Les changements abruptes
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Les changements abruptes

Au quotidien, nous sommes tous confrontés à des changements dits non-linéraires, c’est-à-dire à des changements qui surviennent de façon abrupte sous l’effet d’une perturbation. Prenons l’exemple de l’interrupteur d’une lumière. À un certain point, il ne suffit que d’une infime poussée pour que le levier bascule dans le sens opposé.

Cet article fait mention de plusieurs concepts peut-être nouveaux pour les lectrices et lecteurs. Il relate malgré tout des aspects importants du monde tel que nous le comprenons à notre époque. Les enseignants et professeurs devront faire un travail de vulgarisation pour rendre ces idées accessibles aux apprenants les plus jeunes. L’illustration ci-haut est un point de départ suggéré et intuitif.

Au quotidien, nous sommes tous confrontés à des changements dits non-linéraires, c’est-à-dire à des changements qui surviennent de façon abrupte sous l’effet d’une perturbation.

Prenons l’exemple de l’interrupteur d’une lumière. À un certain point, il ne suffit que d’une infime poussée pour que le levier bascule dans le sens opposé. Autre exemple : vous êtes en kayak et vous penchez votre corps de côté… Cette posture est tenable jusqu’à ce que votre embarcation ne se renverse!

Lorsque des systèmes complexes sont étudiés — comme par exemple les océans, l’atmosphère ou les écosystèmes —, il arrive d’observer des changements non-linéaires à différentes échelles. L’étude de ces comportements permet de comprendre comment fonctionne le système et, mieux encore, de prédire comment il réagira face aux différents stresses qu’il subit.

Un système stable est dit en équilibre. S’il parvient à maintenir cet équilibre malgré les perturbations qu’il traverse, on dit qu’il est résilient. C’est cette résilience qui fait en sorte qu’un récif de corail peut tolérer un hausse de la température de l’eau jusqu’à un certain point ou qu’un écosystème forestier, jusque dans une certaine mesure, peut fonctionner normalement en dépit de la déforestation. Cette résilience, on l’imagine, a toutefois une limite. Si les perturbations sont trop grandes ou trop persistantes, elles pourraient venir à bout de la résilience du système. Lorsque cela se produit, un seuil critique (ou un point de basculement, dans le jargon scientifique) est atteint. Au-delà d’une température de l’eau trop chaude durant une trop longue période, la symbiose du corail avec les zooxanthelles est rompue : c’est le blanchiement. Au-delà d’un certain pourcentage de sa surface déboisée, un écosystème forestier perd son équilibre et ses dynamiques s’en trouvent lourdement diminuées. Le système traverse alors un changement de régime qui le mènera vers un nouvel état, différent du précédent, animé d’un nouvel équilibre, simplifié et affaibli. Il est alors difficile de revenir à l’état initial, même si cessent les perturbations qui ont fait basculer le système (phénomène de l’hystérèse).

Cette histoire est riche de leçons et elle peut s’appliquer à une foule de phénomènes, incluant les sociétés humaines. Notre époque est marquée par un ensemble de facteurs qui, à leur rythme et façon, érodent progressivement la résilience de la biosphère et des sous-systèmes qu’elle couvre et couve, les civilisations comprises. Il importe donc de déterminer quels sont les sous-systèmes à risque et de connaître où se situent leur seuil de basculement respectif.

Ces idées sont particulièrement intéressantes pour comprendre quel est le sort réservé à la biodiversité.

Traditionnellement, les chercheurs cherchent à entrevoir l’avenir en analysant les facteurs qui influencent un système (par exemple, le taux de déforestation annuelle ou la quantité de gaz à effet de serre ajoutée annuellement dans l’atmosphère) pour ensuite projeter ces tendances dans le future et, ainsi, voir quels seraient leurs effets à ce moment-là.

Toutefois, cette méthode assume que ces tendances se poursuivront de façon constante (i.e. linéaire), un fait dont personne ne peut être certain.

