Élémentaire
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Description
Introduction au livre
L'histoire de la vie sur Terre à travers les cinq éléments, sur 4 milliards d'années
Quel a été le changement le plus important sur Terre ? Un impact d’astéroïde massif ou une éruption volcanique ? Ce livre, « Les Élémentaux », soutient que le plus grand changement sur Terre a été « la vie », et que cinq éléments sont à la base de ce changement.
L'écologiste Stephen Fodor de l'université Brown retrace l'histoire de la vie sur 4 milliards d'années, en se concentrant sur l'hydrogène (H), l'oxygène (O), le carbone (C), l'azote (N) et le phosphore (P).
Les efforts déployés par les organismes vivants pour obtenir ces éléments qui constituent la « Formule de la vie : HOCNP » sont devenus le moteur de l'évolution et ont même complètement transformé la Terre elle-même.
Les bactéries, les plantes terrestres et nous, les humains, sommes ceux qui ont le mieux réussi dans ce domaine et sommes devenus des « acteurs du changement mondial ».
Mais le succès de ces trois acteurs majeurs du changement mondial a engendré une catastrophe inattendue.
Bien que les cyanobactéries aient réalisé des innovations telles que la photosynthèse et la fixation de l'azote, elles ont également saturé l'atmosphère d'oxygène, provoquant l'extinction massive de micro-organismes qui prospéraient dans des environnements pauvres en oxygène.
Les plantes terrestres ont recouvert les continents de verdure, grâce à leur capacité à extraire le phosphore de l'eau et des roches, mais elles ont aussi gelé la planète en absorbant trop de dioxyde de carbone de l'atmosphère.
Et nous, les humains, contribuons rapidement au réchauffement de la Terre en utilisant de grandes quantités d'énergie carbonée.
L’humanité peut-elle, contrairement à ses prédécesseurs qui se prétendaient « bâtisseurs du monde », éviter la catastrophe environnementale et emprunter une autre voie ? Cet ouvrage allie un récit captivant à des données scientifiques de pointe pour offrir une perspective inédite et passionnante sur la crise planétaire et la direction que nous devons prendre.
Quel a été le changement le plus important sur Terre ? Un impact d’astéroïde massif ou une éruption volcanique ? Ce livre, « Les Élémentaux », soutient que le plus grand changement sur Terre a été « la vie », et que cinq éléments sont à la base de ce changement.
L'écologiste Stephen Fodor de l'université Brown retrace l'histoire de la vie sur 4 milliards d'années, en se concentrant sur l'hydrogène (H), l'oxygène (O), le carbone (C), l'azote (N) et le phosphore (P).
Les efforts déployés par les organismes vivants pour obtenir ces éléments qui constituent la « Formule de la vie : HOCNP » sont devenus le moteur de l'évolution et ont même complètement transformé la Terre elle-même.
Les bactéries, les plantes terrestres et nous, les humains, sommes ceux qui ont le mieux réussi dans ce domaine et sommes devenus des « acteurs du changement mondial ».
Mais le succès de ces trois acteurs majeurs du changement mondial a engendré une catastrophe inattendue.
Bien que les cyanobactéries aient réalisé des innovations telles que la photosynthèse et la fixation de l'azote, elles ont également saturé l'atmosphère d'oxygène, provoquant l'extinction massive de micro-organismes qui prospéraient dans des environnements pauvres en oxygène.
Les plantes terrestres ont recouvert les continents de verdure, grâce à leur capacité à extraire le phosphore de l'eau et des roches, mais elles ont aussi gelé la planète en absorbant trop de dioxyde de carbone de l'atmosphère.
Et nous, les humains, contribuons rapidement au réchauffement de la Terre en utilisant de grandes quantités d'énergie carbonée.
L’humanité peut-elle, contrairement à ses prédécesseurs qui se prétendaient « bâtisseurs du monde », éviter la catastrophe environnementale et emprunter une autre voie ? Cet ouvrage allie un récit captivant à des données scientifiques de pointe pour offrir une perspective inédite et passionnante sur la crise planétaire et la direction que nous devons prendre.
