La civilisation humaine a connu une enfance tranquille. Durant les 10 000 dernières années, tandis que nos ancêtres inventaient l’agriculture et bâtissaient des cités, la Terre est restée relativement stable. La température moyenne de la planète a légèrement fluctué sans jamais pencher du côté d’un effet de serre ni baisser suffisamment pour que nous soyons entrés dans une nouvelle période glaciaire. Le pH des océans est demeuré constant, fournissant les conditions chimiques requises aux récifs coralliens pour qu’ils se développent et aux invertébrés pour qu’ils se construisent une coquille. Ces espèces ont à leur tour contribué à constituer une chaîne alimentaire stable qui nous a permis, à nous autres humains, d’attraper de grandes quantités de poisson. La stabilité générale de ces 10 000 dernières années a peut-être joué un rôle décisif dans l’explosion de l’humanité.

Ironie du sort, la civilisation a aujourd’hui en mesure de remodeler la planète en elle-même. Comme le dit Johan Rockstrom, du Centre de Résilience de Stockholm, en Suède, « nous sommes devenus une force à laquelle il faut faire face au niveau planétaire ». Les hommes ont modifié la chimie des océans, faisant baisser leur pH et provoquant leur acidification.

Et ils sont en train de changer la composition de l’atmosphère, le taux de dioxyde de carbone connaissant un niveau jamais atteint, au moins durant les 800 000 dernières années.

Un certain nombre de chercheurs nous ont récemment adressé la mise en garde suivante : si nous continuons à pousser ainsi la planète dans ses retranchements, nous allons causer des dommages soudains et irréversibles sur les systèmes qui ont rendu la civilisation humaine possible. Dans leur démarche, ils se sont en général focalisés sur un seul point de basculement. Alors que dans le numéro de cette semaine de la revue Nature, Johan Rockstrom et 27 de ses collègues spécialistes de l’environnement affirment qu’il faut prendre en considération plusieurs points de basculement à la fois. Selon eux, les êtres humains doivent maintenir la planète dans ce qu’ils appellent un « espace de fonctionnement sécurisé » à l’intérieur duquel nous pouvons nous développer. Si nous allons au-delà des frontières de cet espace – par exemple en détruisant la biodiversité ou en puisant à outrance dans l’eau douce de la planète – nous courons à la catastrophe.

Malheureusement, affirment les auteurs de l’article de Nature, nous avons déjà commencé à franchir ces frontières, ne sachant pas exactement où elles se trouvent. Pour Jonathan Foley, coauteur de cette étude et directeur de l’Institut de l’Environnement de l’université du Minnesota, « c’est comme si nous nous trouvions actuellement sur un plateau et que nous continuions à rouler, mais nous n’avons pas allumé nos phares et nous n’avons même pas de carte. C’est plutôt dangereux comme façon de faire. »

Dans leur étude, Jonathan Foley et ses collègues indiquent les points qui délimitent selon eux sept de ces frontières. D’après leurs estimations, nous en aurions déjà franchi trois et nous nous rapprocherions à grands pas des quatre autres. « Le temps presse », déclare Johan Rockstrom.

L’article a déjà provoqué de vives réactions de la part d’autres chercheurs, certaines positives, d’autres non. « Ce genre de travail est d’une importance capitale », affirme Christopher Field, directeur du Département d’Ecologie mondiale à la Carnegie Institution de l’université de Stanford. « Ils ont fait un travail impressionnant pour essayer de délimiter une zone de sécurité. »

Mais d’autres chercheurs s’interrogent sur l’intérêt du concept de zone de sécurité planétaire. « Je ne pense pas que ça présente une quelconque utilité de réfléchir aux choses sous cet angle-là », déclare Stuart Pimm, biologiste spécialisé dans l’environnement à l’université Duke.

