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    Dossier: Complexité

    Plus de CO2 dans l'air, plus de sucre et moins de protéines dans vos carottes

    Andrée Mathieu

    Je suis toujours stupéfaite de constater à quel point il est facile pour les politiciens de dire quelque chose et de faire le contraire, pour les citoyens de ne retenir que les informations qui les rassurent, et pour les médias de se satisfaire d'une réponse prononcée avec assurance, surtout lorsqu'il s'agit de phénomènes complexes. Il y a déjà quelques années, dans une lettre ouverte au ministre Pierre Arcand, j'écrivais que notre vision linéaire du monde est la pire menace qui pèse sur l'humanité aujourd'hui1. Quatre ans plus tard, il est encourageant de constater que les gens voient de plus en plus les liens qui existent entre les événements, sans toutefois comprendre comment ces derniers interagissent. C'est pourquoi depuis quinze ans j'appelle de tous mes voeux une initiation populaire à la dynamique propre aux systèmes complexes, au moins pour ceux qui doivent prendre des décisions concernant ces systèmes (climat, biosphère, société, économie, etc.).

    La méconnaissance de la complexité

    Dans le cadre d'une entrevue accordée aux Coulisses du pouvoir, la Première ministre de l'Ontario, madame Kathleen Wynne, a dissocié l'économie et l'environnement en parlant de la modification du climat : «Pour moi, les changements climatiques, les phénomènes météorologiques extrêmes, sont le visage de ce problème. Ce n'est pas un problème économique ou industriel, c'est un problème environnemental». Ah oui? Alors les trois piliers (société, économie, environnement) du développement durable, dont les politiciens font si souvent leur credo, seraient indépendants? Cela démontre encore une fois la confusion qu'introduit ce concept fourre-tout qu'est devenu le «développement durable», alors qu'il devait reposer sur une approche systémique permettant d'appréhender les situations complexes de façon adéquate.

    Dans l'article de Radio-Canada relatant l'entrevue2, le paragraphe qui suit la citation de Madame Wynne se lit comme suit: «Les climatologues reconnaissent que les changements climatiques peuvent générer davantage d'événements météorologiques extrêmes comme les feux de forêt, mais ils sont incapables de faire un lien direct entre ce phénomène et la catastrophe naturelle qui s'abat sur l'Alberta». Et pour cause! Dans un système aussi complexe que le climat, chaque facteur peut être amplifié ou atténué par les autres facteurs, ce qui rend les «liens directs» généralement impossibles à établir. La complexité n'est vraiment pas le domaine de la causalité linéaire.

    Les phénomènes de rétroaction à l'oeuvre dans les systèmes complexes rendent les conséquences des événements moins évidentes et parfois même contre intuitives. Nous avons tendance à ne considérer que les effets immédiats des événements car les délais ou les retards engendrés par les rétroactions sont difficiles à appréhender. Ainsi, les émissions de CO2 ne produisent leur plein effet réchauffant que sur une longue période. Même si toutes les automobiles étaient retirées de la circulation, si toutes les centrales au charbon étaient fermées et tous les avions cloués au sol aujourd'hui, le climat continuerait à se réchauffer pendant des décennies jusqu'à ce que l'atmosphère et les océans atteignent un équilibre thermique. Or, selon une recherche publiée récemment dans la revue Nature Geoscience, le taux de carbone s'accroît 10 fois plus vite actuellement que pendant le maximum thermique du passage paléocène-éocène qui a vu une modification radicale de la répartition de la vie sur terre3.

