L'Amazonie, le « poumon de la Terre »… ou le révélateur des limites de nos dirigeants ?

Source - © 2004 Pierre Thomas

Figure 1. En Amazonie, sur le bord du Rio Napo (Équateur), support photo d'une affirmation courante mais fausse !

Il y a “toujours” eu des incendies en Amazonie pendant la saison sèche. Depuis des millénaires, les Amérindiens pratiquent la culture sur brulis. Mais les Amérindiens ne brulaient que quelques fractions d’hectare autour de leur village, et au bout de quelques années, brulaient une autre parcelle en laissant la nature reprendre ses droits sur l’ancienne partielle défrichée. Les colons portugais ont augmenté la mise en culture de la région, mais en restant en périphérie de la forêt. Il en fut de même dans la deuxième moitié du XIX^e siècle et la première moitié du XX^e avec la culture du café, de l’hévéa… Ce n’est que récemment que le défrichage “industriel” débuta et pénétra au cœur de la forêt, défrichage qui commençait par des incendies plus ou moins contrôlés. Cette explosion du défrichage est favorisée par (1) la pression démographique, (2) la demande en agrocarburants, (3) la demande en soja par l’élevage mondial, et depuis peu par une volonté politique des autorités brésiliennes.

Source - © 2019 NASA / Earth Observatory

Figure 2. Image nocturne montrant sous forme de points ou de taches oranges l'ensemble des incendies en Amazonie entre les 15 et 22 aout 2019

Cette image résulte d'une compilation des données issues des instruments MODIS embarqués sur les satellites Terra et Aqua de la NASA. Ces instruments montrent bien le nombre de feux, mais en montrent mal l'intensité, ne permettant pas de séparer grands et petits feux. Comme il y a toujours eu des feux de forêt en cette saison (les incendies “contrôlés“ sont employés comme moyen de défrichage par les Amérindiens puis par les “colons”depuis les débuts de la colonisation au XVI^e siècle), cette image n'est donc pas la meilleure pour se rendre compte de la gravité de la situation de 2019.

Source - © 2019 NASA / Earth Observatory

Figure 3. Courbes montrant la puissance, cumulée sur une année, dégagée par les feux amazoniens

Les courbes jaunes sont celles des années 2012 à 2018 (courbes obtenues depuis la mise en service des instruments MODIS). On n'a aucune donnée globale précise et fiable avant la mise en service de ces satellites. Ces courbes cumulatives montrent que la puissance cumulative rayonnée par les incendies est très faible de janvier à juillet, augmente fortement des jours 220 à 280 (aout et septembre) pour se stabiliser à partir d'octobre (en ordonnée, “1” représente la puissance cumulée moyenne sur ces 7 années). La courbe rouge montre la courbe cumulative du 1^er janvier au 21 aout 2019. On voit qu'en date du 21 aout, la puissance cumulée rayonnée par les incendies amazoniens de 2019 est approximativement le double de la moyenne de celle libérée les 7 années précédentes. Un effet de la politique de Jair Bolsonaro ou d'une sécheresse exceptionnelle, elle-même due au réchauffement climatique ?

On peut d'abord remarquer que si poumon veut dire « fournisseur d'oxygène (O₂) » dans la bouche des utilisateurs de cette formule, c'est un terme maladroit du point de vue d'un observateur extérieur. En effet, un poumon absorbe de l'O₂ et relâche du CO₂ ce qui est le contraire de ce que ferait l'Amazonie d'après les utilisateurs de cette formule. Cela ne serait vrai, pour les poumons, que si on se plaçait du point de vue du sang ou d'un globule rouge : pour un globule rouge, en effet, le poumon fournit de l'O₂ et élimine du CO₂. En admettant que l'Amazonie fournisse de l'O₂ à la planète, on devrait donc plutôt parler d'“anti-poumon”.

Cette remarque (mineure) étant faite, il se pose le vrai problème : l'Amazonie, en particulier, et les forêts, en général, sont-elles des productrices nettes d'O₂ ? Comme nous allons le voir, la réponse (au premier ordre) est NON !