Johan Rockstrom et ses collègues ont développé le concept de frontières planétaires d’après un travail accompli précédemment sur la façon dont les changements surviennent dans les systèmes naturels. Ces changements sont parfois progressifs, mais ils peuvent aussi se faire par à-coups. Un lac, par exemple, peut absorber une quantité importante de phosphore provenant de l’écoulement d’engrais sans montrer aucun signe de changement. « Vous rajoutez un petit peu de phosphore et il ne se passe rien », explique Shahid Naeem, de l’université de Columbia, qui n’a pas participé à l’article de Nature. « Vous en ajoutez encore, toujours rien ou presque. Encore un peu… et là, tout d’un coup, boum ! Prolifération du phytoplancton, baisse de l’oxygène, hécatombe chez les poissons et odeurs nauséabondes. Mais si vous retirez la petite quantité de phosphore qui a fait basculer le système, ça ne provoque aucun retour en arrière. Il faut en fait revenir à une eau beaucoup plus propre que ce qu’on aurait pu penser. »

Ces dernières années, plusieurs chercheurs ont affirmé que la planète tout entière fonctionne selon le même principe. Le fait de rejeter trop de gaz à effet de serre peut faire monter la température de la Terre de façon régulière et proportionnelle. Mais arrivé à un certain point, il se peut que le climat bascule dans un état radicalement différent. Pour certains climatologues, par exemple, le réchauffement de la planète pourrait entraîner l’effondrement précipité de l’inlandsis du Groenland et de celui de l’Antarctique. Et même si nous arrêtions immédiatement d’émettre des gaz à effet de serre, l’effondrement se poursuivrait. Tout retour en arrière serait alors impossible. « Nous ne savons pas comment recongeler l’inlandsis du Groenland », déclare Johan Rockstrom.

Ce dernier a participé à la tenue d’un atelier à Stockholm, en avril 2008, lors duquel des spécialistes de l’environnement ont évoqué les autres seuils qui pourraient exister à l’échelle mondiale. Ils ont conclu à l’existence vraisemblable de neuf facteurs différents : le changement climatique, l’acidité des océans, la couche d’ozone, l’utilisation de l’eau douce, le mouvement de l’azote et du phosphore, la quantité de terres consacrées à l’agriculture, les aérosols (brume sèche et autres particules), la biodiversité et la pollution chimique.

Les chercheurs ont ensuite repris chacun de ces facteurs pour délimiter des frontières que les hommes ne devraient pas dépasser. Pour Robert Costanza, de l’université du Vermont, « l’idée, c’est de dire : il nous faut des garde-fous. Peut-être qu’ils serviront à nous protéger d’une pente que nous aurions pu remonter, mais peut-être pas. Nous nous devons d’être plus prudents vis-à-vis de la civilisation humaine. »

Les chercheurs se sont finalement mis d’accord sur sept frontières, dont trois ont d’ores et déjà été dépassées. Selon eux, nous avons déjà rejeté trop de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Pour James Hansen, climatologue à la NASA et coauteur de l’article paru dans Nature, si nous voulons éviter une fonte catastrophique des inlandsis, il faut que la concentration en carbone ne dépasse pas 350 parties par million (ppm). Avant la révolution industrielle, elle s’élevait à environ 280 ppm, mais aujourd’hui, nous en sommes à 387.En d’autres termes, nous sommes sortis de l’espace de fonctionnement sécurisé pour entrer dans une zone à risque.

Toujours selon les chercheurs, en ayant recours aux engrais pour nos cultures et en brûlant du charbon, nous rejetons beaucoup trop d’azote dans l’environnement. Par leurs activités, les hommes déversent 121 millions de tonnes d’azote dont la majeure partie finit dans les rivières, les lacs et les océans, ce qui pourrait entraîner des modifications irréversibles de leurs écosystèmes. Les chercheurs estiment que la limite à ne pas dépasser serait de 35 millions de tonnes d’azote.