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Aperçu
indice
Introduction : Les plus petites et les plus grandes choses qui changent le monde
Première partie : Leçons du passé
1 Le plus grand changement environnemental sur Terre
2 plantes conquièrent le continent
Partie 2 : L'humanité domine les éléments
3 Le cycle destructeur des humains, du carbone et de l'énergie
4. Comment trouver la cause du changement climatique
5 Azote, l'élément magique Boucle d'or
6 personnes, or blanc irremplaçable
7 L'eau, au cœur de la vie terrestre
Partie 3 : Le chemin vers l'avenir
8. Chance biogéochimique
Il reste encore 9 énigmes à résoudre
Remerciements
annotation
Première partie : Leçons du passé
1 Le plus grand changement environnemental sur Terre
2 plantes conquièrent le continent
Partie 2 : L'humanité domine les éléments
3 Le cycle destructeur des humains, du carbone et de l'énergie
4. Comment trouver la cause du changement climatique
5 Azote, l'élément magique Boucle d'or
6 personnes, or blanc irremplaçable
7 L'eau, au cœur de la vie terrestre
Partie 3 : Le chemin vers l'avenir
8. Chance biogéochimique
Il reste encore 9 énigmes à résoudre
Remerciements
annotation
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Dans le livre
Le fil conducteur reliant ces organismes et les grands changements qu'ils ont déclenchés, au plus profond des inimaginables profondeurs du temps géologique, est tissé de cinq éléments qui constituent plus de 99 % de toutes les cellules vivantes.
Il s’agit de l’hydrogène (H), de l’oxygène (O), du carbone (C), de l’azote (N) et du phosphore (P).
J'appelle ces éléments la « Formule de la Vie : HOCNP ».
Tous les organismes, grands ou petits, recherchent et rassemblent inlassablement et avec persévérance ces éléments.
Les organismes qui réussissent ici survivent.
Les organismes qui en sont incapables ne peuvent survivre.
À mesure que les processus évolutifs évoluent, de nouveaux organismes émergent qui exploitent ces éléments de manière plus ingénieuse et efficace, préparant ainsi le terrain pour que ces organismes transforment le monde.
--- p.10
À cause de cette éducation décousue, je n'ai jamais vraiment compris ce que signifiait vivre sur une « planète vivante ».
Bien sûr, cela signifie tout simplement qu'il y a de la vie sur Terre.
Mais plus important encore, cela implique que la Terre est une planète formée par la vie elle-même, et plus précisément par des organismes qui influencent le flux des éléments dans la formule de la vie.
Après avoir lu ce livre, j'espère que les lecteurs comprendront les changements qu'a subis la Terre par le passé en observant les changements rapides et multiformes que les humains ont engendrés sur Terre à notre époque, à travers le prisme de ces cinq éléments.
Plus important encore, j'espère que cette façon d'envisager le monde nous aidera à progresser vers un avenir plus durable.
--- p.18~19
Nous pouvons tirer un enseignement supplémentaire de la grande oxydation provoquée par Nam Se-gyun.
Si un organisme parvient à évoluer de manière à modifier le flux d'un ou deux éléments seulement de la formule de la vie, il peut surpasser les autres et prospérer.
Comme ces éléments sont étroitement liés au climat, les changements dans leur flux peuvent changer le monde.
En fait, il n'est pas exagéré de dire que le flux de ces éléments entre les organismes et leur environnement, le cycle biogéochimique, est le battement de cœur chimique de la Terre.
--- p.51
Cependant, à mesure que l'évolution des plantes absorbait suffisamment de CO2 de l'air, l'effet de serre a fini par s'affaiblir.
À une époque où la Terre entière connaissait un climat tropical, les forêts se sont développées et densifiées rapidement sur terre, mais la température de la Terre a commencé à baisser sensiblement.
On ignore précisément combien de temps a duré la période glaciaire sur Terre.
Mais il y a environ 300 millions d'années, soit environ 100 millions d'années après que les plantes ont commencé à coloniser sérieusement la Terre, la Terre s'est suffisamment refroidie pour faire disparaître la plupart de ses forêts tropicales.
Les plantes ont été contraintes de mourir de froid en échange de leur succès en matière de survie et de reproduction.
L'innovation et la prospérité, fruits de l'évolution, ont une fois de plus engendré une catastrophe environnementale comme tragique effet secondaire.
--- p.78~79
L'humanité se révèle également unique comparée à toute autre forme de vie ayant jamais existé.
Nous avons simplement fait ce que les pionniers qui ont changé le monde avant nous ont fait.
L'humanité a découvert de nouvelles façons d'extraire de l'énergie du carbone, et nous les utilisons à notre avantage.
D’après ce que nous comprenons jusqu’à présent, la question n’est pas de savoir si nous pouvons changer cette planète ou non.
La question est de savoir si nous pouvons utiliser les combustibles fossiles de cette manière sans que leurs conséquences négatives ne modifient le climat de la Terre.
--- p.104
Pour le dire sans détour, le problème avec l'azote est le suivant :
Les êtres humains et les cultures essentielles à la vie humaine ont tous deux besoin d'azote réactif pour fabriquer les protéines qui constituent leur organisme.
L'azote est un gaz abondant dans l'air, mais il est peu réactif.
