Fiche de révision : Écosystèmes et limites planétaires

📋 Plan du Cours

1. Écosystèmes et systèmes terrestres
2. Anthropocène et Grande Accélération
3. Rétroactions et limites planétaires
4. Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes
5. Intégrité fonctionnelle et limites
6. Production primaire nette et seuils
7. Interactions entre limites planétaires
8. Énergies renouvelables et stockage
9. Métaux nécessaires à la transition
10. Effet rebond et efficacité énergétique
11. Politiques et inégalités énergétiques

📖 1. Écosystèmes et systèmes terrestres

🔑 Notions clés & Définitions

• Écosystème : Ensemble des interactions entre une biocénose et son biotope, réunissant les êtres vivants et les composants physiques et chimiques de leur habitat.
• Biosphère : Système formé par l’ensemble des écosystèmes du globe et comprenant les êtres vivants, leur milieu et leurs interactions.
• Biotope : Lieu de vie aux caractéristiques physiques et chimiques uniformes.
• Biocénose : Ensemble des formes de vie d’un milieu, notamment la flore, la faune, la fonge et les populations de micro-organismes.
• Système Terre : Formé de la biosphère, de l’atmosphère, de l’hydrosphère, de la cryosphère et de la géosphère, qui interagissent entre elles.

★ À maîtriser

• L’étude des écosystèmes adopte une vision systémique où chaque composante agit sur les autres et les influence, et considère les interactions entre composantes vivantes et non vivantes ainsi que les changements dans le temps et l’espace.

• L’Holocène, époque géologique en cours, a commencé à la fin de la dernière période glaciaire, il y a 12 000 ans.

Compléments

• La biosphère est une fine couche de la Terre qui comprend une partie de l’atmosphère, l’hydrosphère et les couches superficielles de la lithosphère.

• L’Holocène se caractérise par des paramètres physiques stables favorables au développement des sociétés humaines, mais cette stabilité est remise en cause depuis 100 ans.

📖 2. Anthropocène et Grande Accélération

🔑 Notions clés & Définitions

• Anthropocène : Proposition d’une époque géologique caractérisée par l’influence de l’espèce humaine sur le système Terre et les processus géologiques à l’échelle planétaire.
• Grande Accélération : Processus de bouleversements sociaux et environnementaux dont l’ampleur et la vitesse augmentent depuis environ 70 ans.

★ À maîtriser

• Les activités humaines sont présentées comme les principales causes des transformations du système Terre.

Compléments

• 1950 marque le début de l’Anthropocène dans la périodisation présentée avec la Grande Accélération.

• Les indicateurs de la Grande Accélération comprennent : la croissance démographique, la stabilité des cultures de blé et des bovins, le volume de la pêche marine, le nombre de poules domestiquées, l’exploitation des ressources jusqu’à leur capacité maximale, l’industrialisation, la responsabilité des pays

• Les interprétations concurrentes de l’Anthropocène attribuent l’accélération à des facteurs différents : le Capitalocène, au système économique dominant, l’Écocide, à l’impact industriel et aux récits et logiques de la société, le Thanatocène, à la guerre et à l’accélération destructrice liée au pétrole, l’Industricène, à l’accélération industrielle, l’Industrialocène, au productivisme, l’Occidentalocène, aux pays occidentaux, l’écologinisme, à un mode de vie particulier et à la domination

• Les activités ou éléments associés aux transformations du système Terre comprennent :

  • l’industrie
  • l’agriculture
  • le pétrole
  • le transport maritime par cargo
  • les barrages
  • les plastiques
  • les matériaux radioactifs

📖 3. Rétroactions et limites planétaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Boucle de rétroaction : Interaction qui amplifie un changement lorsqu’elle est positive ou le compense lorsqu’elle est négative.
• Frontière planétaire : Valeur seuil associée à une variable de contrôle, dont le dépassement risque de provoquer des ruptures d’équilibre du système Terre.
• Variable de contrôle : Indique l’état d’un processus du système et permet de quantifier l’évolution des dégradations.