La photosynthèse effectivement absorbe du CO₂ et de l'eau et, grâce à l'énergie solaire, les transforme en glucides, avec rejet d'O₂ selon l'équation “classique” (ou qui devrait l'être) : 6 CO₂ + 12 H₂O ⇌ C₆H₁₂O₆ (glucide) + 6 H₂O + 6 O₂.

Cette équation peut se simplifier (uniquement du point de vue du bilan de masse car c'est faux au point de vue réactionnel) en : CO₂ ⇌ C + O₂.

Comme la masse molaire du carbone est de 12 g et celle de l'oxygène de 16 g, chaque fois qu'un être chlorophyllien absorbe 44 g de CO₂, il fixe 12 g de C dans une molécule organique et relâche 32 g d'O₂.

Dans les traités d'écologie, on parle souvent de productivité de la photosynthèse ; dans cet article, ce terme signifie la masse de carbone incorporée par unités de temps et de surface par les écosystèmes. On parle aussi de stock de carbone : c'est la masse totale de carbone organique contenue dans la biomasse par unité de surface des écosystèmes.

Voici quelques chiffres^[1].

Au vu de ces chiffres, on voit bien que la photosynthèse des forêts produit de l'O₂, environ 2600 t.km^-2.a^-1 pour la forêt amazonienne. Mais il n'y a pas que la photosynthèse dans les forêts et autres écosystèmes à l'équilibre. Les arbres respirent, ce qui absorbe de l'O₂ et rejette du CO₂. Feuilles, fruits et bois sont consommés et “respirés” par des phytophages, frugivores et xylophages, ce qui absorbe de l'O₂ et rejette du CO₂. Feuilles et branches mortes tombent au sol, et sont partiellement consommées par les champignons, les termites et autres vers, ce qui absorbe de l'O₂ et rejette du CO₂. À leur mort, les arbres tombent au sol et sont eux aussi consommés-respirés par champignons et xylophages, ce qui absorbe de l'O₂ et rejette du CO₂. Et ce qui n'a pas été consommé dans l'année à la surface s'incorpore lentement à la litière du sol, et est consommé-respiré les années suivantes par vers, champignons, bactéries… ce qui absorbe de l'O₂ et rejette du CO₂. Dans une forêt mature, vierge de toute intervention humaine et qui n'est traversée d'aucun cours d'eau, et comme dans tout écosystème en équilibre, respiration et photosynthèse s'équilibrent, et le bilan est théoriquement nul. Il n'y a ni production ni consommation d'O₂ (ni de CO₂) !

Source - © 2019 Parc amazonien de Guyane

Figure 4. Le destin des arbres est de mourir, comme cet arbre de la forêt guyanaise

Et une fois mort, le bois est la proie des xylophages, champignons… et en quelques années, toute la matière organique du bois est oxydée et transformée en CO₂, ce qui a absorbé de l'O₂.

Source - © 2004 Pierre Thomas

Figure 5. À la surface et dans les sols forestiers, feuilles et bois morts sont consommés en particulier par les champignons (les meilleurs dégradeurs de la lignine, principal constituant du bois)

Cette consommation-respiration absorbe de l'O₂ et produit du CO₂.

On peut noter qu'une terre cultivée “en routine” (sans changement de mode de culture d'une année sur l'autre) a en général une productivité plus forte qu'une forêt du fait des pratiques agricoles (utilisation d'engrais, sélection d'espèces productives…). En pleine croissance, la photosynthèse d'un champ de maïs ou de soja produit donc plus d'O₂ qu'une forêt de surface équivalente. Mais comme dans une forêt, la matière organique des terres cultivées est ré-oxydée, et en général bien plus rapidement que celle des forêts : la paille est donnée aux animaux, les graines et autres organes de réserve sont mangés par les humains… ; et comme animaux et humains respirent ! Là encore, le bilan théorique global est nul. Mais on peut remarquer que le carbone stocké dans les terres cultivées est bien inférieur à celui stocké dans une forêt. En effet, la part organique du sol est en général plus bien plus faible sous les terres cultivées que sous les forêts. Et les pratiques agricoles modernes (labours profonds, utilisation de désherbants et de nitrates…) diminuent encore le stock de carbone dans les sols cultivés.