    Les signataires de l'Accord de Paris se sont donné comme objectif de maintenir l'augmentation de la température «bien en-dessous de 2ºC par rapport aux niveaux préindustriels» et même de «poursuivre les efforts pour limiter la hausse des températures à 1,5ºC». Selon Joeri Rogelj, co-auteur d'un document publié récemment dans la revue Nature Climate Change: «Étant l'un des auteurs d'une des rares études consacrées au scénario 1,5oC, je considère qu'il y a une incohérence entre l'ambition et les moyens à mettre en oeuvre pour y arriver»4. Olivier Boucher, climatologue au CNRS, pense que nous avons une chance sur trois de rester sous la barre des 1,5ºC si on n'émet plus de gaz à effet de serre d'ici 17 ans5. Considérant qu'il nous faudra du temps pour mettre en place une transition énergétique, il faudra alors compter sur des «"émissions négatives», c'est-à-dire le retrait d'une quantité colossale de CO2 de l'atmosphère. En effet, il existe un scénario appelé «overshooting» qui permettrait peut-être de respecter les engagements de l'Accord de Paris si on accepte de dépasser le seuil des 1,5ºC au milieu du siècle pour ensuite retirer environ 500 milliards de tonnes de l'atmosphère entre 2050 et 2100, selon les estimations des auteurs de l'étude publiée dans Nature Climate Change6! Or, les technologies spécialisées nécessaires pour accomplir cet exploit sont inexistantes ou bien loin d'être au point. La transition énergétique dont nous parlent les politiciens canadiens et québécois ne peut donc pas, de façon réaliste, «limiter la hausse des températures à 1,5ºC», surtout si cette transition passe par le transport et l'utilisation (ici ou ailleurs) du pétrole issu des sables bitumineux.

    Dans son cinquième rapport d'évaluation intitulé Les changements climatiques 2014: l'atténuation des changements climatiques, le GIEC a inscrit la capture et la séquestration du carbone parmi les éléments clés dans la liste des technologies nécessaires pour relever cet énorme défi. Une méthode populaire de compenser de manière totale ou partielle nos émissions de gaz à effet de serre consiste à financer des projets de séquestration de carbone par la plantation de végétaux (arbres, plantes) constituant des «puits de carbone». Mais s'est-on seulement demandé quels étaient les impacts d'une augmentation du carbone atmosphérique sur la végétation?

    Quelques impacts de l'augmentation du CO2 sur la végétation7

    Cette question qui semble aller de soi n'a pourtant pas retenu beaucoup d'attention jusqu'à maintenant... Lewis Zizka est directeur de recherche au département américain de l'agriculture (USDA); il s'intéresse plus particulièrement aux «mauvaises herbes», c'est-à-dire aux plantes qui interfèrent avec le profit économique. Il voulait mesurer les effets de l'accroissement de la concentration de CO2 sur la végétation, mais depuis 1999, le budget de son laboratoire d'études sur les impacts des changements climatiques sur l'agriculture a été constamment réduit et le nombre de chercheurs est passé de dix à trois, comme si le gouvernement cherchait à détourner l'attention du public des effets de la présente évolution du climat...

    Alors, privé des ressources nécessaires pour conduire sa recherche au département de l'agriculture, Zizka a imaginé une expérience géniale sur le terrain. Mis au courant des plaintes des résidents de Baltimore à propos de la présence de smog et d'ilots de chaleur durant l'été, il a décidé de tirer profit de la situation. En été, la température à Baltimore.

    peut atteindre de 3 à 4ºF au-dessus de la moyenne de la région avoisinante et la concentration de CO2 se situer bien au-delà de la moyenne globale de 400 ppm, soit presque exactement les conditions dans 30 à 50 ans telles que prédites par le GIEC dans son scénario B2. Zizka a donc choisi trois sites, une ferme biologique dans le Maryland, un terrain au coeur de Baltimore et un parc dans la banlieue, représentant respectivement les conditions actuelles (ferme), celles qui prévaudront au milieu du siècle (ville) et quelque part entre les deux (banlieue). Il a recouvert les sites de la banlieue et de la ville d'une couche de terre prélevée dans la ferme biologique afin que les conditions du sol soient les mêmes dans les trois lots. Cette terre contenait 35 espèces de graines. Voici quelques-unes des observations du chercheur: 

     

