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La photosynthèse appliquée à l'agriculture

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Objectif(s)

Comment l’Homme va-t-il tirer profit de la photosynthèse pour satisfaire ses besoins alimentaires sans mettre en péril les écosystèmes ?

La photosynthèse joue un rôle fondamental à la surface de la planète, puisqu’elle permet de faire entrer de la matière minérale et de l’énergie dans la biosphère. Elle conduit à la production des molécules organiques qui vont servir aux êtres vivants : d’une part à constituer leur propre matière et d’autre part à stocker de l’énergie chimique indispensable à leur métabolisme.

Depuis 10 000 ans, l’Homme cultive des végétaux chlorophylliens dont il utilise la matière organique pour se nourrir et nourrir son bétail. La Terre compte 8 milliards d’êtres humains à nourrir. Elle en comptera 9 milliards en 2050.

Pour produire de la biomasse, les végétaux chlorophylliens ont besoin d’eau et d’un sol fertile (riche en sels minéraux).

Ces deux ressources ne sont pas équitablement réparties à la surface de la Terre et sont limitées.

1. L'eau une ressource indispensable pour l'agriculture

Pour se nourrir, l’Homme :

- cultive des céréales : du manioc et du mil en Afrique, du blé en Europe et Amérique du Nord, du maïs en Amérique du Sud, du riz en Asie, …

- élève du bétail : pour la viande, le lait … (en Amérique du Nord, Europe, Australie)

Il faut 4 500L d’eau pour produire 500g de viande de bœuf, 1 500L d’eau pour produire un kilogramme de blé et 4 500L pour un kilogramme de riz.

Les ressources en eau sont inégalement réparties à la surface de la Terre. Elles se présentent sous la forme de stocks d’eaux douces dont le renouvellement lent dépend directement des précipitations. Ces dernières sont très faibles dans certaines régions d’Afrique ou d’Amérique du Sud.
Par contre, elles vont être abondantes dans les régions tropicales. Ainsi, dans certains pays, l’Homme va prélever plus de 50% de ses ressources en eau disponible, voire même 100%. C’est le cas notamment des pays du nord de l’Afrique et de l’Arabie Saoudite qui ont quasiment épuisés leurs stocks d’eaux douces.

De plus, dans les régions où l’eau n’est pas suffisamment abondante, les hommes doivent développer des techniques d’irrigation. Lorsqu’elle est réalisée par aspersion, la majeure partie de l’eau s’évapore ou ruisselle sur le sol. On estime que la surface des cultures irriguées ne devrait pas augmenter de plus de 1% par an d’ici 2050 du fait du manque d’eau.

Le développement de nouvelles techniques d’irrigation permettent de limiter la consommation d’eau. C’est le cas de l’irrigation au goutte à goutte qui consiste à apporter directement l’eau au pied de la plante. Toutefois, cette technique est surtout utilisée pour les cultures de fruits et légumes.

2. Le sol une ressource indispensable pour l'agriculture

a. Les surfaces cultivables sont limitées

Pour produire 1 kg de bœuf, il faut 269 m² de sols cultivables contre 53 m² pour 1 kg de poulet et seulement 1 m² pour 1 kg de pommes de terre.
Sur les 14 900 Mha (millions d’hectares) de terres émergées, on estime que 11 600 Mha ne sont pas cultivables. De nombreuses contraintes environnementales gênent l’exploitation des sols comme les conditions climatiques (Antarctique, Sahel), la pente du sol, la pauvreté en sels minéraux.
Seulement 1 500 Mha sont cultivés et 1 800 Mha seraient cultivables mais non exploités. La plupart de ces derniers sont soit en milieu aride soit recouverts de forêts.
Les forêts constituent des écosystèmes qui se développent sur des sols fertiles et sont caractérisées par la richesse de leur biodiversité. La transformation des forêts (ex. Amazonie) en terres cultivables met en péril cette biodiversité. Pourtant, l’Homme doit trouver le moyen d’étendre les surfaces cultivables pour faire face à la croissance démographique.

Aussi, pour étendre sa surface cultivable l’Homme doit trouver des solutions qui préservent les écosystèmes. C’est le cas de l’agroforesterie qui associe cultures ou élevages avec la production de bois.

b. Les surfaces cultivables sont fragiles

Dans un écosystème, les végétaux chlorophylliens prélèvent des substances dans le sol qui lui sont restituées lors de la mort des êtres vivants.
Lorsque l’Homme exploite un sol, il prélève une partie de la biomasse produite, ce qui conduit à un appauvrissement du sol en sels minéraux.
En parallèle, pour augmenter le rendement des sols, il utilise des engrais chimiques ou naturels (fumier) riches notamment en matière azotée. Ces substances vont être responsables de la pollution des nappes phréatiques et de la perturbation des écosystèmes locaux (prolifération d’algues dans les cours d’eau, eutrophisation, …)

Ainsi, une exploitation intensive des sols conduit à leur dégradation progressive.

L'essentiel

Les besoins alimentaires de l’Homme ne cessent d’augmenter. Pour se nourrir, l’Homme dépend de la biomasse produite par la photosynthèse. Cette photosynthèse dépend elle-même de deux ressources : l’eau et le sol. Ces deux ressources sont inégalement réparties à la surface du globe et sont fragiles.
L’Homme doit donc mettre en place des politiques de gestion de ces deux ressources afin de les préserver à l’échelle locale et mondiale.
Il doit optimiser l’utilisation de l’eau pour l’irrigation des cultures et limiter la pollution des nappes.
L’extension de la surface des sols cultivés ne peut se faire aujourd’hui qu’au détriment des zones les plus riches en biodiversité. L’Homme doit donc trouver des solutions afin de préserver ces écosystèmes.

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