustré par exemple par Erisman et al. (2008) dont nous reproduisons un graphique (Figure 1.2