  • Non seulement la température et la concentration de CO2 plus élevées ont produit des plantes de plus grande taille, mais dans le site urbain les plantes ont produit plus de pollen contenant davantage de la protéine qui cause les réactions allergiques. Un accroissement des niveaux de CO2 change la composition chimique des plantes, en particulier les «mauvaises» herbes. 
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  •  Dans les conditions normales, un terrain non cultivé retourne à la forêt en quelques décennies. Mais ce que Zizka a observé dans le lot urbain est «une écologie sous amphétamines», une succession presque complète des herbes pionnières aux arbres en cinq ans! 
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  • Le site urbain était dominé par des espèces invasives d'arbres: ailantes, érables de Norvège et mûriers. 
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  • Cinq ans après la création des sites, le plus grand ailante dans le site rural mesurait environ 5 pieds, alors que dans le site urbain, on a pu en voir un de 20 pieds!
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    Le destin des êtres humains a été lié à celui des «mauvaises herbes» depuis l'invention de l'agriculture. Non seulement nous leur avons donné naissance en décidant qu'elles étaient «mauvaises»", mais nous en avons fait des plantes robustes qui résistent à tous nos efforts: binage, arrachage, brûlage et, plus récemment, arrosage avec des produits chimiques. Zizka explique que les plantes cultivées et les mauvaises herbes possèdent des stratégies génétiques diamétralement opposées. Au cours des siècles, pour augmenter la production et obtenir la sorte de croissance uniforme qui rend possible l'agriculture industrielle, nous avons produit des populations de «clones», des espèces de plantes cultivables dépourvues de diversité génétique. Au contraire, les mauvaises herbes sont opportunistes, elles ont besoin d'une grande diversité pour s'adapter aux mauvais traitements qu'on leur fait subir. De la même façon que nous avons créé des bactéries résistant aux antibiotiques, nous avons produit des «super mauvaises herbes» résistant aux herbicides.

    James Bunce, un collègue de Zizka, a étudié les effets d'une atmosphère enrichie en gaz carbonique sur les pissenlits. Après une série d'essais, il a constaté que ces derniers évoluent, ils changent physiquement pour tirer profit de l'accroissement de CO2, et ce, en l'espace d'une saison. «Si vous modifiez une ressource dans l'environnement, dit Zizka, vous allez avantager les mauvaises herbes aux dépens des cultures. Il y aura toujours une espèce génétiquement équipée pour profiter de n'importe quel changement». Les deux chercheurs ont étudié les effets de la modification des concentrations de CO2 sur un éventail de plantes cultivées et de mauvaises herbes. Ces dernières, comme le chardon des champs, sont plus résistantes aux herbicides quand elles croissent dans une concentration plus élevée de CO2. Zizka fait l'hypothèse que les mauvaises herbes mûrissent plus vite, quittant plus rapidement le stade de la germination durant lequel elles sont plus vulnérables.

    Le brome (Bromus tectorum) est une plante herbacée relativement commune que l'on rencontre souvent au bord des routes. Native d'Asie centrale, elle a été accidentellement introduite en Amérique, probablement dans le sol utilisé dans les ballasts des navires, au milieu des années 1800. Elle a tôt fait de remplacer les espèces indigènes plus nutritives. Mais ce qui la caractérise est son exceptionnelle combustibilité. Quand une prairie est encore dominée par les plantes indigènes, des feux se produisent en moyenne tous les 60 à 100 ans. Si la même surface est envahie par le brome, ils se produisent tous les 3 à 5 ans. Même si l'étrangère peut supporter ces incendies fréquents, la flore indigène n'a pas la même capacité. Dans un colloque tenu à Medecine Hat en Alberta en 1994, traitant notamment de l'infestation de brome dans les prairies de l'Alberta du sud-est, on apprenait que la plante envahissante certifiée en Idaho avait malencontreusement été introduite en la semant sur l'emprise d'un pipeline8...

    Lewis Zizka et ses collègues ont étudié le brome à quatre différentes concentrations de CO2: à son niveau d'avant la Révolution industrielle, au niveau des années 1960, des années 1990 et au niveau prévu pour 2020. Ils ont trouvé qu'un accroissement de la concentration de gaz carbonique dans l'atmosphère comme celui qui s'est produit de 1800 à nos jours a augmenté la biomasse que chaque plant de brome fabrique de 70%. Ses tissus s'enrichissent en carbone, ce qui fait que la tige et les feuilles sont moins faciles à décomposer. Le matériel mort persiste plus longtemps, ajoutant du carburant aux incendies.