★ À maîtriser

• 🔄 La rétroaction positive liée à la fonte des glaces suit cette chaîne : le réchauffement climatique fait fondre les glaces, la fonte réduit l’albédo terrestre, la baisse du pouvoir réfléchissant accroît l’absorption

• Les changements du système Terre peuvent être :

  • non linéaires
  • irréversibles
  • incertains
  • interdépendants

• Les neuf processus critiques pour la stabilité du système Terre sont :

  • l’atteinte à l’intégrité de la biosphère
  • le changement climatique
  • l’acidification des océans
  • l’introduction de nouvelles entités dans l’environnement
  • la perturbation des cycles biogéochimiques de l’azote et du phosphore
  • le changement d’affectation des sols
  • la perturbation du cycle de l’eau douce
  • la charge atmosphérique en aérosols
  • l’appauvrissement de la couche d’ozone stratosphérique

Compléments

• 🔄 Dans l’exemple de rétroaction négative : la demande augmente alors que la production stagne, les coûts augmentent, la demande diminue

• Les neuf processus de dégradation critiques sont signalés comme ayant dépassé leurs frontières dans le schéma présenté.

• La détermination des frontières planétaires s’appuie sur : des rapports du GIEC et de l’IPBES, des indicateurs comparés à l’Holocène et aux conditions préindustrielles, l’analyse de la résilience des écosystèmes, l’étude de l’évolution et des mécanismes, l’étude des rétroactions, l’étude des points de basculement potentiels

• Le modèle des limites planétaires offre une vision multidimensionnelle et systémique des dégradations, quantifie les processus, appelle à l’action et sert à évaluer la santé du système Terre, notamment sa résilience, sa stabilité et son état de soutenabilité.

💡 Astuce mémo

Le franchissement d’une limite peut déstabiliser le système et favoriser d’autres basculements.

📖 4. Biodiversité et fonctionnement des écosystèmes

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce : Ensemble d’individus capables de se reproduire entre eux et d’engendrer une descendance viable et féconde.
• Organisme autotrophe : Peut réaliser la photosynthèse, prélever du CO₂ et de l’eau dans l’air ou le sol, et se nourrir de matière minérale en utilisant notamment l’énergie solaire.
• Organisme hétérotrophe : Dépend de la production d’autres organismes et de la matière qu’ils ont élaborée.
• Diversité génétique : Variabilité des organismes vivants, liée notamment aux extinctions, qui contribue au fonctionnement et à la capacité d’adaptation des écosystèmes.
• Biomasse : Masse des êtres vivants présents dans un écosystème, exprimée en masse de carbone contenue dans ces êtres.
• Cycle biogéochimique : Transferts de matière ou de composés chimiques entre les éléments de la Terre.
• Réseau trophique : Décrit la circulation de la matière et de l’énergie dans un écosystème à travers les liens et interactions alimentaires.

★ À maîtriser

• La biomasse des mammifères terrestres se répartit entre :

  • les humains (36 %)
  • les animaux d’élevage (60 %)
  • les animaux sauvages (4 %)

• Dans une vision anthropocentrée des services écosystémiques, le bien-être humain dépend des contributions des écosystèmes, notamment de la pollinisation nécessaire aux récoltes et des forêts qui fournissent un habitat, stabilisent le climat et diminuent le risque de crue.

Compléments

• La quantification des dangers pour la biosphère indique que 83 % des mammifères sauvages, 7 % des poissons, 90 % des animaux marins et 50 % des plantes sont concernés, et qu’un million d’espèces sont menacées d’extinction.

• L’exploitation marine atteint un niveau durable maximal appelé ligne de pêche, tandis que l’aquaculture dépasse la pêche en quantité.

• La régulation de l’exploitation est proposée pour inverser la tendance, notamment en régulant les usages humains afin de garantir une durée de pêche plus longue malgré l’augmentation du nombre de personnes.

💡 Astuce mémo

Les autotrophes produisent leur matière à partir de matière minérale ; les hétérotrophes dépendent de la production des autres.

📖 5. Intégrité fonctionnelle et limites

🔑 Notions clés & Définitions

• Intégrité fonctionnelle : Capacité des organismes à assurer les fonctions nécessaires à la bonne santé des écosystèmes.

📝 Points essentiels

• L’absence de pollinisation peut empêcher une récolte.