Le rythme auquel les espèces disparaissent dépasse lui aussi la frontière acceptable, d’après les chercheurs. Depuis l’apparition de la vie sur Terre, les espèces ont généralement disparu à un rythme lent et assez régulier. Et au fur et à mesure que d’anciennes espèces disparaissaient, de nouvelles venaient les remplacer. Il y a eu des époques où l’extinction des espèces s’est accélérée, ce qui s’est parfois accompagné de l’effondrement d’écosystèmes à l’échelle planétaire. Les auteurs de l’article de Nature suggèrent que pour éviter ce genre d’effondrement, le taux d’extinction ne doive pas être supérieur à 10 fois le taux moyen naturel. Or ils estiment qu’il est aujourd’hui 100 à 1000 fois plus élevé.

Dans cinq autres domaines, les chercheurs pensent que nous n’avons pas encore franchi la frontière et pénétré en zone dangereuse. Prenons pas exemple nos rejets de dioxyde de carbone. Une partie de ces rejets termine dans les océans et les acidifie. Dans une eau de mer acide, les coraux ont plus de mal à se constituer un squelette, car les minéraux qu’ils utilisent pour cela sont rapidement dissous. Les invertébrés ont les mêmes problèmes au sujet de leur coquille. Selon de récentes mesures, les océans s’acidifient 100 fois plus vite aujourd’hui que durant les 20 derniers millions d’années. Et pourtant, les auteurs de l’article estiment que nous n’avons pas encore atteint le point où l’acidification pourrait entraîner un effondrement écologique. Mais nous n’en sommes pas loin.

Même si cet article n’est pas toujours réjouissant, ses auteurs pensent qu’il contient des raisons d’être optimiste. En effet, l’humanité a failli franchir un autre seuil en détruisant la couche d’ozone avec les chlorofluorocarbures. Mais les hommes ont pris conscience du problème à temps et ont interdit ces substances, ce qui a permis à la couche d’ozone de se reconstituer lentement. S’ils avaient attendu plus longtemps, il aurait peut-être été trop tard pour faire quoi que ce soit. « Nous avons su éviter un désastre planétaire », déclare Johan Rockstrom, qui espère que nous allons pouvoir refaire la même chose et empêcher la civilisation humaine de tomber du plateau où elle se trouve.

Pour Christopher Field, de la Carnegie Institution, « le choix des frontières-clés fait par les auteurs est étayé par de solides arguments et leur délimitation de ces frontières se défend sur le plan conceptuel ». Mais il ne serait pas surpris que des chercheurs plaident pour une modification de ces frontières au terme de recherches à venir. « La plupart seront cependant d’accord avec l’idée générale selon laquelle nous en demandons beaucoup au système terrestre, tellement même qu’il ne serait pas étonnant que certaines parties essentielles finissent par lâcher. »

D’autres chercheurs approuvent le concept de base de l’article, mais s’interrogent sur la nécessité de définir avec précisions des frontières planétaires. Pour Michael Mann, climatologue à l’université d’Etat de Pennsylvanie, il y a probablement un seuil dangereux à ne pas franchir concernant le changement climatique, mais il considère que 350 ppm est une limite trop stricte. Et, sur un plan pratique, il fait remarquer que les mesures que le Congrès américain est actuellement en train d’examiner ne permettront sans doute même pas de maintenir la concentration de carbone atmosphérique à 550 ppm en 2100. « Cela m’inquiète parce qu’en modifiant radicalement les règles du jeu et en affirmant que l’objectif de stabilisation doit être 350 ppm, on court le risque de décourager les hommes politiques », déclare Michael Mann. Ou qu’ils aient recours à la solution miracle de la géoingénierie, « ce qui, franchement, me terrifie ».

D’autres critiques encore portent sur le concept de base en lui-même. Pour Stuart Pimm, « la notion de frontière est dénuée de fondement. En quoi un taux d’extinction 10 fois supérieur au taux moyen naturel est-il acceptable ? »

Si le concept de frontières planétaires est un sujet à ce point sensible, c’est entre autres parce qu’il souligne à quel point les chercheurs ne comprennent pas encore les seuils inhérents à notre planète. « Je trouve que c’est intéressant et je suis content que cet article soit publié », déclare Shahid Naeem. « Mais cela pourrait donner la fausse impression que nous comprenons mieux la biosphère que ce n’est le cas en réalité. »