Plus légitimement que le terme de “poumon”, on parle souvent de “puits de carbone” pour les autres écosystèmes non dégradés. Nous venons de voir que forêts et autres écosystèmes contiennent un stock de carbone contenu dans la biomasse vivante et dans les sols, en moyenne de l'ordre de 25 000 t.km^-2 pour une forêt intertropicale, 6 fois moins en moyenne pour une terre cultivée. Mais un stock n’est pas un puits sans fond. On parle de “puits de carbone” si ce stock de carbone augmente, si et seulement si la masse de carbone fixée par la photosynthèse est supérieure à la masse de carbone libérée par la respiration et l’oxydation. Si un écosystème à l’équilibre est un stock de carbone, ce n’est pas un puits.

Les chiffres donnés précédemment supposent que l'Amazonie (hors influence humaine) était parfaitement à l'équilibre. Mais, si c'est le cas au premier ordre, est-ce vraiment le cas au deuxième ordre, si on rentre dans le détail ? N'y aurait-il pas un léger déséquilibre qui ferait de l'Amazonie (hors influence humaine) un petit puits de carbone, un anti-poumon ?

Cet équilibre de l'Amazonie impliquerait :

Source - © 2019 Google Earth

Figure 6. Vue aérienne du confluent entre le Rio Negro (venant du Nord-Ouest) et l'Amazone qui coule d'Ouest en Est au niveau de Manaus (Brésil)

Au moment de la prise de vue, l'Amazone charriait du limon, d'où sa couleur jaune-rougeâtre. Le Rio Negro, qui a un courant beaucoup moins rapide, ne charrie pas d'alluvion. Ces eaux sont noires (d'où son nom), car riches en matière organique (complexe organo-humique notamment). On peut observer en passant que les eaux de ces deux cours d'eau mettent plus de 100 km pour se mélanger totalement. Si ces composés organiques arrivent à la mer sans être oxydés, et s'ils sédimentent dans le delta de l'Amazone où ils seront à l'abri de l'oxydation, alors le bilan de l'Amazonie en O₂ sera très légèrement excédentaire.

On peut faire une expérience de pensée. Si on recouvrait l'Amazonie d'une chape de béton imperméable à l'O₂, en ayant pris soin d'avoir auparavant aspergé la forêt et injecté dans son sol force insecticides, fongicides, bactéricides… pour empêcher définitivement l'oxydation et/ou la fermentation des sols et du bois mort, cela ne changerait rien quant à l'O₂ et au CO₂ atmosphérique : on aurait remplacé de forts flux équilibrés par des flux nuls (et donc eux aussi équilibrés).

On peut néanmoins remarquer que si cette aspersion et ce bétonnage théoriques de l'Amazonie ne changeraient rien à la composition de l'atmosphère, ce serait une catastrophe quant à la biodiversité, au cycle de l'eau…

Puisque les forêts et tous les autres écosystèmes en équilibre (écosystèmes océaniques et planctoniques compris) ne fournissent pas d’O₂ atmosphérique, on peut légitimement se demander d’où vient l’O₂ atmosphérique que nous respirons. Vous trouverez la réponse en vous reportant à l'article La biosphère, un acteur géologique majeur.