    Le biologiste Andrew McDougall de l'Université de Guelph en Ontario a étudié les espèces envahissantes étrangères sur un territoire de conservation de la nature sur l'île de Vancouver. McDougall a remarqué que les espèces indigènes étaient en perte de vitesse malgré la protection dont jouissait ce territoire. Le jeune chercheur a d'abord blâmé les espèces étrangères pour ce déclin, et pendant trois ans il a retiré les mauvaises herbes par diverses méthodes dans différentes zones de la réserve. Mais dans certains cas, cet exercice semblait accélérer le déclin des espèces indigènes et le caractère fondamental de la flore se transformait, les plantes ligneuses succédant aux plantes herbacées. McDougall a conclu que les mauvaises herbes, plutôt que d'être les «conducteurs»du changement, en étaient plutôt les «passagers», prenant simplement la place des plantes indigènes disparues. Les plantes étrangères semblaient même avoir un rôle stabilisateur. En empêchant la lumière d'atteindre le sol, elles bloquaient la germination des buissons et des arbrisseaux. 

    Selon Lewis Zizka, les mauvaises herbes privent déjà les fermiers de 12% de leur récolte en moyenne, et il se demande quel sera le coût additionnel dans un monde de plus en plus riche en CO2? Comme il a passé une grande partie de sa vie à aider les agriculteurs à combattre ce fléau, il avoue avoir quelquefois envie de se recroqueviller en position foetale sous son bureau quand il y pense. «Mais là où croît le péril croît aussi ce qui sauve». Sachant que les mauvaises herbes sont plus aptes à s'adapter aux modifications de leur environnement, elles pourraient bien être une planche de salut en servant à créer de nouvelles plantes hybrides avec les plantes cultivées existantes pour mieux résister aux changements climatiques.

    Quelques impacts de l'augmentation du CO2 sur la santé humaine9

    Le 4 avril dernier, la Maison Blanche publiait un rapport intitulé The Impacts of Climate Change on Human Health in the United States: A Scientific Assessment. L'un des chercheurs à l'origine de ce rapport, le docteur Irakli Loladze, résume la surprenante conclusion de cette étude: «L'élévation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère nous prive de minéraux essentiels dans chaque bouchée de nourriture basée sur les plantes. Même si cet effet est faible, il est généralisé et présent à vie. Son effet cumulatif est encore mal compris»10.

    Avec l'eau, la lumière et les nutriments, le gaz carbonique est l'une des quatre ressources essentielles à la croissance des plantes. Mais l'augmentation des niveaux de CO2 affecte directement ces dernières en stimulant la production d'amidon et de sucres pendant la photosynthèse. Chaque portion de pain, de pâtes, de fruits et de légumes contient donc plus d'hydrates de carbone et moins d'éléments essentiels comme le calcium, le magnésium, le fer, le potassium, le zinc et les protéines. Or la déficience en protéines affecte surtout les pays en développement alors que l'excès d'hydrates de carbone affecte le monde développé. Rappelons que la consommation excessive de nourriture riche en hydrates de carbone mais pauvre en éléments nutritifs est liée à l'obésité, au diabète et aux maladies cardiaques et, tout au long d'une vie, ce changement peut contribuer à un gain de poids.

    Mais de quelle façon la plupart des plantes cultivées, incluant le blé, le riz et les pommes de terre, réagissent-elles à l'augmentation de CO2 en diminuant les éléments nutritifs et en stockant moins de protéines dans leurs tissus? Pour capter le gaz carbonique, les plantes ouvrent les pores situés sur leurs feuilles. Ces stomates laissent entrer le CO2, mais ils laissent sortir l'eau et les plantes compensent en aspirant l'humidité du sol. Ce processus, appelé transpiration, est une force hydrologique importante car il déplace les minéraux essentiels à la vie plus près des racines, nourrissant les plantes, ainsi que les animaux et les êtres humains qui en font leur aliment. Mais les plantes réagissent à l'augmentation des niveaux de carbone atmosphérique en refermant partiellement leurs stomates pour diminuer les pertes en eau, ce qui réduit le flux de nutriments vers les racines et dans la plante.

