Par leurs activités, les hommes exercent des pressions sur les ressources du globe, surpassant les forces géophysiques et devenant la principale force de changement sur Terre. A tel point que nous sommes entrés dans une nouvelle ère géologique : celle de l’Anthropocène. Le concept des limites planétaires permet de mieux comprendre les changements à l’œuvre.

Ces limites définissent les seuils que l’humanité ne doit pas dépasser pour entretenir les bonnes conditions dans lesquelles la vie s’est développée sur Terre.

Ces 9 processus biophysiques régulent la stabilité et la résilience du système terrestre. Aujourd’hui, le franchissement des limites planétaires s’accélère. C’est pourquoi il est essentiel de bien appréhender ce nouveau concept.

Qu’est-ce qu’une limite planétaire ? Quelles sont les limites planétaires identifiées aujourd’hui ? Combien de limites avons-nous déjà dépassé ?

Qu’est-ce qu’une limite planétaire ?

Le concept de limites planétaires, ou “Planetary Boundaries”, est défini en 2009 par les chercheurs du Stockholm Resilience Centre (Suède). Il s’agit avant tout d’un cadre proposé par les scientifiques pour déterminer les limites acceptables par le système Terre, au-delà de sa capacité à se régénérer.

Franchir ces frontières écologiques revient à dépasser les limites de la durabilité environnementale sur Terre et par conséquent à rendre le système Terre bien instable et moins résilient. 

Fin 2021, seulement 4 limites planétaires n’avaient été franchies. En mai 2022, ce sont 6 limites planétaires qui sont atteintes sur les 9 identifiées. Une nouvelle qui devrait nous inciter à accélérer la transition vers des modes de production et de consommation plus soutenables.

 » Les limites planétaires ne sont pas des points de basculement  » – Wolfgang Cramer, chercheur à l’Institut méditerranéen de biodiversité et d’écologie marine et continentale (IMBE) et co-auteur du 6ème rapport du GIEC

Les limites planétaires correspondent à une zone d’incertitude, située à un certain seuil, au delà duquel on ne peut plus prévoir les conséquences de nos actes et l’évolution de la planète Terre.

Il est donc essentiel d’agir pour réduire drastiquement les impacts négatifs de nos activités sur les écosystèmes et l’environnement, sous peine de voir le système s’emballer et la stabilité nécessaire au développement de nos sociétés disparaître. 

Quelles sont les 9 limites planétaires ?

Le changement climatique

Le changement climatique est sans doute la limite planétaire la plus connue du grand public.

Médiatisé dès les années 70 par le rapport du Club du Rome, le changement climatique est déjà une réalité. Les différents rapports du GIEC (groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) font la synthèse de l’état des connaissances scientifiques sur le sujet. Le constat est sans appel, le réchauffement climatique à l’œuvre est causé par les activités humaines et atteint déjà +1,1°C par rapport à l’ère préindustrielle. 

Par son ampleur, le changement climatique entraîne la multiplication des événements climatiques extrêmes (sécheresses, dômes de chaleurs, inondations, ouragans…) et affecte d’ores et déjà notre quotidien.

Le seuil du changement climatique se mesure à partir de la concentration en CO2 de l’atmosphère, qui doit être inférieur à 350 parties par million (ppm).

L’érosion de la biodiversité

En parallèle de la crise climatique, la question de la biodiversité est de plus en plus médiatisée. Nous vivons aujourd’hui la sixième extinction de masse.

Quelques chiffres pour mesurer l’ampleur du phénomène :

• 1 000 000 d’espèces animales et végétales sont menacées d’extinction (IPBES) ;
• 75 % des environnements terrestres « sévèrement altérés » par les activités humaines (40 % pour les environnements marins) ;
• Un quart des vertébrés, invertébrés et plantes précisément étudiés sont en danger d’extinction ;
• 40 % des batraciens, au minimum, sont en danger d’extinction ;
• En près de cinquante ans, 68% des animaux vertébrés sauvages ont disparu ;
• La population d’oiseaux a diminué de près de 30% en France en trente ans.