En fait, pendant les 4 premiers milliards d'années d'existence de la Terre, seuls des organismes unicellulaires existaient, et l'un d'eux, les cyanobactéries, avait accès à l'azote inerte présent dans l'air.
Les organismes restants ont utilisé les cyanobactéries pour introduire de l'azote réactif dans la chaîne alimentaire.
Ce chapitre racontera comment les innovations humaines ont perturbé l'équilibre de la Terre, la transformant d'une planète où l'azote réactif était rare en une planète où il était abondant.
--- p.140
La société humaine moderne repose sur plusieurs piliers très différents.
Chaque pilier a ses propres forces et faiblesses, mais nous dépendons de tous simultanément.
Les combustibles fossiles à base de carbone, qui fournissent de l'énergie, sont limités mais remplaçables.
L'azote, qui nous fournit de la nourriture, est infini mais irremplaçable.
Qu’en est-il du troisième élément, le phosphore ? Malheureusement, le phosphore est une ressource limitée et irremplaçable.
Par conséquent, il est dangereux de s'appuyer sur un pilier sans aucune contre-mesure.
Mais nous ne pouvons faire autrement que de nous appuyer sur ce pilier, car il est inscrit dans la formule de la vie.
--- p.160
Mon domaine d'études, la biogéochimie, trouve ses racines dans l'agriculture.
Pour cultiver des plantes, les agriculteurs doivent comprendre leur biologie, connaître la température, l'ensoleillement, les précipitations et savoir quelles cultures poussent le mieux dans quel type de sol.
Ainsi, la « biologie », les « sciences de la Terre » et la « chimie » se sont rencontrées.
Les lecteurs qui sont arrivés jusqu'ici comprendront aisément que la biogéochimie est fondamentale pour résoudre les plus grands défis environnementaux auxquels l'humanité est confrontée.
Et cela s'applique tout autant au plus grand problème de tous : le changement climatique.
--- p.210
Notre dépendance au carbone comme source d'énergie pour maintenir notre mode de vie actuel est différente de la façon dont nos ancêtres, qui ont changé le monde, dépendaient du carbone.
Les cyanobactéries et les plantes ont modifié le cycle du carbone terrestre grâce à leur métabolisme interne.
L'être humain modifie le cycle du carbone en faisant fonctionner toutes ses activités grâce aux combustibles fossiles, c'est-à-dire par des processus métaboliques extérieurs à son corps.
Mais nos processus métaboliques externes ne sont pas nécessairement à base de carbone et n'émettent pas de gaz à effet de serre.
--- p.248
Voilà le point essentiel.
Lorsqu'un élément est rare, l'évolution sélectionne les caractéristiques qui permettent d'utiliser efficacement cet élément.
En revanche, les écosystèmes utilisent les ressources abondantes de manière moins efficace.
Les clés du succès résident dans la conservation et le recyclage, mais ces deux éléments ne fonctionnent que sur des matériaux de mauvaise qualité.
Partant de ce constat, examinons maintenant comment les humains utilisent ces mêmes éléments.
Encore une fois, avant que la rareté et les conséquences néfastes ne nous y contraignent, nous avons le temps de tirer des leçons de nos ancêtres qui ont changé le monde et de créer des opportunités pour modifier notre comportement en nous basant sur ces enseignements.
Il s’agit de l’hydrogène (H), de l’oxygène (O), du carbone (C), de l’azote (N) et du phosphore (P).
J'appelle ces éléments la « Formule de la Vie : HOCNP ».
Tous les organismes, grands ou petits, recherchent et rassemblent inlassablement et avec persévérance ces éléments.
Les organismes qui réussissent ici survivent.
Les organismes qui en sont incapables ne peuvent survivre.
À mesure que les processus évolutifs évoluent, de nouveaux organismes émergent qui exploitent ces éléments de manière plus ingénieuse et efficace, préparant ainsi le terrain pour que ces organismes transforment le monde.
--- p.10
À cause de cette éducation décousue, je n'ai jamais vraiment compris ce que signifiait vivre sur une « planète vivante ».
Bien sûr, cela signifie tout simplement qu'il y a de la vie sur Terre.
Mais plus important encore, cela implique que la Terre est une planète formée par la vie elle-même, et plus précisément par des organismes qui influencent le flux des éléments dans la formule de la vie.
Après avoir lu ce livre, j'espère que les lecteurs comprendront les changements qu'a subis la Terre par le passé en observant les changements rapides et multiformes que les humains ont engendrés sur Terre à notre époque, à travers le prisme de ces cinq éléments.
Plus important encore, j'espère que cette façon d'envisager le monde nous aidera à progresser vers un avenir plus durable.