Mais, vis-à-vis du CO₂ atmosphérique, ce qui est en train de se passer en Amazonie est bien pire que l'expérience de pensée consistant à son aspersion par fongicides, insecticides, bactéricides et sa couverture par une chape de béton étanche. En effet, la biomasse (en tonne de carbone/km²) est bien supérieure pour une forêt que pour une terre cultivée. On peut estimer le stock de carbone contenu dans les végétaux et les sols d'Amazonie à 125.10⁹ t. Le stock de carbone (biomasse + sol) contenu dans une terre agricole de surface équivalente à celle de l'Amazonie n'est qu'en moyenne de 20.10⁹ t. La transformation intégrale de la forêt amazonienne en terres cultivées oxyderait donc 105.10⁹ t de carbone, que ce soit par le feu, le défrichage… L'oxydation de ces 105.10⁹ t de carbone consommerait 273.10⁹ t d'O₂ et produirait 378.10⁹ t de CO₂. Que représenteraient ces gigatonnes d'O₂ et de CO₂ par rapport à l'atmosphère de la planète Terre ? Rappelons que l'atmosphère de la Terre contient 21 % d'O₂, soit environ 10¹⁵ t d'O₂, et 0,04 % de CO₂, soit environ 2.10¹²  t de CO₂. Cette consommation d'O₂ représenterait alors 0,035 % de l'O₂ atmosphérique actuel, ce qui serait assez négligeable et sans effets notables. Mais cette production de CO₂ représenterait environ 20 % du CO₂ atmosphérique actuel, ce qui ne serait absolument pas négligeable et aurait des effets climatiques certains. Il est couramment admis qu’1/5 (20 %) de l’Amazonie a déjà été défrichée ; cela a déjà fait augmenter le CO₂ atmosphérique pré-industriel de 4 %. Ces 4 % d’augmentation déjà faite correspondraient à 1/7 (15 %) de l’augmentation constatée depuis 150 ans. À quoi vont correspondre les incendies de 2019 ? Transformer en 1 an l'Amazonie en un vaste champ de soja (peut-être le rêve secret du président brésilien) libérerait en 1 an l'équivalent (approximatif) de la moitié de la masse du CO₂ supplémentaire que l'humanité a mis 150 ans à produire.

Outre la perte terrible de biodiversité et les perturbations du cycle de l'eau, transformer l'Amazonie en terres cultivées est beaucoup plus un problème de CO₂ (et donc de réchauffement climatique) qu'un problème d'O₂.

Mais n'oublions pas que ce qui se passe en Amazonie n'est pas dû qu'aux “mauvais instincts” des agriculteurs et présidents brésiliens. Si les Brésiliens déboisent, c'est entre autres pour planter du soja pour répondre à NOTRE demande, à savoir nourrir NOS vaches et NOS poulets qui vont devenir NOS hamburgers et wings qu'on consommera dans NOS cantines et fast-foods. Mangeons de la viande issue d'animaux nourris à l'herbe, et cela règlera une bonne partie du problème amazonien.

En juin, juillet et aout 2019, il y a eu de terribles feux de forêt en Sibérie. On cite le chiffre de 12 000 km² brulés (5 fois le département du Rhône, mais il faudrait vérifier ce chiffre). Or, ces forêts sibériennes, si elles ont une productivité en carbone plus faible que les forêts intertropicales (400 t.km^-2.a^-1 contre 1000 t.km^-2.a^-1, la faible température ralentissant le métabolisme photosynthétique), possèdent un stock de carbone presque 2 fois supérieur à celui des forêts amazoniennes (40 000 t.km^-2 en Sibérie contre 25 000 t.km^-2 en Amazonie). Tout cela parce que la décomposition de la matière organique des sols est ralentie par la faible température, beaucoup plus ralentie que ne l'est la photosynthèse. Les forêts boréales poussent parfois sur des niveaux de quasi-tourbe, très riche en carbone. Si les incendies font bruler arbres et tourbe sous-jacente, un incendie dans une forêt boréale dégage 2 fois plus de CO₂ qu'un incendie en Amazonie, à surface brulée égale. Mais on a beaucoup moins parlé des incendies sibériens que ceux d'Amazonie, certainement car chacun “sait” bien que la Sibérie n'est pas le poumon de la Terre… alors, pourquoi en parler ?

Parler d'oxygène et pas de CO₂, parler d'Amazonie et pas de Sibérie…, Macron, le Pape et tous les autres se tromperaient-ils de sujets d'inquiétude ?