Or selon la CDC Biodiversité, « 40% de l’économie mondiale repose sur des services rendus par la nature dont une grande partie est menacée par l’érosion de la biodiversité ».

Le seuil de l’érosion de la biodiversité se mesure à partir de 2 variables :

• Le taux annuel d’extinctions qui doit être inférieur à 10 extinctions par million d’espèces.
• L’indice d’intégrité de la biodiversité (abondance d’espèces en pourcentage de la population constatée sans intervention humaine) fixé à 90%.

Le changement d’utilisation des sols

A l’échelle de la planète, les changements d’utilisation des sols sont principalement dus à l’agriculture. En intensifiant et en étendant ses surfaces agricoles, le secteur primaire contribue fortement à la déforestation.

Les changements d’utilisation des sols ont de lourdes conséquences sur l’environnement :

• Dégradation de la biodiversité et des services écosystémiques,
• Erosion des sols,
• Risque d’inondations et coulées d’eau boueuse,
• Augmentation des émissions de gaz à effet de serre, déstockage de carbone, etc.

Nous percevons déjà ici l’interdépendance des différentes limites planétaires. Le changement d’utilisation des sols aggrave les deux limites précédemment abordées.

Pour la question du changement d’utilisation des sols, la variable de contrôle est l’érosion de la couverture forestière. Le seuil est fixé à 75% de la couverture forestière conservée par rapport à 1700.

L’introduction d’entités nouvelles dans la biosphère

Plastiques, pesticides, peintures, antibiotiques, médicaments, métaux lourds, composés radioactifs, perturbateurs endocriniens… Cette limite planétaire est également définie sous l’intitulé « pollutions chimiques ».

La production de produits chimiques a été multipliée par 50 depuis le début des années 1950. Elle devrait même encore tripler d’ici 2050. 

Les plastiques, par exemple, sont constitués de différents polymères et peuvent contenir jusqu’à 10 000 substances chimiques.

La perturbation du cycle du phosphore et de l’azote

Considérés par les scientifiques comme des enjeux prioritaires, l’azote et le phosphore, sont des éléments essentiels à la vie. L’azote et le phosphore sont des nutriments indispensables à la croissance des végétaux.

A cause de nos pratiques agricoles et de l’utilisation excessive de fertilisants chimiques, les cycles biochimiques dans les sols et l’eau sont perturbés.

Pour l’azote, l’enjeu est d’empêcher un rejet excessif d’azote réactif dans l’eau et les milieux naturels aquatiques afin d’éviter leur eutrophisation. On mesure donc la fixation de diazote par l’industrie et l’agriculture. Le seuil à ne pas dépasser pour l’azote est fixé à 62 téragrammes par an (Tg N/an).

Pour le phosphore, l’enjeu est d’éviter un épisode de forte réduction d’oxygène dans les océans. Au niveau mondial (asphyxie des océans), le seuil est estimé à 11 téragrammes par an (Tg P/an)  de phosphore rejetées dans l’eau (il ne doit pas être plus de dix fois supérieur au rejet naturel).

L’acidification des océans

L’acidification des océans constitue un défi majeur, à la fois pour la biodiversité marine et pour la capacité des océans à continuer de fonctionner comme le premier puit de carbone de la planète. Ici encore, nous percevons l’interdépendance des limites planétaires. 

A cause de l’augmentation des émissions de CO2, le pH des océans diminue, leur acidification augmente. Si le pH est trop bas, certains phytoplanctons ne parviennent plus à se développer alors qu’ils sont à la base de la chaîne alimentaire sous-marine et contribuent à la production d’oxygène.

Pour calculer le seuil de l’acidification des océans on mesure le degré de saturation de l’eau de mer de surface en aragonite, qui ne doit pas dépasser 80% de la valeur préindustrielle.