--- p.18~19
Nous pouvons tirer un enseignement supplémentaire de la grande oxydation provoquée par Nam Se-gyun.
Si un organisme parvient à évoluer de manière à modifier le flux d'un ou deux éléments seulement de la formule de la vie, il peut surpasser les autres et prospérer.
Comme ces éléments sont étroitement liés au climat, les changements dans leur flux peuvent changer le monde.
En fait, il n'est pas exagéré de dire que le flux de ces éléments entre les organismes et leur environnement, le cycle biogéochimique, est le battement de cœur chimique de la Terre.
--- p.51
Cependant, à mesure que l'évolution des plantes absorbait suffisamment de CO2 de l'air, l'effet de serre a fini par s'affaiblir.
À une époque où la Terre entière connaissait un climat tropical, les forêts se sont développées et densifiées rapidement sur terre, mais la température de la Terre a commencé à baisser sensiblement.
On ignore précisément combien de temps a duré la période glaciaire sur Terre.
Mais il y a environ 300 millions d'années, soit environ 100 millions d'années après que les plantes ont commencé à coloniser sérieusement la Terre, la Terre s'est suffisamment refroidie pour faire disparaître la plupart de ses forêts tropicales.
Les plantes ont été contraintes de mourir de froid en échange de leur succès en matière de survie et de reproduction.
L'innovation et la prospérité, fruits de l'évolution, ont une fois de plus engendré une catastrophe environnementale comme tragique effet secondaire.
--- p.78~79
L'humanité se révèle également unique comparée à toute autre forme de vie ayant jamais existé.
Nous avons simplement fait ce que les pionniers qui ont changé le monde avant nous ont fait.
L'humanité a découvert de nouvelles façons d'extraire de l'énergie du carbone, et nous les utilisons à notre avantage.
D’après ce que nous comprenons jusqu’à présent, la question n’est pas de savoir si nous pouvons changer cette planète ou non.
La question est de savoir si nous pouvons utiliser les combustibles fossiles de cette manière sans que leurs conséquences négatives ne modifient le climat de la Terre.
--- p.104
Pour le dire sans détour, le problème avec l'azote est le suivant :
Les êtres humains et les cultures essentielles à la vie humaine ont tous deux besoin d'azote réactif pour fabriquer les protéines qui constituent leur organisme.
L'azote est un gaz abondant dans l'air, mais il est peu réactif.
En fait, pendant les 4 premiers milliards d'années d'existence de la Terre, seuls des organismes unicellulaires existaient, et l'un d'eux, les cyanobactéries, avait accès à l'azote inerte présent dans l'air.
Les organismes restants ont utilisé les cyanobactéries pour introduire de l'azote réactif dans la chaîne alimentaire.
Ce chapitre racontera comment les innovations humaines ont perturbé l'équilibre de la Terre, la transformant d'une planète où l'azote réactif était rare en une planète où il était abondant.
--- p.140
La société humaine moderne repose sur plusieurs piliers très différents.
Chaque pilier a ses propres forces et faiblesses, mais nous dépendons de tous simultanément.
Les combustibles fossiles à base de carbone, qui fournissent de l'énergie, sont limités mais remplaçables.
L'azote, qui nous fournit de la nourriture, est infini mais irremplaçable.
Qu’en est-il du troisième élément, le phosphore ? Malheureusement, le phosphore est une ressource limitée et irremplaçable.
Par conséquent, il est dangereux de s'appuyer sur un pilier sans aucune contre-mesure.
Mais nous ne pouvons faire autrement que de nous appuyer sur ce pilier, car il est inscrit dans la formule de la vie.
--- p.160
Mon domaine d'études, la biogéochimie, trouve ses racines dans l'agriculture.
Pour cultiver des plantes, les agriculteurs doivent comprendre leur biologie, connaître la température, l'ensoleillement, les précipitations et savoir quelles cultures poussent le mieux dans quel type de sol.
Ainsi, la « biologie », les « sciences de la Terre » et la « chimie » se sont rencontrées.
Les lecteurs qui sont arrivés jusqu'ici comprendront aisément que la biogéochimie est fondamentale pour résoudre les plus grands défis environnementaux auxquels l'humanité est confrontée.
Et cela s'applique tout autant au plus grand problème de tous : le changement climatique.
--- p.210
Notre dépendance au carbone comme source d'énergie pour maintenir notre mode de vie actuel est différente de la façon dont nos ancêtres, qui ont changé le monde, dépendaient du carbone.
Les cyanobactéries et les plantes ont modifié le cycle du carbone terrestre grâce à leur métabolisme interne.
