BIODIVERSITE / Qu’est-ce que la biomasse et comment a-t-elle évolué avec l’Anthropocène ?

La biomasse désigne la masse totale de matière organique produite par les êtres vivants, qu’ils soient animaux, végétaux, fongiques ou microbiens, généralement exprimée en tonnes de carbone par unité de surface (ex. : tC/ha) ou en poids sec. Elle inclut aussi bien les tissus vivants (feuilles, bois, muscles) que les déchets organiques (litières, excréments, cadavres), et se distingue de la productivité primaire (flux de matière produite par unité de temps) en ce qu’elle représente un stock à un instant donné. La biomasse est un compartiment clé des cycles biogéochimiques, notamment celui du carbone, car elle stocke temporairement ce dernier avant qu’il ne soit libéré par la respiration, la décomposition ou la combustion. On la classe en plusieurs catégories avec :

• la biomasse végétale (phytobiomasse), dominante à l’échelle planétaire (80 % de la biomasse totale), incluant les forêts, les prairies et les cultures.
• la biomasse animale (zoobiomasse), bien moins abondante (seulement ~2 % de la biomasse terrestre), mais cruciale pour les réseaux trophiques.
• la biomasse microbienne, composée des bactéries et champignons des sols et océans, souvent sous-estimée bien qu’elle joue un rôle majeur dans la décomposition et la fertilité des sols.
• la biomasse marine, composée du phytoplancton (responsable de 50 % de la photosynthèse mondiale), du zooplancton, des poissons et autres mammifères marins.

La biomasse représente l’ensemble de la matière organique vivante ou récemment morte présente sur Terre, qu’elle soit d’origine végétale, animale, fongique ou microbienne, et elle s’exprime généralement en tonnes de carbone ou en poids sec par unité de surface. Ce terme ne se limite pas aux organismes visibles comme les arbres ou les animaux, mais inclut aussi les micro-organismes des sols, les algues océaniques et même les déchets organiques en cours de décomposition. La biomasse joue un rôle central dans les cycles biogéochimiques, notamment celui du carbone, car elle agit comme un réservoir temporaire qui stocke cet élément avant qu’il ne soit libéré dans l’atmosphère par la respiration, la décomposition ou les feux. Elle se divise en plusieurs catégories fonctionnelles : la phytobiomasse, qui domine largement avec environ 80 % de la biomasse terrestre grâce aux forêts et aux plantes ; la zoobiomasse, bien moins abondante mais essentielle pour les chaînes alimentaires ; la biomasse microbienne, souvent sous-estimée bien qu’elle soit cruciale pour la fertilité des sols et les cycles des nutriments ; et enfin la biomasse marine, où le phytoplancton, bien que minuscule, produit près de la moitié de l’oxygène que nous respirons. Avant l’ère industrielle, cette biomasse était principalement concentrée dans les écosystèmes naturels, avec des forêts couvrant de vastes étendues, des prairies abritant une mégafaune diversifiée et des océans peuplés de poissons et de mammifères marins en quantités bien supérieures à aujourd’hui.

La répartition de la biomasse terrestre avant l’Anthropocène, c'est-à-dire avant l’ère industrielle qui débute vers 1790, était partagée entre les forêts tropicales, tempérées et boréales, qui représentaient environ 90 % de la biomasse végétale soit environ 1 200 gigatonnes de carbone (GtC), entre les herbacées des savanes et des prairies et les tourbières, stockant respectivement pluq ou moins 50 GtC et 600 GtC - notons que ces dernières, bien que couvrant 3 % des terres, séquestraient un tiers du carbone des sols -, entre la faune sauvage avec les grands herbivores, comme les bisons d’Amérique ou les éléphants d’Afrique) et leurs prédateurs représentaient une biomasse 10 fois supérieure à celle des humains (qui ne pesaient alors que ~0,01 GtC) et entre la biomasse des océans où le phytoplancton, bien que minuscule, produisait ~50 GtC/an via la photosynthèse, tandis que les poissons et mammifères marins (baleines, thons) constituaient une biomasse totale de ~1 GtC.