    Il existe d'autres processus par lequel une augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère peut affecter la nourriture. Le 13 avril une seconde étude intitulée Rising Atmospheric Carbon Dioxide is Reducing the Protein Concentration of a Floral Pollen Source Essential for North American Bees a été publiée dans les Actes de la Société Royale. On y apprend qu'une concentration élevée de gaz carbonique diminue la teneur en protéines dans le pollen, une source importante de nourriture pour les abeilles qui pollinisent les cultures essentielles aux êtres humains. Les populations d'abeilles sont en déclin partout sur la planète et la qualité réduite du pollen contribue au stress qu'elles subissent.
    En somme, comme dit Lewis Zizka: «Même si on sait que le gaz carbonique est la nourriture des plantes, on doit reconnaître que pour les humains et les abeilles, le CO2 en trop grande quantité peut devenir de la malbouffe»11.

    Comment nos politiciens ont-ils pu s'engager à limiter le réchauffement climatique à 1,5ºC tout en continuant à exploiter, utiliser et exporter les combustibles fossiles? Comprennent-ils vraiment les enjeux? Comprennent-ils que les changements climatiques ont aussi des impacts sur notre nourriture et notre santé? Il y a des jours où j'en doute car qui voudrait faire ça à ses enfants?... Il est vrai qu'il faudra beaucoup de volonté politique pour prendre les moyens nécessaires pour honorer l'Accord de Paris puisque toute l'économie mondiale repose sur le pétrole bon marché. Mais je ne prendrai nos élus au sérieux que lorsqu'ils auront le courage d'expliquer à la population qu'il est impossible d'y arriver sans modifier profondément notre mode de vie. Or, nous préférons rester dans la pensée magique de l'«économie verte», de la «quatrième révolution industrielle» et de tous les autres slogans serinés à Davos, et qui promettent de ne rien devoir changer à notre confort et à nos habitudes. Dans un monde où il faut demeurer «positif» à tout prix, faire preuve de réalisme n'est pas de bon ton. Malheureusement, les lois de la nature n'attendront pas que nous soyons prêts à faire preuve de réalisme...»


    NOTES
    1. www.agora.qc.ca/documents/developpement_durable-lettre_ouverte_au_ministre-pierre_arcand
    2. www.ici.radio-canada.ca/nouvelles/Politique/2016/05/07/003-coulisses-kathleen-wynne-changements-climatiques-incendies-fort-mcmurray.shtml
    3. www.lapresse.ca/environnement/pollution/201603/22/01-4963318-des-emissions-de-carbone-sans-precedent-depuis-lextinction-des-dinosaures-php
    4. www.huffingtonpost.fr/2015/12/12/accord-cop21-rechauffement-15-possible_n_8793184.html
    5. idem
    6. Thomas Homer-Dixon, Don't Peddle Climate Fantasies, Toronto Globe and Mail, 14 décembre 2015
    7. www.nytimes.com/2008/06/29/magazine/29weeds-t.html?_r=0
    8. James Albert Young, Charlie D. Clements, Cheatgrass: Fire and Forage on the Range,
    University of Nevada Press, 2009, p. 41
    9. Irakli Loladze, Reaping what we sow, dans New Scientist, 9 avril 2016, p. 18
    10. www.bryanhealth.com/about-bryan-health/news/2016/associate-professor-bryan-college-health-sciences-climate-change/
    11. idem

    Date de création : 2016-05-11 | Date de modification : 2016-05-11
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    L'auteur

    Andrée Mathieu
    Mots-clés
    sucre, protéine, CO2, puits de carbone, complexité
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