L'être humain modifie le cycle du carbone en faisant fonctionner toutes ses activités grâce aux combustibles fossiles, c'est-à-dire par des processus métaboliques extérieurs à son corps.
Mais nos processus métaboliques externes ne sont pas nécessairement à base de carbone et n'émettent pas de gaz à effet de serre.
--- p.248
Voilà le point essentiel.
Lorsqu'un élément est rare, l'évolution sélectionne les caractéristiques qui permettent d'utiliser efficacement cet élément.
En revanche, les écosystèmes utilisent les ressources abondantes de manière moins efficace.
Les clés du succès résident dans la conservation et le recyclage, mais ces deux éléments ne fonctionnent que sur des matériaux de mauvaise qualité.
Partant de ce constat, examinons maintenant comment les humains utilisent ces mêmes éléments.
Encore une fois, avant que la rareté et les conséquences néfastes ne nous y contraignent, nous avons le temps de tirer des leçons de nos ancêtres qui ont changé le monde et de créer des opportunités pour modifier notre comportement en nous basant sur ces enseignements.
--- p.259
Avis de l'éditeur
Trois formes de vie et cinq éléments qui ont changé la Terre
L'histoire de la vie sur Terre, longue de 4 milliards d'années, est un drame de changement et d'innovation continus.
Et au centre de ce drame se trouvent cinq éléments : l'hydrogène (H), l'oxygène (O), le carbone (C), l'azote (N) et le phosphore (P).
L'hydrogène, associé à l'oxygène, forme l'eau et est un composant essentiel de presque toutes les molécules organiques.
L'oxygène est également un composant de l'eau et est essentiel à la respiration, condition vitale.
Le carbone est le « squelette » des biomolécules, utilisé pour former diverses structures moléculaires.
L'azote est un composant essentiel des protéines (acides aminés) et de l'ADN.
Le phosphore est un composant de l'ATP, un transporteur d'énergie, et des membranes cellulaires.
La façon dont nous protégeons ces éléments, qui constituent 99 % des cellules de tous les organismes vivants, détermine la survie et la prospérité de ces organismes.
Au cours de la longue histoire de la Terre, trois types de vie ont connu un succès remarquable dans cette entreprise.
Les bactéries, les plantes terrestres et nous, les humains.
Ces trois protagonistes ne sont pas seulement devenus des vainqueurs de l'évolution en réalisant des innovations remarquables dans l'utilisation des éléments, mais sont également devenus des « acteurs du changement mondial » qui ont transformé l'environnement terrestre lui-même.
Ce livre retrace comment la vie a utilisé cinq éléments clés pour prospérer et impulser le changement global.
Que pouvons-nous en tirer alors que nous opérons une nouvelle transformation sur Terre ?
Les grandes innovations et les catastrophes inattendues de la vie
Le premier à avoir changé le monde fut Nam Se-gyun.
Les bactéries ont pu prospérer énormément en développant une méthode de photosynthèse, qui utilise l'énergie solaire pour capter le carbone de l'eau de mer afin de créer des nutriments, et en fixant l'azote de l'atmosphère.
Les cyanobactéries ont libéré d'énormes quantités d'oxygène comme sous-produit de la photosynthèse, transformant la Terre, qui était jusque-là presque pauvre en oxygène, en une planète riche en oxygène.
Ce « Grand Événement d'Oxydation » a préparé le terrain pour l'émergence des formes de vie multicellulaires, y compris les humains, mais paradoxalement, il a constitué une énorme catastrophe environnementale pour les formes de vie anaérobies qui représentaient la majorité de la vie sur Terre à cette époque.
La plupart des espèces incapables de survivre dans des environnements riches en oxygène ont disparu, et aujourd'hui elles ne survivent que dans des environnements limités tels que les sources hydrothermales des grands fonds marins.
Le deuxième élément qui a changé le monde, ce sont les plantes terrestres.
L'océan est plein d'eau (oxygène et hydrogène), et le carbone et l'azote peuvent être obtenus par photosynthèse et fixation de l'azote.
Mais le phosphore était très rare dans la mer.
Le phosphore étant contenu dans les roches, il fallait, pour l'obtenir, se rendre sur la terre ferme et accéder à ces roches.
Environ 2 milliards d'années après les cyanobactéries, les plantes terrestres ont fait de même.
Les plantes ont développé la capacité d'utiliser leurs racines pour extraire le phosphore essentiel des roches et pour puiser l'eau.
À mesure que les plantes se sont répandues sur le globe, la Terre est devenue une planète véritablement verte.
Mais la croissance explosive des plantes a également engendré des catastrophes environnementales.
En absorbant de grandes quantités de dioxyde de carbone de l'air pour la photosynthèse, l'effet de serre qui maintenait la Terre au chaud s'est affaibli, et la Terre a commencé à se refroidir progressivement.