Depuis le XIXe siècle, les activités humaines ont radicalement transformé la répartition et la quantité de biomasse sur Terre, avec quatre tendances majeures dont 1°) le déclin de la biomasse sauvage due à une déforestation massive : en effet depuis 1800, ~50 % des forêts tempérées et ~20 % des forêts tropicales ont été détruites (remplacées par des cultures ou des pâturages) et par ailleurs la biomasse végétale totale a chuté de ~30 %, passant de ~1 200 GtC à ~850 GtC aujourd’hui : ainsi l’Amazonie a perdu ~20 % de sa couverture forestière depuis 1970, libérant des milliards de tonnes de CO₂ ; 2°) l'effondrement de la faune : notamment avec la mégafaune dont 60 % des grands mammifères (éléphants, rhinocéros, tigres) ont disparu depuis 1970 selon le rapport Planète Vivante du WWF), avec les poissons marins : La biomasse des prédateurs supérieurs (requins, thons) a chuté de ~70 % depuis 1950 à cause de la surpêche ; mais aussi avec les insectes : Leur biomasse a diminué de ~2,5 % par an depuis 30 ans ("insectageddon"), menaçant la pollinisation ; et enfin avec lesa microbiomes appauvris : L’usage d’engrais et de pesticides a réduit la diversité microbienne des sols de ~30 %, affectant leur fertilité.

La biomasse domestique a explosé. La biomasse humaine est passée d’environ 0,01 GtC en 1800 à ~0,06 GtC aujourd’hui (soit huit fois plus) malgré une taille corporelle stable, tandis que le bétail — agneaux, veaux, vaches, porcs, cochons et poulets — atteint ~0,1 GtC, représentant près de 60 % de la biomasse des mammifères terrestres, contre seulement ~4 % pour la faune sauvage. Chiffre marquant: les poulets domestiques (Gallus gallus) sont désormais trois fois plus nombreux que l’ensemble des oiseaux sauvages. Côté végétal, les cultures (maïs, blé, soja) totalisent ~10 GtC, soit ~1 % de la biomasse végétale mondiale, mais elles occupent ~40 % des terres habitables; les monocultures, comme l’huile de palme en Indonésie, ont supplanté des écosystèmes riches en biodiversité, réduisant la résilience écologique.

Cette expansion perturbe profondément les cycles du carbone. Depuis 1850, déforestation et agriculture ont relâché ~200 GtC dans l’atmosphère, soit ~30 % des émissions historiques; les tourbières drainées, qui ne couvrent que ~3 % des terres, génèrent à elles seules ~5 % des émissions mondiales de CO₂. La séquestration naturelle s’en trouve altérée: les océans, qui absorbaient ~30 % du CO₂ anthropique, voient cette capacité diminuer sous l’effet du réchauffement (stratification) et de l’acidification qui affecte le phytoplancton; les forêts secondaires stockent moins de carbone que les forêts primaires et leur potentiel est limité par la hausse des incendies et des sécheresses.

La biomasse urbaine, qui comprend parcs et arbres d’alignement, est génétiquement appauvrie, car ce sont souvent des clones d’espèces ornementales et demeure fonctionnellement limitée, tandis que l’artificialisation des sols avec le béton de construction et l'asphalte des routes a fait disparaître ~70 % de la biomasse microbienne locale. Les espèces invasives, telles que le miconia à Tahiti ou le python birman en Floride, se multiplient au détriment des espèces natives et reconfigurent la distribution de la biomasse; en Bretagne, les algues vertes (Ulva), favorisées par les rejets agricoles, atteignent des biomasses locales record pouvant aller jusqu’à ~1 000 t/français/an.

Chiffres clés de l’Anthropocène

L’Anthropocène, cette époque géologique marquée par l’influence dominante de l’humanité, a profondément transformé la répartition et la nature de la biomasse sur Terre, avec des conséquences dramatiques pour les équilibres écologiques. Depuis le XIXe siècle, la déforestation massive a réduit la biomasse végétale de près de 30 %, passant d’environ 1 200 gigatonnes de carbone à moins de 900 aujourd’hui, tandis que les forêts primaires, autrefois omniprésentes, ont cédé la place à des monocultures agricoles ou à des zones urbaines stériles. Parallèlement, la faune sauvage a subi un effondrement sans précédent : les grands mammifères, comme les éléphants ou les tigres, ont vu leurs populations chuter de plus de 60 % depuis les années 1970, et la biomasse des poissons marins a diminué de 70 % en raison de la surpêche industrielle. À l’inverse, la biomasse domestique a explosé, avec une population humaine multipliée par huit et un cheptel animal, notamment les vaches et les poulets, qui représente désormais la majorité de la biomasse des mammifères et des oiseaux sur Terre. Cette inversion radicale – où les espèces domestiquées surpassent largement les espèces sauvages – illustre l’ampleur de la pression humaine sur les écosystèmes. Les sols, autrefois riches en matière organique et en micro-organismes, se sont appauvris sous l’effet des pratiques agricoles intensives, tandis que les océans, bien que couvrant 70 % de la planète, voient leur productivité déclinée en raison du réchauffement, de l’acidification et de la pollution.                  

