Les impacts des agrosystèmes sur l'environnement et la santé

Au cours du XX^e siècle, et plus particulièrement après la Seconde Guerre mondiale, l’agriculture a subi de profondes transformations. Les avancées de la recherche agronomique, l’optimisation des semences et la mécanisation de la production ont entraîné une très forte augmentation des rendements.

Cette période, appelée révolution verte, a permis d’assurer la sécurité alimentaire d’une grande partie de l’humanité en mettant en place l’approvisionnement constant d’une nourriture diversifiée et économiquement abordable dans de nombreux pays.

Depuis le début du XXI^e siècle, la quasi-totalité de la population est épargnée du risque de disette et de famine, qui étaient jusqu’alors, et depuis des millénaires, des maux récurrents dans toutes les régions du monde.

Cependant, cette nouvelle forme d’agriculture a eu de nombreuses conséquences sociales, comme la réduction drastique de la part d’agriculteurs dans la population active des pays occidentaux, et environnementales. La modernisation de l’agriculture et l’augmentation des rendements ont en effet eu des conséquences néfastes sur les écosystèmes, la biodiversité, la qualité des sols et des milieux aquatiques, etc.

Les impacts de l’agriculture moderne sur l’environnement sont diversifiés. Parfois, plusieurs facteurs agissent de concert sur les mêmes écosystèmes en aggravant mutuellement leurs effets. Les principales conséquences environnementales négatives sont présentées ci-après.

La mécanisation de l’agriculture est le phénomène qui décrit le recours massif, dans la production, à des véhicules motorisés, comme les tracteurs ou les moissonneuses-batteuses.

L’usage de ces engins a souvent nécessité le remembrement des parcelles agricoles.

En effet, traditionnellement, les parcelles étaient très fragmentées et adaptées aux aléas du terrain : relief, bois et bosquets, passage de cours d’eau, chemins communaux, etc. De plus, dans beaucoup de régions (celles nommées bocages), les parcelles étaient entourées par des arbres et des haies qui constituaient des habitats très riches en oiseaux et insectes, tout en permettant la circulation de petits mammifères.

Cette diversité de paysages a fait place à de grandes surfaces de cultures uniques, plus propices au passage des engins agricoles. Les haies et les arbres le plus souvent ont été arrachés. La monoculture s’est développée, réduisant les habitats naturels favorables à la biodiversité et augmentant le risque de propagation de maladies.

La disparition des haies et la déforestation ont également aggravé l’érosion des sols. Ceux-ci, n’étant plus protégés des précipitations et du vent par la végétation, perdent entre 10 et 15 fois plus de matière que lorsqu’ils sont protégés dans un écosystème, ce qui réduit d’autant leur fertilité.

Exemple : Le remembrement de La Roë, en Mayenne, entre 1949 et 2019

Photos aériennes de La Roë, prises en 1949 (à gauche) et 2016 (à droite) 
Source : https://remonterletemps.ign.fr

Afin de lutter contre les maladies et d’augmenter ses rendements, l’agriculture moderne a recours aux produits phytosanitaires.

Ce sont des substances majoritairement issues de la chimie de synthèse, épandues sur les cultures afin de tuer les organismes responsables de leurs maladies. Elles ont aussi pour rôle de supprimer les mauvaises herbes qui concurrencent les plantes cultivées, souvent moins compétitives du fait même de leurs qualités agricoles. On distingue ainsi trois grands types de substances :

• Les insecticides contre les insectes ravageurs,
• Les fongicides contre les champignons pathogènes,
• Les herbicides contre les plantes adventices (ou mauvaises herbes).

Pour comprendre l’importance que présentent les traitements phytosanitaires pour l’agriculture, on peut citer plusieurs cas historiques de crises agricoles majeures, causées par des maladies, et qui ont eu des conséquences catastrophiques pour les populations humaines concernées.

Exemple : crise de la pomme de terre en Irlande
Au XIX^e siècle, la production de pommes de terre était le secteur agricole central en Irlande lorsqu’une épidémie de mildiou, une maladie causée par des microorganismes proches des champignons, a frappé l’île. La production de pommes de terre, élément principal de l’alimentation irlandaise, a chuté de 40 % en 1845. Conjuguée à une gestion catastrophique de la part des autorités, cette crise a provoqué une terrible famine.

La chute des rendements, qui dura jusqu’en 1851, aurait causé un million de décès et poussé plus de 2 millions d’Irlandais à quitter le pays. L’Irlande mit des décennies à se remettre de cette catastrophe agricole, sociale et culturelle.

Cet exemple illustre l’importance du service rendu par les produits phytosanitaires dans la sécurité alimentaire des sociétés modernes. Cependant, l’usage de ces molécules a en parallèle eu des effets très négatifs pour l’environnement. Les épandages contaminent les écosystèmes naturels, en particulier les milieux aquatiques, ce qui peut entraîner des effets éco-toxicologiques catastrophiques pour la biodiversité. Il existe de nombreux exemples d’espèces naturelles qui ont été touchées par les produits phytosanitaires alors qu’elles n’étaient absolument pas visées originellement.

L’atrazine est l’un des herbicides les plus utilisés dans le monde. C’est également un perturbateur endocrinien, c’est-à-dire qu’elle interagit avec les systèmes endocriniens des organismes vivants. Il est démontré que cette substance perturbe la reproduction des batraciens dans les milieux naturels en provoquant la stérilité, voire le changement de sexe, des grenouilles mâles.