L’augmentation des aérosols dans l’atmosphère

Les aérosols désignent des particules fines en suspension dans l’air. La grande majorité d’entre elles sont d’origine naturelle (éruptions volcaniques, tempêtes de sable, etc.) mais elles peuvent également résulter des activités humaines (aérosols primaires) ou de transformations physico-chimiques dans l’atmosphère (aérosols secondaires).

De par leur taille, les aérosols peuvent pénétrer l’appareil respiratoire et avoir des effets négatifs pour la santé humaine.

Pour appréhender cette limite planétaire, on mesure la concentration globale de particules dans l’atmosphère, sur une base régionale. Cependant, à cause de la complexité des aérosols, les scientifiques n’ont pas réussi à déterminer un seuil global. 

L’appauvrissement de l’ozone stratosphérique

L’ozone stratosphérique désigne la couche de l’atmosphère comprise entre 20 et 50 km d’altitude. En filtrant une grande partie des rayonnements ultraviolets (UV) solaires, cette couche protège les êtres vivants. En effet, une surexposition aux UV peut avoir des effets néfastes sur la santé humaine et également sur les végétaux.

Pour garantir l’intégrité de la couche d’ozone, 197 pays ont signé en 1987 le Protocole de Montréal. Réel succès, cette action a permis de réduire les émissions mondiales de ces produits de plus de 80 % et la quasi-totalité des produits chimiques contrôlés par le Protocole ont été éliminés. La couche d’ozone s’est ainsi rétablie à un rythme de 1 à 3 % par décennie depuis l’an 2000. 

Le seuil de concentration en ozone (O3) doit être inférieur à 5 % par rapport à l’ère préindustrielle.

Le cycle d’eau douce bleue et verte

Disponible en faible quantité et inégalement répartie sur la planète, l’eau douce est une ressource naturelle indispensable aux activités humaines. Au cours du 20e siècle, les prélèvements d’eau dans le monde ont augmenté deux fois plus vite que la taille de la population. 

Or de par ses activités, l’homme perturbe le cycle de l’eau.

Pour cette limite on distingue en réalité deux niveaux :

• L’eau bleu, celle des rivières, des lacs et des eaux souterraines
• L’eau verte, celle qui est absorbée par les végétaux

Le volume maximal d’eau douce prélevé dans les eaux de surface et les eaux souterraines renouvelables est fixé à 4000 km3 par an.

Déjà 6 limites planétaires franchies

Aujourd’hui, 6 des 9 limites planétaires ont déjà été franchies :

• Le changement climatique, en raison de nos émissions de gaz à effet de serre. Les conséquences de ce changement sont nombreuses : fonte des glaciers, sécheresse, augmentation du niveau des océans, et plus généralement l’augmentation des événements climatiques extrêmes qui ont des impacts directs sur notre société comme la migration de populations ;
• L’érosion de la biodiversité
  La perte de biodiversité et la détérioration des écosystèmes sont massives. Le niveau d’extinction dépasse les 100 espèces éteintes par an par million d’espèces à ce jour, bien loin du seuil de 10 espèces éteintes par million d’espèces ;
• Le cycle de phosphore et d’azote. Les rejets anthropiques d’azote dans l’environnement, causés par l’agriculture intensive sont estimés à 150 millions de tonnes par an. Un chiffre bien au dessus du seuil acceptable fixé entre 62 et 82 millions de tonnes par an à l’échelle globale. Le cycle du phosphore n’est pas en reste. On estime que le double de la limite conseillée est injecté par an dans la nature.
• Les changements d’utilisation des sols ont aussi atteint leur limite avec l’artificialisation des terres et l’urbanisation.
  Notons que la France contribue à ce phénomène et à la déforestation mondiale par ses importations de matières premières agricoles et forestières. L’empreinte écologique de la France liée à ses importations représente 14,8 millions d’hectares en 2016 selon  le rapport « Déforestation importée, arrêtons de scier la branche ! » de WWF France. Lutter contre la déforestation importée est donc une nécessité.
• Du côté de la pollution chimique, les scientifiques du Stockholm Resilience Centre ont démontré une surcharge globale de produits chimiques et de plastique. La production de plastique augmente, tandis que seulement 10% de ce plastique est recyclé.
• En mai 2022, le cycle d’eau douce verte a été la dernière limite franchie.
  70% d’eau douce est utilisée pour l’irrigation de l’agriculture en général. Le cycle d’eau était initialement inclus dans la zone de sûreté. Suite à une réévaluation et une prise en compte de l’eau verte, il en est à présent autrement. Pour rappel, l’eau verte est la part de l’eau absorbée par les végétaux. Il y a aujourd’hui une forte modification de l’humidité des sols, menant à terme à leur assèchement.