(Source : Bar-On et al., 2018, PNAS)

Conséquences et défis futurs

Les déséquilibres écologiques menacent la Terre à cause de la trop grande simplification des écosystèmes (moins d’espèces, moins de fonctions) les rend plus vulnérables aux chocs que sont les épidémies ou les sécheresses) qui'il faut mettre en parallèle avec la domination des espèces domestiques, comme vaches et poulets, sur les espèces férales et sauvages ce qui réduit la capacité d’adaptation des systèmes naturels. Les deux grandes rétroactions climatiques sont la perte de biomasse forestière amplifie le changement climatique (moins de puits de carbone) et le dégel du permafrost pourrait libérer ~1 500 GtC d’ici 2100, aggravant le réchauffement. Les solutions pour inverser la tendance sont simples. 1°) la restauration écologique, 2°) l'agroécologie et les autres pratiques régénératives comme l'agroforesterie et la rotation des cultures, 3°) la protection des océans 4°) la réduction de la consommation de viande. Si on explicite, des projets comme la Grande Muraille Verte en Afrique ou le rewilding en Europe visent à reconstruire la biomasse sauvage. Au niveau de l'agroécologie, les pratiques régénératives quant à elles peuvent augmenter la biomasse des sols de 30 %.  Quant aux océans, on peut créer des zones marines protégées permet la récupération des stocks de poissons.  : diminuer l’élevage industriel permettrait de libérer des terres en vue de la revégétalisation.

L’Anthropocène a marqué un basculement historique car auparavant, la biomasse était dominée par des écosystèmes sauvages (forêts, océans, prairies), avec une faune diversifiée et des cycles du carbone équilibrés, alors qu'aujourd’hui, la biomasse est contrôlée par l’humain puisque 70 % des oiseaux sont des poulets, 60 % des mammifères sont du bétail), avec des stocks de carbone en déclin et des services écosystémiques affaiblis. Le paradoxe : Alors que la biomasse totale (végétale + animale) a légèrement diminué (~10 %), sa composition a été bouleversée, au détriment de la biodiversité fonctionnelle et de la résilience planétaire. La question centrale est désormais : comment rééquilibrer cette biomasse pour éviter un effondrement systémique ?

Les conséquences de ces bouleversements sont multiples et souvent synergiques, affectant à la fois le climat, la biodiversité et les sociétés humaines. La réduction de la biomasse végétale, en particulier des forêts, a contribué à l’augmentation des concentrations de CO₂ dans l’atmosphère, amplifiant le changement climatique, tandis que la disparition des espèces clés, comme les prédateurs ou les pollinisateurs, a fragilisé les écosystèmes et réduit leur capacité à fournir des services essentiels, tels que la régulation des maladies ou la purification de l’eau. Les sols, appauvris en carbone et en micro-organismes, deviennent moins fertiles et plus vulnérables à l’érosion, menaçant la sécurité alimentaire. Dans le même temps, les océans, qui absorbaient autrefois une partie importante des émissions humaines, voient leur rôle de puits de carbone diminuer, tandis que les zones mortes, privées d’oxygène en raison des rejets d’engrais, se multiplient. Face à ces défis, des solutions émergent, comme la restauration écologique des forêts et des tourbières, l’agroécologie visant à régénérer les sols, ou encore la protection accrue des zones marines, mais leur mise en œuvre se heurte souvent à des intérêts économiques à court terme et à une inertie politique. L’enjeu est désormais de rééquilibrer la biomasse planétaire en faveur des écosystèmes naturels, non seulement pour préserver la biodiversité, mais aussi pour stabiliser le climat et assurer la survie des sociétés humaines à long terme.