Environ 100 millions d'années plus tard, la Terre s'était suffisamment refroidie pour entraîner la disparition de la plupart des forêts tropicales.
Le troisième, c'est nous, les humains.
Depuis que l'humanité a découvert comment utiliser l'énergie carbonée, elle rejette du carbone dans l'atmosphère à un rythme effréné.
Les plantes ont réduit les niveaux de dioxyde de carbone de 36 ppm par million d'années, tandis que les humains ont augmenté ces niveaux de 280 ppm à 416 ppm (en juin 2020) en seulement 200 ans, et continuent de les augmenter de 4 ppm par an.
La température moyenne mondiale a augmenté de 1,1 degré Celsius en 100 ans et pourrait atteindre 3,8 degrés Celsius d'ici la fin du XXIe siècle.
Le schéma de l'innovation dans l'utilisation des éléments qui se transforme en catastrophe environnementale se répète.
Le succès de l'humanité et le cycle élémentaire brisé
L'humanité a également obtenu des succès sans précédent dans l'obtention d'eau (oxygène et hydrogène), d'azote et de phosphore, et là aussi, des effets secondaires similaires se produisent.
Jusqu'au XXe siècle, seules les bactéries comme les cyanobactéries pouvaient fixer et utiliser l'azote présent dans l'atmosphère.
Au début du XXe siècle, Fritz Haber inventa la fixation de l'azote, permettant à l'homme de produire des engrais azotés à volonté, ce qui entraîna une augmentation spectaculaire de la production alimentaire.
Mais aujourd'hui, nous utilisons les engrais azotés à outrance, autant que possible.
Sur les engrais azotés épandus sur les terres agricoles, seuls 13 % environ se transforment en nutriments et atteignent l'homme, le reste se déversant dans les rivières, les océans et l'atmosphère, provoquant de la pollution.
Le phosphore est un élément plus précieux que l'azote dans la nature.
Les plantes ont donc développé des moyens d'utiliser le phosphore sans en gaspiller.
Le phosphore était si précieux pour les humains qu'on l'appelait « l'or blanc », et les os d'animaux ainsi que les excréments sédimentaires des oiseaux marins étaient les seuls moyens d'obtenir de fortes concentrations de phosphore.
La production a désormais augmenté de manière significative, le minerai de phosphore étant extrait des mines d'Afrique de l'Ouest.
Il n'en demeure pas moins que le phosphore, contrairement aux combustibles fossiles, est une ressource limitée qui ne peut être remplacée et qui ne peut être produite artificiellement comme les engrais azotés.
Avant que les mines de phosphore ne soient épuisées, nous devons apprendre à utiliser le phosphore aussi efficacement que les plantes.
Nous devons également être plus efficaces dans notre utilisation de l'eau.
L'humanité utilise environ 4 billions de mètres cubes d'eau par an.
Cela suffit à recouvrir l'ensemble des États-Unis d'environ 50 centimètres, et la majeure partie est utilisée à des fins agricoles.
Même dans les régions arides, d'énormes quantités d'eau sont pompées du sous-sol pour soutenir l'agriculture, et par conséquent, le niveau des nappes phréatiques baisse chaque année.
Le changement climatique, qui va s'accélérer à l'avenir, est un problème qu'il ne faut pas négliger car il rendra l'approvisionnement en eau plus difficile.
D'autres avenirs sont possibles.
Ni les bactéries ni les plantes terrestres n'ont échappé aux catastrophes engendrées par leur propre succès.
Cependant, l'auteur affirme que les humains possèdent deux avantages particuliers par rapport aux deux êtres précédents.
Premièrement, nous avons la capacité de tirer des leçons du passé et de prédire l'avenir.
Deuxièmement, et plus important encore, les problèmes environnementaux auxquels nous sommes confrontés ne proviennent pas du métabolisme interne, essentiel à la survie, comme chez les bactéries ou les plantes, mais plutôt de la consommation d'énergie externe facilement remplaçable (principalement la combustion de combustibles fossiles).
Les bactéries devaient libérer de l'oxygène pour survivre, et les plantes n'avaient d'autre choix que d'absorber du dioxyde de carbone.
Mais pas l'humanité.
Nous pouvons obtenir l'énergie dont nous avons besoin sans émettre de dioxyde de carbone.
Nous pouvons transformer la manière linéaire dont l'humanité utilise les éléments en une manière circulaire.
« Elemental » présente une vision de l'avenir de l'humanité à l'heure actuelle.
Si nous parvenons à rompre le cycle de consommation d'énergie et d'émissions de carbone et à restructurer le cycle des éléments de manière durable, nous pourrons continuer à prospérer sans répéter des schémas tragiques.