📖 6. Production primaire nette et seuils

🔑 Notions clés & Définitions

• Production primaire nette : Énergie capturée par l’ensemble des organismes autotrophes au niveau des plantes, dont dépendent les autres organismes.
• Valeur de contrôle : Part de production primaire nette appropriée par l’humain.

★ À maîtriser

• La valeur seuil est fixée à 16 % de la NPP préindustrielle ; au-delà, l’empreinte humaine a des impacts préoccupants sur les écosystèmes.

Compléments

• La valeur actuelle de la NPP appropriée par l’humain est de 30 %.

📖 7. Interactions entre limites planétaires

📝 Points essentiels

• Les processus indiqués comme aggravant l’intégrité de la biosphère sont : les nouvelles entités, les changements d’affectation des terres, les perturbations des cycles de l’eau douce, les perturbations du cycle biogéochimique de l’azote et du phosphore, l’acidification des océans, les émissions de CO₂

📖 8. Énergies renouvelables et stockage

★ À maîtriser

📌 Une énergie renouvelable se reconstitue à l’échelle de la vie humaine, tandis qu’une énergie non renouvelable, issue de ressources fossiles ou de la fission de l’uranium, puise dans un stock fini qui ne se reconstitue pas à cette échelle.

• La biomasse est renouvelable mais carbonée, car sa combustion dégage du CO₂ ; une énergie renouvelable n’est donc pas nécessairement décarbonée.

• Pour atteindre la neutralité carbone en 2050, les capacités de stockage d’énergie doivent être multipliées par 6 entre 2023 et 2050.

Compléments

• Les sources d’énergie renouvelable citées sont :

  • la géothermie
  • l’énergie solaire
  • le vent
  • les barrages

• La production hydroélectrique est proche de sa capacité maximale en raison de la saturation des emplacements et de la construction de barrages.

• La production solaire et éolienne est intermittente, avec des périodes où elle dépasse largement la consommation et d’autres où elle est faible.

• Les moyens de stockage cités sont : les barrages hydroélectriques, les batteries des consommateurs, les grandes installations de stockage électrique, les piles au lithium

📖 9. Métaux nécessaires à la transition

★ À maîtriser

• Pour construire des infrastructures solaires et éoliennes produisant autant d’énergie, les besoins en matériaux sont multipliés par 90 pour l’aluminium, par 50 pour le fer, le cuivre et le verre, et par 15 pour le ciment.

Compléments

• La transition énergétique remplace l’extraction de combustibles fossiles par l’extraction de quantités bien plus importantes de métaux.

📖 10. Effet rebond et efficacité énergétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Effet rebond : Réduction des gains espérés lorsqu’une amélioration technologique ou d’un service entraîne une hausse de son utilisation.

★ À maîtriser

📌 L’effet rebond direct augmente la consommation dans le secteur où survient l’amélioration, tandis que l’effet rebond indirect augmente la consommation dans un autre secteur.

• L’effet rebond fait perdre 78 à 100 % des économies attendues d’une amélioration de l’efficacité énergétique aux États-Unis et en Europe.

📌 L’efficacité énergétique ne suffit pas à réduire la consommation ; elle doit s’accompagner d’une fixation de la demande.

Compléments

• Le passage de la 4G à la 5G peut augmenter la consommation de données.

• Le paradoxe de Jevons décrit comment des machines plus efficaces peuvent réduire la consommation de charbon par unité, tout en augmentant la production et la demande totale de charbon.

• Un chauffage plus efficace peut conduire à augmenter la température, et des véhicules moins gourmands peuvent favoriser la construction de véhicules plus grands ou plus lourds.

💡 Astuce mémo

Rebond direct : la consommation augmente dans le même secteur ; rebond indirect : elle augmente dans un autre.

📖 11. Politiques et inégalités énergétiques

★ À maîtriser

• Entre 1990 et 2020, 10 % des pays les plus riches ont émis 70 % des gaz à effet de serre.

Compléments

• La Stratégie nationale bas-carbone fournit un cadre pour atteindre la neutralité carbone.

• La démarche négaWatt associe la réduction des usages par la sobriété, la maximisation de l’efficacité énergétique et la production énergétique.

• L’ISH combine l’espérance de vie, la scolarisation et le niveau de vie.

• Un ISH élevé peut correspondre au gaspillage ou au confort, tandis qu’un ISH faible correspond à une situation de nécessité.