Souvent, on dit qu'il faut planter des arbres pour faire baisser le CO₂ atmosphérique (ou pour en limiter l'augmentation) et ainsi arrêter ou limiter le réchauffement climatique. Certains gros producteurs (directs ou indirects) de CO₂ disent qu'ils plantent des arbres pour compenser “leur” CO₂. Il y a des opérations de sensibilisation du public où tout un village, tout un collège… plantent des arbres. Planter des arbres a un intérêt évident pour la biodiversité (c'est un habitat pour plein d'espèces), pour le rafraichissement local (ombre, humidité…). Mais est-ce une mesure efficace et pérenne pour faire baisser le CO₂ atmosphérique ? Un arbre en croissance absorbe plus de CO₂ qu'il n'en ré-émet directement (par sa respiration) ou indirectement par la respiration des êtres qui le consomme partiellement. Ses feuilles et branches mortes vont augmenter la charge en carbone du sol sous-jacent. Tout cela est bon, mais ne dure qu'un temps. Au bout d'une à deux décennies, le sol s'est reconstitué à ses pieds, et les vieilles feuilles mortes se décomposent au même rythme qu'il en tombe de nouvelles. Et au bout de quelques décennies (cela dépend du type d'arbre), l'arbre arrête sa croissance et meurt. Il pourrira sur place, ou sera transformé en papier, en meubles, en charpentes… Mais papier, meubles et même charpentes ne durent pas des millénaires, et finissent par être brulés, pourris… et le bilan global sera nul au bout d'« un certain temps ». Planter un arbre aura certes fait temporairement un peu baisser le CO₂ atmosphérique, mais cela ne durera que le temps de la croissance de l'arbre, puis le CO₂ remontera. Si on ne veut pas que ce CO₂ remonte, il faudra, pour compenser la mort du premier arbre, en planter un deuxième à la place, ce qui stabilisera la baisse, mais n'en provoquera pas une nouvelle. Si on veut que le CO₂ continue de baisser, il faudrait que la quantité de carbone des arbres et du sol sous-jacent augmente encore et toujours. Planter des arbres pour faire baisser le CO₂ atmosphérique peut donc être une mesure quantitativement efficace si on transforme des déserts en forêts, comme on pourrait le faire au Nord de la Chine et en Mongolie, en bordure des déserts... Le CO₂ baissera tant que la forêt croitra,puis se stabilisera (à un taux plus faible qu’avant) si la nouvelle forêt devenu mature perdure. Mais “chez nous” ? On peut certes transformer la France en un vaste territoire forestier, comme à l'aube du Néolithique. Mais que mangeront les Français ? Des sangliers ? En France, où il n'y a pas de désert et de terrains nus à reboiser, augmenter les surfaces arborées se fera mathématiquement par une diminution de la surface des terres agricoles. Cela peut durer un temps, par exemple en faisant diminuer les surfaces de maïs destiné au bétail et en mangeant directement le maïs, mais ça ne pourra pas durer des siècles. Et ce d'autant plus que si on abandonne progressivement pesticides, excès d'engrais… ce qui serait hautement souhaitable, les rendements agricoles vont diminuer. Ce ne sera pas le moment de faire diminuer en même temps rendements et surfaces agricoles. Au moins en France, planter des arbres ne peut avoir que des effets temporaires sur le CO₂ atmosphérique. Mais c'est tellement plus facile de planter un arbre que de limiter sa consommation, que de ne pas acheter des produits fabriqués à l'autre bout du monde, que de ne pas prendre l'avion quand on peut prendre le train, que de limiter son usage d'internet et autres réseaux (on dit, mais il faudrait le vérifier, que l'utilisation des différents réseaux et smartphones produit autant de CO₂ que toute l'aviation civile ; alors, ceux qui utilisent leur smartphone en avion…). Planter un arbre, c'est comme prendre une aspirine quand on a une rage de dent : cela fait un peu de bien temporairement, mais ce soulagement ne dure pas, et il faut prendre une deuxième aspirine (planter un deuxième arbre)… et ça ne soigne pas l'origine du mal.

Source - © 2016 La Voix du Nord

Figure 7. Article de La Voix du Nord relatant des plantations d'arbres par des lycéens du département du Nord

Si le commentaire (les petites lignes) est tout à fait légitime (« Un projet qui vise à protéger les sols, à restaurer la biodiversité et à assurer des gisements de bois pour l'avenir »), le titre est plus “accrocheur” que scientifiquement pertinent.

Défendre l'Amazonie (et la Sibérie), planter des arbres… sont de bonnes causes. Mais il est toujours gênant de voir de bonnes causes défendues par de mauvais arguments.