Le chemin ne sera peut-être pas facile, mais c'est un chemin d'espoir que nos ancêtres n'ont pas pu choisir.
Si nous pouvons anticiper l'avenir et modifier notre comportement, nous pouvons nous diriger vers un avenir différent.
Ce livre constituera un guide opportun sur ce chemin.
L'histoire de la vie sur Terre, longue de 4 milliards d'années, est un drame de changement et d'innovation continus.
Et au centre de ce drame se trouvent cinq éléments : l'hydrogène (H), l'oxygène (O), le carbone (C), l'azote (N) et le phosphore (P).
L'hydrogène, associé à l'oxygène, forme l'eau et est un composant essentiel de presque toutes les molécules organiques.
L'oxygène est également un composant de l'eau et est essentiel à la respiration, condition vitale.
Le carbone est le « squelette » des biomolécules, utilisé pour former diverses structures moléculaires.
L'azote est un composant essentiel des protéines (acides aminés) et de l'ADN.
Le phosphore est un composant de l'ATP, un transporteur d'énergie, et des membranes cellulaires.
La façon dont nous protégeons ces éléments, qui constituent 99 % des cellules de tous les organismes vivants, détermine la survie et la prospérité de ces organismes.
Au cours de la longue histoire de la Terre, trois types de vie ont connu un succès remarquable dans cette entreprise.
Les bactéries, les plantes terrestres et nous, les humains.
Ces trois protagonistes ne sont pas seulement devenus des vainqueurs de l'évolution en réalisant des innovations remarquables dans l'utilisation des éléments, mais sont également devenus des « acteurs du changement mondial » qui ont transformé l'environnement terrestre lui-même.
Ce livre retrace comment la vie a utilisé cinq éléments clés pour prospérer et impulser le changement global.
Que pouvons-nous en tirer alors que nous opérons une nouvelle transformation sur Terre ?
Les grandes innovations et les catastrophes inattendues de la vie
Le premier à avoir changé le monde fut Nam Se-gyun.
Les bactéries ont pu prospérer énormément en développant une méthode de photosynthèse, qui utilise l'énergie solaire pour capter le carbone de l'eau de mer afin de créer des nutriments, et en fixant l'azote de l'atmosphère.
Les cyanobactéries ont libéré d'énormes quantités d'oxygène comme sous-produit de la photosynthèse, transformant la Terre, qui était jusque-là presque pauvre en oxygène, en une planète riche en oxygène.
Ce « Grand Événement d'Oxydation » a préparé le terrain pour l'émergence des formes de vie multicellulaires, y compris les humains, mais paradoxalement, il a constitué une énorme catastrophe environnementale pour les formes de vie anaérobies qui représentaient la majorité de la vie sur Terre à cette époque.
La plupart des espèces incapables de survivre dans des environnements riches en oxygène ont disparu, et aujourd'hui elles ne survivent que dans des environnements limités tels que les sources hydrothermales des grands fonds marins.
Le deuxième élément qui a changé le monde, ce sont les plantes terrestres.
L'océan est plein d'eau (oxygène et hydrogène), et le carbone et l'azote peuvent être obtenus par photosynthèse et fixation de l'azote.
Mais le phosphore était très rare dans la mer.
Le phosphore étant contenu dans les roches, il fallait, pour l'obtenir, se rendre sur la terre ferme et accéder à ces roches.
Environ 2 milliards d'années après les cyanobactéries, les plantes terrestres ont fait de même.
Les plantes ont développé la capacité d'utiliser leurs racines pour extraire le phosphore essentiel des roches et pour puiser l'eau.
À mesure que les plantes se sont répandues sur le globe, la Terre est devenue une planète véritablement verte.
Mais la croissance explosive des plantes a également engendré des catastrophes environnementales.
En absorbant de grandes quantités de dioxyde de carbone de l'air pour la photosynthèse, l'effet de serre qui maintenait la Terre au chaud s'est affaibli, et la Terre a commencé à se refroidir progressivement.
Environ 100 millions d'années plus tard, la Terre s'était suffisamment refroidie pour entraîner la disparition de la plupart des forêts tropicales.
Le troisième, c'est nous, les humains.
Depuis que l'humanité a découvert comment utiliser l'énergie carbonée, elle rejette du carbone dans l'atmosphère à un rythme effréné.
Les plantes ont réduit les niveaux de dioxyde de carbone de 36 ppm par million d'années, tandis que les humains ont augmenté ces niveaux de 280 ppm à 416 ppm (en juin 2020) en seulement 200 ans, et continuent de les augmenter de 4 ppm par an.
