L’écologie est née au XIXème siècle à la suite, et en référence aux travaux de Darwin, en tant que science intégrative des relations entre le vivant et son environnement. Elle avait pour objectif, selon Haeckel, de sortir la physiologie du laboratoire, pour rechercher sur le terrain les processus en jeu dans les phénomènes d’adaptation des espèces aux changements. C’était donc à l’origine un sous-ensemble du vaste champ de la biologie, que Haeckel souhaitait développer. On peut penser qu’il fut ainsi l’un des précurseurs de ce qui deviendra la biologie évolutive.
Par la suite cette thématique physiologique, ambitieuse mais difficile à mettre en œuvre sur le plan opérationnel, sera en partie éclipsée par la (re)découverte de la génétique qui va prendre une importance considérable en biologie. L’écologie va alors se balkaniser, pour faire bref, entre des recherches sur les facteurs de distribution des espèces (biogéographie, phytosociologie) ; la dynamique des populations et les processus de régulation ; les relations entre espèces au sein d’une communauté. Le modèle dominant de l’écologie était alors la représentation mécaniste du fonctionnement de la nature, à laquelle était associée la notion d’équilibre de la nature.
De fait l’écologie scientifique des origines est une représentation du monde qui s’est fondée sur la croyance en l’existence d’un ordre dans la nature, et sur une démarche téléologique, qui consistait à appliquer à la nature des modèles de fonctionnement que l’on s’imaginait devoir y trouver.
Une rupture majeure : l’essor de la biogéochimie
Vers le milieu du XXème siècle une rupture majeure est intervenue avec cette écologie populationnelle. En réalité, cette rupture prend ses racines dans les travaux sur la physiologie des plantes qui ont connu des progrès considérables au XIXe siècle, avec notamment la mise en évidence de la nutrition minérale des plantes et la photosynthèse, qui ont bousculé la croyance en la séparation animé-inanimé qui a longtemps prévalu. La biogéochimie va alors prendre son essor avec la mise en évidence du rôle majeur des microorganismes, marginalisés jusque-là par manque de connaissances. Simultanément des scientifiques vont tenter d’appliquer au fonctionnement de la nature des modèles physiques (thermodynamique, cybernétique), de telle sorte que le fonctionnement d’un système écologique va s’exprimer par des transferts de matière et d’énergie entre ses composantes, et non plus par le jeu d’interactions entre espèces (théorie des niches), autour du concept d’équilibre.
On assiste alors à un clivage qui va s’accentuer entre d’une part une écologie populationnelle qui poursuit la tradition de la recherche des lois mécanistes de fonctionnement de la nature, et d’autre part une écologie des flux, de matière et d’énergie, qui tire son origine des processus physiologiques, mais s’inscrit plus nettement dans le champ de la physicochimie que dans celui de la biologie. Partie, pour l’essentiel, des travaux sur la fertilité des sols, cette écologie prendra toute sa dimension dans l’écologie planétaire telle que nous la vivons aujourd’hui.
Capacités d’adaptation au changement vs maintien à l’équilibre
L’écologie populationnelle mécaniste, quant à elle, sera également contestée par ceux qui ont pris conscience que la nature est en perpétuel changement et soumise à des perturbations aléatoires de telle sorte que l’équilibre de la nature est une fiction. Pour cette écologie dite stochastique les capacités d’adaptation au changement, et non pas le maintien de l’équilibre, deviennent la préoccupation majeure. C’est une autre manière de penser la nature, qui nous rappelle que la vie a développé d’innombrables capacités à faire face au changement.
On en revient ainsi au concept fondateur de l’écologie, à savoir les processus physiologiques d’adaptation au changement.
La représentation stochastique de la nature associée à la notion d’adaptation, et celle des flux de matière et d’énergie qui n’est pas sans rappeler le fonctionnement du corps humain, nous incitent donc à un retour sur les fondements de l’écologie en tant que science physiologique, c’est-à-dire science des fonctions. La métaphore de l’organisme a été largement sollicitée dans ce contexte, par opposition à celle de la machine, pour parler du fonctionnement de la nature. La métaphore est une manière de communiquer habituelle en science, pour faire connaitre un phénomène complexe, en faisant référence, par analogie, à quelque chose de plus facilement compréhensible. Elle est bien plus adaptée que la vision mécaniste à cette écologie évolutionniste qui nous parle d’un monde en perpétuelle transformation, siège d’une production permanente d’’innovations et non pas seulement victime passive des modifications de l’environnement. Un monde qui ne peut se satisfaire de lois et de normes et qui échappe ainsi à la démarche constructiviste selon laquelle il existe un ordre immanent dans la nature. Mais un monde qu’il convient de remettre à sa juste place, qui repose sur des processus biochimiques, ce que l’on appelle la physiologie.
La nature, telle que la science se la représente de nos jours, est un vaste réseau d’interactions entre des composantes physiques, chimiques, et biologiques qui varient dans l’espace et dans le temps. C’est un « tout » selon la démarche holiste, un système complexe comme on le dit aujourd’hui, compte tenu de la multitude des processus en jeu, tant au niveau cellulaire qu’à l’échelle de la biosphère. On sait aussi que l’origine de la vie réside dans la chimie. C’est un recyclage permanent d’éléments minéraux, avec des organismes autotrophes qui produisent de la matière organique grâce à un apport d’énergie solaire, et des microorganismes qui décomposent cette matière organique pour libérer les sels minéraux qui seront remobilisés par la suite pour alimenter le cycle. Car, si l’énergie est en théorie renouvelable, le stock de sels minéraux, lui, ne l’est pas. L’abiotique crée le biotique et le biotique transforme l’abiotique. On rejoint ainsi la définition de la biologie évolutive considérée comme « une science des réseaux dynamiques, représentant les interactions entre des composants apparentés ou non » (Eric Bapteste, 2018).
Ecologie et démon de Laplace
Reste une question que se posent depuis longtemps certains philosophes à l’instar de Kant. L’esprit humain est-il capable d’appréhender et de formaliser l’extraordinaire complexité de la nature par de simples équations mathématiques ?
Car l’ambition de la science écologique, dont elle tire sa légitimité auprès du public, est sa capacité à anticiper l’avenir. Laplace pensait qu’ « une intelligence qui, pour un instant donné, connaîtrait toutes les forces dont la nature est animée et la situation respective des êtres qui la composent, si d’ailleurs elle était assez vaste pour soumettre ces données à l’analyse, embrasserait dans la même formule les mouvements des plus grands corps de l’univers et ceux du plus léger atome ; rien ne serait incertain pour elle, et l’avenir, comme le passé, serait présent à ses yeux. » Mais comme le souligne Guillaume Deffuant et al. (2015), le rêve de Laplace a été brisé plusieurs fois. Ce qui doit nous inciter à rester modestes quant aux capacités de la science écologique à anticiper l’avenir, en s’appuyant sur ces nouvelles « boules de cristal » que sont devenus les modèles mathématiques.
By William Blake – The William Blake Archive, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=198284
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