Une autre classe de molécules phytosanitaires est très décriée pour ses effets sur la biodiversité : les néonicotinoïdes. Ce sont des insecticides utilisés pour lutter contre la larve d’un papillon ravageur, la Pyrale du maïs. Ils sont cependant accusés de participer à l’actuelle chute observée chez les populations d’abeilles sauvages et domestiques, ce qui pourrait, à terme, avoir un impact négatif sur la pollinisation.

Enfin, l’usage massif de ces intrants a un effet néfaste sur la microfaune du sol. Cela concerne en particulier les décomposeurs, indispensables au recyclage de la matière organique dans le sol, qui en meurent et disparaissent des sols, tout comme les champignons mycorhiziens, qui améliorent l’absorption des nutriments par les plantes. Cet appauvrissement de la biodiversité dans les sols agricoles augmente en réaction d’autant plus le besoin de recourir à des engrais pour assurer la croissance des plantes.

Afin d’améliorer les rendements, l’agriculture a besoin de ressources en eau pour irriguer les cultures. Certaines plantes en sont particulièrement consommatrices, comme le soja ou le maïs, et ne pourraient pas être cultivées sans un important apport en eau douce. En France, 48 % de l’eau est consommée par l’agriculture. Ce chiffre monte à près de 70 % pour le monde.

Cette consommation massive peut compromettre la pérennité des ressources en eau, particulièrement dans les régions en stress hydrique chronique. Le pompage des rivières et des nappes phréatiques peut mettre en danger le renouvellement et, à long terme, avoir un impact négatif sur les écosystèmes. Enfin, dans de nombreuses régions du globe, le réchauffement climatique est susceptible d’amplifier le phénomène de sécheresse et d’aggraver le manque d’eau déjà présent.

On observe que près de la moitié de la consommation est le résultat de l’irrigation des cultures par l’agriculture.

En parallèle de l’augmentation de la consommation d’eau par l’agriculture, sa mécanisation a entraîné un besoin massif d’énergie, majoritairement comblé par un recours aux énergies fossiles. Or, cet usage engendre la libération dans l’atmosphère d’une importante quantité de gaz à effet de serre, contribuant ainsi au réchauffement climatique. Cependant, les émissions de gaz liées à l’agriculture sont principalement dues aux épandages d’engrais sur les champs, générant des protoxydes d’azote, ainsi que par le méthane produit par l’élevage bovin et la fermentation des déchets agricoles. Ces gaz ont un potentiel d’effet de serre particulièrement élevé. L’agriculture française est responsable de 17,8 % des émissions nationales en équivalent carbone.

Il faut préciser que les différentes cultures ne consomment pas l’eau et l’énergie de manière égale. Ainsi, la production de viande est beaucoup plus gourmande en ressources que les productions végétales. L’élevage bovin est particulièrement dispendieux dans ce domaine.

Afin de renouveler les nutriments extraits des agrosystèmes par l’exportation des récoltes, l’agriculture a toujours eu recours à l’usage d’engrais. Avec le développement de l’agriculture moderne et la mécanisation de celle-ci après la Seconde Guerre mondiale, l’usage des engrais, aussi bien d’origine organique que de synthèse, a également beaucoup progressé.

Cet usage devenu excessif provoque la contamination des nappes phréatiques par le phénomène de lessivage : les nutriments, qui sont des ions inorganiques chargés électriquement, sont « lessivés » des sols par les eaux de pluies, en particulier les nitrates et les phosphates, et sont emportés dans les rivières et les nappes phréatiques. Ces nutriments s’accumulent alors dans les milieux humides, ce qui provoque leur eutrophisation, c’est-à-dire une accumulation de nutriments disponibles, ce qui en augmente fortement la concentration dans ces milieux.

L’eutrophisation des nutriments est très déstabilisant : elle entraine l’appauvrissement de la biodiversité en favorisant les espèces à croissance rapide qui deviennent dominantes dans les milieux touchés. Ce processus est particulièrement visible dans certaines zones côtières avec le phénomène des marées vertes.

Dans certaines régions agricoles, les estuaires des grands fleuves charrient une grande quantité de nutriments qui s’accumulent dans le milieu. Cela entraîne la prolifération d’algues à croissance rapide qui envahissent l’écosystème. Il s’ensuit généralement l’hypoxie du milieu, c’est-à-dire la disparition du dioxygène dissous dans l’eau, lorsque les algues se décomposent. L’absence de dioxygène entraine la mort de toute la faune par asphyxie. Au stade le plus avancé de ce processus, on observe l’apparition d’une zone morte, dénuée de toute vie complexe.

En haute mer, la proportion de zones dépourvues de tout oxygène a plus que quadruplé en 50 ans, alors que sur les côtes, ces zones ont été décuplés depuis 1950. Ce phénomène influe de plus en plus sur la pêche et les écosystèmes marins.

Exemple : Étude des marées vertes en Bretagne.
Les marées vertes sont un problème chronique en région Bretagne. Chaque printemps, certaines côtes sont recouvertes d’algues appartenant au genre Ulva. À cette période de l’année, les conditions climatiques sont optimales pour leur développement. Cependant, la principale cause de leur multiplication est l’agriculture. La Bretagne est une région où l’agriculture a beaucoup recours à l’épandage de lisier de porc sur les champs, ce qui libère des nitrates dans les rivières. Par la suite, l’accumulation de ces nutriments dans les estuaires et dans les zones côtières contribue à la prolifération des algues. Ces marées vertes provoquent des odeurs désagréables et ont des effets écotoxicologiques graves, car elles libèrent, en se décomposant, des gaz sulfurés potentiellement toxiques. La biodiversité dans ces régions en est gravement perturbée.

On constate que les surfaces couvertes par les algues vertes entre 2007 et 2018 sont situées près des estuaires de rivières polluées par des concentrations élevées de nitrates.