La température moyenne mondiale a augmenté de 1,1 degré Celsius en 100 ans et pourrait atteindre 3,8 degrés Celsius d'ici la fin du XXIe siècle.
Le schéma de l'innovation dans l'utilisation des éléments qui se transforme en catastrophe environnementale se répète.
Le succès de l'humanité et le cycle élémentaire brisé
L'humanité a également obtenu des succès sans précédent dans l'obtention d'eau (oxygène et hydrogène), d'azote et de phosphore, et là aussi, des effets secondaires similaires se produisent.
Jusqu'au XXe siècle, seules les bactéries comme les cyanobactéries pouvaient fixer et utiliser l'azote présent dans l'atmosphère.
Au début du XXe siècle, Fritz Haber inventa la fixation de l'azote, permettant à l'homme de produire des engrais azotés à volonté, ce qui entraîna une augmentation spectaculaire de la production alimentaire.
Mais aujourd'hui, nous utilisons les engrais azotés à outrance, autant que possible.
Sur les engrais azotés épandus sur les terres agricoles, seuls 13 % environ se transforment en nutriments et atteignent l'homme, le reste se déversant dans les rivières, les océans et l'atmosphère, provoquant de la pollution.
Le phosphore est un élément plus précieux que l'azote dans la nature.
Les plantes ont donc développé des moyens d'utiliser le phosphore sans en gaspiller.
Le phosphore était si précieux pour les humains qu'on l'appelait « l'or blanc », et les os d'animaux ainsi que les excréments sédimentaires des oiseaux marins étaient les seuls moyens d'obtenir de fortes concentrations de phosphore.
La production a désormais augmenté de manière significative, le minerai de phosphore étant extrait des mines d'Afrique de l'Ouest.
Il n'en demeure pas moins que le phosphore, contrairement aux combustibles fossiles, est une ressource limitée qui ne peut être remplacée et qui ne peut être produite artificiellement comme les engrais azotés.
Avant que les mines de phosphore ne soient épuisées, nous devons apprendre à utiliser le phosphore aussi efficacement que les plantes.
Nous devons également être plus efficaces dans notre utilisation de l'eau.
L'humanité utilise environ 4 billions de mètres cubes d'eau par an.
Cela suffit à recouvrir l'ensemble des États-Unis d'environ 50 centimètres, et la majeure partie est utilisée à des fins agricoles.
Même dans les régions arides, d'énormes quantités d'eau sont pompées du sous-sol pour soutenir l'agriculture, et par conséquent, le niveau des nappes phréatiques baisse chaque année.
Le changement climatique, qui va s'accélérer à l'avenir, est un problème qu'il ne faut pas négliger car il rendra l'approvisionnement en eau plus difficile.
D'autres avenirs sont possibles.
Ni les bactéries ni les plantes terrestres n'ont échappé aux catastrophes engendrées par leur propre succès.
Cependant, l'auteur affirme que les humains possèdent deux avantages particuliers par rapport aux deux êtres précédents.
Premièrement, nous avons la capacité de tirer des leçons du passé et de prédire l'avenir.
Deuxièmement, et plus important encore, les problèmes environnementaux auxquels nous sommes confrontés ne proviennent pas du métabolisme interne, essentiel à la survie, comme chez les bactéries ou les plantes, mais plutôt de la consommation d'énergie externe facilement remplaçable (principalement la combustion de combustibles fossiles).
Les bactéries devaient libérer de l'oxygène pour survivre, et les plantes n'avaient d'autre choix que d'absorber du dioxyde de carbone.
Mais pas l'humanité.
Nous pouvons obtenir l'énergie dont nous avons besoin sans émettre de dioxyde de carbone.
Nous pouvons transformer la manière linéaire dont l'humanité utilise les éléments en une manière circulaire.
« Elemental » présente une vision de l'avenir de l'humanité à l'heure actuelle.
Si nous parvenons à rompre le cycle de consommation d'énergie et d'émissions de carbone et à restructurer le cycle des éléments de manière durable, nous pourrons continuer à prospérer sans répéter des schémas tragiques.
Le chemin ne sera peut-être pas facile, mais c'est un chemin d'espoir que nos ancêtres n'ont pas pu choisir.
Si nous pouvons anticiper l'avenir et modifier notre comportement, nous pouvons nous diriger vers un avenir différent.
Ce livre constituera un guide opportun sur ce chemin.
SPÉCIFICATIONS DES PRODUITS
- Date d'émission : 21 novembre 2025
Nombre de pages, poids, dimensions : 296 pages | 388 g | 140 × 210 × 18 mm
- ISBN13 : 9791192953663
- ISBN10 : 1192953665
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