Le constat est sans appel, le franchissement des limites s’accélère.

Seules 3 limites planétaires ne sont pas encore dépassées 

Sur les 9 limites planétaires, seules 2 n’ont pas encore été franchies :

• L’acidification des océans. Aujourd’hui à un niveau tolérable, elle est provoquée par la dissolution du CO2 dans l’eau, sous forme d’acide carbonique. Ceci altère et provoque un déséquilibre du taux d’acidité dans les océans. La chaîne alimentaire et tous les écosystèmes marins sont directement impactés par ce changement. Selon les Nations Unies, 3 milliards de personnes dépendent de la biodiversité marine et côtière pour subvenir à leurs besoins.
• L’appauvrissement de la couche d’ozone. Protégeant les espèces vivantes des rayons UV, la couche d’ozone est vitale. Dans les années 80, des scientifiques ont révélé des anomalies et un appauvrissement de la couche d’ozone.
  A l’échelle internationale, le Protocole de Montréal est considéré comme l’un des accords multilatéraux les plus fructueux. Ce protocole réglemente la production et la consommation de près de 100 produits chimiques appelés « substances appauvrissant la couche d’ozone ». Depuis la mise en place de cet accord, la couche d’ozone se reconstitue peu à peu. Selon les projections, la couche d’ozone au-dessus de l’hémisphère nord et des latitudes moyennes devrait complètement se rétablir d’ici 2030, la couche d’ozone au-dessus de l’hémisphère sud dans les années 2050 et celle se trouvant au-dessus des régions polaires d’ici 2100. Cet exemple démontre bien qu’il est possible de s’engager pour respecter les limites planétaires. 

Concernant la dernière limite, le seuil des aérosols dans l’atmosphère n’a pas encore été défini à l’échelle globale, à cause de la complexité des aérosols et la variabilité spatio-temporelle des particules, des sources et des impacts.

Limites planétaires et théorie du donut

Economiste, Kate Raworth est l’autrice de « La Théorie du Donut, l’économie de demain en 7 principes », paru dans sa version française aux éditions Plon, en novembre 2018.

Elle propose une nouvelle lecture des limites des limites planétaires avec un modèle qui allie enjeux environnementaux et justice sociale.

En développant la Théorie du Donut, Kate Raworth explore le type d’économie dont le 21e siècle a besoin pour répondre aux grands défis qui sont les siens. Elle offre une boussole à l’économie pour permettre de répondre aux besoins des personnes dans la limite de ce que la planète peut offrir.

Le concept de limites planétaires est essentiel pour souligner que la crise écologique ne se limite pas à la crise climatique. De plus, les limites étant liées, le dépassement de plusieurs limites risque de créer des boucles de rétroaction et un emballement du système.

De nombreux chercheurs à travers le monde travaillent sur les limites planétaires. Le concept de limites planétaires permet de comprendre les externalités humaines négatives, les risques environnementaux et également les actions à mettre en place pour ralentir ou inverser le dépassement de ces limites. 

Pour aller plus loin : 

• Livre Les limites planétaires, Aurélien Boutaud, Natasha Gondran, 2020
• Article sur les Limites Planétaires, notre-environnement.gouv.fr
• En quoi consistent les limites planétaires ? – Podcast de France Culture – 2 mai 2022
• La 6ème limite planétaire est franchie – Article du site Bon Pote
• Les limites planétaires, un socle pour repenser nos modèles de société – Publication de juin 2021 du CERD