Une autre méthode est d’étudier les régions de la planète où vivent les espèces, puis de prédire, à l’aide des modèles climatiques par exemple, comment ces répartitions géographiques seront affectées selon différents scénarios d’émissions de gaz à effet de serre, de réchauffement, de hausse du niveau des mers, de modification des précipitations, des taux d’humidité et d’ensoleillement. Une telle lecture, si elle est capable de brosser un portrait globale de la situation, peut difficilement rendre compte de la complexité des interactions, des effets imprévus et des rétroactions qui se jouent au sein des écosystèmes et qui, en fin de compte, contribuent au destin de la biosphère.

Bref, l’analyse des systèmes complexes est primordiale pour anticiper quels seront les obstacles rencontrés par les espèces vivantes et par les sociétés humaines au cours des prochaines décennies et des prochains siècles.

Quelques points de basculement possibles ont été identifiés à ce jour pour le climat, parmi lesquels :

- La banquise de l’Océan arctique dont la superficie semble suivre une tendance de diminution rapide, année après année ;

- La calotte glaciaire de l’Antarctique qui, elle aussi, s’amincit, contribuant à l’élévation du niveau des mers ;

- La circulation (thermohaline) des courants océaniques, dont la dynamique est influencée par l’injection d’eau douce provenant de la fonte des glaciers et inlandsis (glaces du Groenland et de l’Antarctique) ;

- La mousson de l’Océan indien, responsable des pluies annuelle en Inde mais dont les précipitations semblent diminuer ;

- El Niño (son titre complet est Oscillation australe El Niño), un phénomène météorologique qui semble survenir plus régulièrement et plus fortement qu’avant et qui affecte le climat mondial ;

- La forêt amazonienne, dont l’existence semble être compromise par les sécheresses causées par les changements climatiques.

Les circonstances qui poussent notre planète vers ces points de basculement sont relativement évidentes.

1. L’accroissement historique de la population mondiale, de 1,6 milliard en 1900 à 7 milliards en 2012 et, bientôt en 2050, plus de 9 milliards (si les tendances démographiques se maintiennent) — un phénomène associé à la consommation des ressources (nourriture, eau, matériaux, etc.).

2. La transformation et la fragmentation des habitats, les espaces où les activités humaines ont lieu étant de plus en plus étendues et modifiées en fonction de nos usages et besoins.

3. La production et la consommation d’énergie, une réalité de plus en plus importante puisque la demande par personne croît sans cesse depuis plus de 50 ans.

4. Les changements climatiques qui, s’ils sont causés en grande partie par les activités humaines, affectent néanmoins l’ensemble des processus qui se déroulent à la surface du globe.

De plus en plus d’études tendent à démontrer que les systèmes dont la résilience est affaiblie et qui s’approche de leur point de basculement présentent des signes indiquant qu’un changement de régime pourrait être imminent:

- Par exemple, un système sur le point de basculer serait plus lent à retrouver son état initial après avoir été perturbé ;

- Les fluctuations normales au sein du système pourraient devenir de plus en plus rapprochées (augmentation de la fréquence) et de plus en plus importantes (augmentation de l’amplitude) ;

- les fluctuations normales pourraient aussi devenir de plus en plus liées les unes aux autres et de plus en plus asymétriques, certaines fluctuations gagnant en importance ;

- enfin, le système pourrait vaciller rapidement entre deux états dans une dynamique de va-et-vient.

Tous ces symptômes, s’ils sont observés dans la monde, pourraient laisser présager qu’un changement non-linéaire de régime est sur le point de se produire au sein d’un système complexe. Par ailleurs, puisque les sociétés humaines sont complètement intégrées au sein de la biosphère et qu’elles l’influencent de plus en plus, l’on parle, à l’échelle de la planète, du système socio-écologique, l’un et l’autre étant indissociables à l’heure des changements globaux.

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