Qu'est-ce qu'un écosystème ? Définition d'un scientifique en activité

Un écosystème est le flux simultané d'énergie, de matière et d'information à travers une communauté d'organismes et leur environnement physique (UNEP : Écosystèmes). Le terme « écosystème » a été forgé par Arthur Tansley en 1935 précisément pour déplacer la notion plus ancienne et plus romantique de « communauté » — Tansley voulait un terme qui mette l'accent sur l'échange plutôt que sur l'appartenance.

Près d'un siècle plus tard, cet accent est plus pertinent que jamais.

Un flux, pas un lieu

La conception populaire d'un écosystème est celle d'un lieu — une forêt, une zone humide, un récif corallien. La définition scientifique est plus proche d'un processus. La forêt est le substrat ; l'écosystème est ce que la forêt fait. La photosynthèse convertit l'énergie solaire en biomasse. La décomposition libère les nutriments minéraux dans la circulation. Les herbivores transfèrent cette énergie vers le haut ; les prédateurs régulent les herbivores. L'eau circule à travers le sol, la racine, la feuille, l'atmosphère, et revient. L'azote cycle à travers fixateurs, plantes, animaux et décomposeurs. L'information — phéromones, cris d'alarme, signalisation mycorhizienne — coordonne l'ensemble.

Retirez le substrat et l'écosystème s'arrête. Retirez le flux et le substrat est mort. Cette distinction compte dès lors qu'on demande ce que la conservation conserve réellement.

Trois propriétés qui définissent un écosystème

Le contenu substantiel d'« écosystème » se réduit à trois propriétés mesurables.

Le débit énergétique. La vitesse à laquelle un système fixe l'énergie solaire en production primaire, et l'efficacité avec laquelle cette énergie remonte les niveaux trophiques. C'est cette métrique qui rend une forêt tropicale et une toundra reconnaissables comme le même type d'objet — elles diffèrent en magnitude, pas en nature.

Le cyclage de la matière. La vitesse à laquelle les nutriments (azote, phosphore, carbone, eau) traversent les compartiments biologiques et physiques. Les écosystèmes sains se caractérisent par des cycles serrés où les nutriments sont rapidement réabsorbés ; les écosystèmes dégradés fuient.

Le flux d'information. La signalisation — chimique, comportementale, écologique — qui coordonne les organismes dans l'espace et le temps. C'est la propriété que nous mesurons le moins bien et sans doute la première à se rompre sous la contrainte.

Tout système qui possède les trois est un écosystème. Une roche nue avec des lichens les possède (à petite échelle). Une piscine, non. La frontière est floue aux marges, ce qui est normal — la plupart des définitions utiles en biologie sont floues aux marges.

Pourquoi l'échelle est cachée dans la définition

Un écosystème est tout niveau d'organisation qui capture un flux significatif. Une goutte d'eau d'étang est un écosystème. Un biome continental est un écosystème. La biosphère terrestre est un écosystème. Le choix de l'échelle revient au chercheur, et il doit être motivé par le flux que l'on cherche à étudier.

C'est libérateur. Cela signifie que l'on peut parler d'un « écosystème microbien du sol » et d'un « écosystème microbien corallien » sans abuser du mot — tous deux ont un débit énergétique, un cyclage de la matière et un flux d'information à l'échelle pertinente.

Cela signifie aussi que « l'écosystème » sans qualificatif d'échelle est rarement un objet significatif. Quand le discours public parle de « sauver un écosystème », la question opérationnelle est toujours lequel, à quelle échelle, mesuré par quel flux. Sans cela, l'affirmation fait du travail rhétorique mais pas du travail scientifique.

Ce que cela permet

Définir les écosystèmes par le flux plutôt que par le lieu conduit à plusieurs reformulations utiles.

La restauration consiste à redémarrer le flux. Un écosystème restauré est un écosystème dans lequel les flux caractéristiques ont repris à un rythme comparable à l'état de référence. Replanter une forêt sans restaurer son hydrologie, sa communauté de sol ou sa structure trophique produit un peuplement d'arbres, pas un écosystème.

La résilience est une capacité tampon. Un écosystème résilient est celui dont les flux persistent sous perturbation. Deux systèmes peuvent paraître identiques et se comporter très différemment sous contrainte parce qu'ils ont des tampons différents — redondance d'espèces différente, carbone du sol différent, diversité fonctionnelle différente.

Les points de bascule sont des réorganisations de flux. Quand un écosystème « bascule » — savane vers désert, forêt de kelp vers stérile à oursins, récif corallien vers tapis algal — ce qui bascule, c'est le chemin dominant d'énergie et de matière. Le même lieu persiste ; l'écosystème, non.

Les services écosystémiques sont des flux quantifiés. Quand nous valorisons un écosystème pour la séquestration du carbone, la purification de l'eau ou la pollinisation, nous valorisons un flux spécifique. La comptabilité ne fonctionne que si l'on traite le flux, et non le lieu, comme l'unité. L'Évaluation mondiale de l'IPBES fait de ce cadrage la base opérationnelle de sa comptabilité de la biodiversité et des services écosystémiques.

Ce que cela exclut

La définition fondée sur le flux exclut aussi certains cadrages populaires mais peu utiles.

Elle exclut l'idée que les écosystèmes ont un « état naturel » auquel ils devraient revenir. Les écosystèmes sont dynamiques par définition. Il n'y a pas de référence statique ; il n'y a qu'une ligne de base choisie.

Elle exclut la séparation stricte entre écosystèmes « sauvages » et « gérés ». Un champ agricole fortement géré cycle toujours énergie, matière et information — c'est un écosystème, simplement à faible diversité avec des subventions énergétiques anthropiques. La question intéressante n'est pas s'il est « naturel » mais comment ses flux se comparent à ce qui était là avant.

Elle exclut également l'idée que l'on peut préserver un écosystème en traçant une ligne autour de lui. Les écosystèmes échangent des flux à travers leurs frontières — eau, nutriments, propagules, gaz atmosphériques. Une ligne sur une carte préserve le substrat ; qu'elle préserve l'écosystème dépend de ce qui traverse cette ligne.

Ce qu'il faut retenir

Quand un écologue en activité dit « écosystème », le contenu significatif est le flux. Ce cadrage est ce qui rend cohérent le reste du domaine — écologie de la perturbation, restauration, services écosystémiques, biologie de la conservation.

Une fois intégré, une bonne partie du discours public en écologie devient plus facile à évaluer. Les affirmations sur la « destruction d'écosystèmes » sont des affirmations sur la perturbation de flux spécifiques ; les affirmations sur la « restauration d'écosystèmes » sont des affirmations sur leur redémarrage. Sans le cadrage par le flux, ces deux types d'affirmations flottent libres des preuves dont elles auraient besoin pour être vraies.