C'est là un mystère dont je n'ai pas la solution. Nous avons vu que le bilan production-consommation de l'Amazonie vis-à-vis de l'oxygène est nul (à quelques fractions de % près). Mais production et consommation ne sont pas nulles : 13.10⁹ t d'O₂ produites (et absorbées) chaque année. Si on oublie la réabsorption de l'O₂ amazonien par la respiration, ces 13.10⁹ t d'O₂ produites correspondent-elles à 20 % de l'O₂ produit (et consommé) sur Terre ? Cela devrait étonner celui qui a l'habitude de manipuler les ordres de grandeur. L'Amazonie, avec ses 5.10⁶ km² représente environ 1 % de la surface de la Terre (510.10⁶ km²). Comment 1 % de la surface pourrait-il produire 20 % de l'O₂ ? Il faudrait qu'elle est une productivité 20 fois plus forte que la moyenne des surfaces terrestres et océaniques. Cela mérite un examen un peu plus approfondi.

Le résultat de ce rapide examen, c'est qu'entre 50 et 60 % de l'O₂ produits (et consommés) le sont dans la mer et l'océan (phytoplancton, algues…), donc qu'il n'y a qu'entre 40 et 50 % de l'O₂ qui sont produits (et consommés) sur les terres émergées. Selon des chiffres (difficilement) trouvables sur le web, l'ensemble des forêts intertropicales produirait environ 25 % de l'O₂ produits sur les continents (il ne faut pas oublier les forêts tempérées et boréales, les steppes et autres savanes, les mangroves et autres zones humides très productives…), soit environ 12 % de l'O₂ produits (et consommés) sur la planète. Si on suppose que la forêt amazonienne produit (et consomme) environ 40 % de cet oxygène issu des forêts tropicales (la forêt amazonienne représente environ 40 % de la surface des forêts intertropicales, car il ne faut pas oublier l'Afrique et le Sud-Est asiatique), cela correspond à environ 5 % de l'oxygène produits (et consommés) sur Terre. C'est 4 fois moins que les 20 % “présidentiels”. Le président Macron et/ou ses conseillers n'ont certainement pas inventé ce chiffre de 20 %. Ils l'on lu ou entendu quelque part. Cela montre qu'il faut toujours vérifier-recouper ses sources, qu'il faut toujours faire des “calculs de coin de table” pour voir si les ordres de grandeurs sont raisonnables…

Je ne peux rien dire sur le Pape qui a passé la majorité de sa vie en Argentine, pays que je ne connais pas. Mais Emmanuel Macron (et sans doute la majorité de ses conseillers), et la masse des journalistes, des membres des associations écologistes… qui pensent que l'Amazonie fournit la Terre en oxygène, commettent cette erreur. Comment est-ce possible ? La très grande fréquence de cette erreur nous pose quelques questions sur le rôle des enseignements scientifiques en France, et des enseignements de SVT en particulier.

La prise de conscience mondiale du problème du réchauffement climatique et de la variation de la composition de l'atmosphère date d'une trentaine d'années. Le GIEC a été créé en 1988 ; le Sommet de la Terre de Rio a eu lieu en 1992. Cette même année 1992, Emmanuel Macron rentrait en classe de seconde ; il a passé (et réussi) son Bac S en 1995 (avec la mention “très bien”). Ensuite, Il a bifurqué vers des études littéraires en hypokhâgne et khâgne, puis vers des études de sciences politiques, puis vers l'ENA (source wikipedia). On peut se demander si les programmes des lycées et des Grandes écoles de ces années-là, si la formation des enseignants de l'époque… étaient en phase et adaptés avec la prise de conscience de ces problèmes planétaires émergents. La grande fréquence de cette erreur dans la génération des quadragénaires en particulier et dans la population en général semble indiquer que non. On ne peut qu'espérer que la formation initiale et continue des enseignants des lycées et Grandes écoles, que les programmes actuels et futurs des lycées et Grandes écoles, que l'Éducation nationale en général, permettent aux étudiants, futurs citoyens (et futurs présidents pour certains) d'avoir un esprit critique, de ne pas répéter mécaniquement ce que dit la majorité, de comprendre un peu mieux le monde qui les entoure…