Biomes : quand savane, forêt et désert basculent

En 2001, Marten Scheffer publiait dans Nature un article court mais fondateur, « Catastrophic shifts in ecosystems », qui proposait une idée simple et dérangeante : un écosystème peut passer d'un état à un autre de manière brutale, sans prévenir, et sans qu'il soit facile de revenir en arrière. Vingt-cinq ans plus tard, la question n'est plus de savoir si ce mécanisme existe ; elle est de savoir combien de biomes de la planète s'en approchent. La forêt amazonienne, la savane africaine, la forêt boréale, la toundra arctique : chacun de ces grands ensembles vivants est traversé par des frontières mouvantes que le réchauffement climatique rend chaque année un peu plus instables. Les données racontent une histoire fragmentée, parfois contre-intuitive, qu'il faut prendre le temps de démêler.

Pour comprendre ce phénomène, il faut remonter à la notion d'écotone. Le mot a été proposé par A.G. Tansley en 1935 et clarifié par G.L. Clarke en 1954 ; il désigne une zone de transition entre deux écosystèmes, qu'il s'agisse de la frange intertidale ou d'une lisière forestière. Géoconfluences, dans sa mise à jour de juin 2025, rappelle que ces zones ne sont pas seulement des frontières passives ; elles sont des lieux où se jouent la résilience et la vulnérabilité des biomes qu'elles séparent. Quand la frontière bouge vite, c'est souvent le signe qu'une bascule est en cours.

Le papier de Scheffer, Carpenter, Foley, Folke et Walker en 2001 a posé la charpente conceptuelle de tout ce qui suivra. L'idée tient en une phrase : un changement progressif peut soudainement être interrompu par un basculement brutal vers un état contrasté. Un lac clair devient un lac turbide ; une forêt devient une savane ; une prairie devient un désert. Entre deux états stables, l'écosystème peut vaciller longtemps, parfois des décennies, avant qu'un forçage supplémentaire ne le fasse tomber d'un côté ou de l'autre. Ce qui rend la mécanique inquiétante, c'est l'hystérésis : pour revenir à l'état initial, il ne suffit pas d'inverser la perturbation qui a causé la transition ; il faut des conditions bien plus favorables, souvent hors d'atteinte. Sonia Kéfi, de l'ISEM, résumait cela dans un regard publié en 2012 pour la Société française d'écologie : la baisse des apports en nutriments, par exemple, est souvent insuffisante pour restaurer l'état non dégradé.

Dix ans après Scheffer, Marina Hirota, Milena Holmgren, Egbert Van Nes et Marten Scheffer à nouveau publiaient dans Science une cartographie mondiale de la résilience des écosystèmes tropicaux. Leur conclusion, titrée « Global resilience of tropical forest and savanna to critical transitions », identifiait trois attracteurs distincts à l'échelle planétaire : la forêt, la savane, et un état sans arbres. Entre ces régimes, une zone de bistabilité apparaît sur une fourchette de précipitations comprise approximativement entre 1 000 et 1 800 mm par an, plage où forêt et savane peuvent coexister selon l'historique local des perturbations. La bistabilité n'est pas universelle ; il faut nuancer. Wuyts et ses collègues ont montré en 2017, dans Nature Communications, que la bimodalité s'observe surtout à proximité des zones cultivées, et non dans les régions amazoniennes intactes. Ce n'est pas un détail ; cela signifie que l'influence humaine précède parfois la bascule elle-même, en sculptant les conditions qui la rendent possible.

L'Amazonie est le cas le plus scruté, et le plus instrumentalisé dans la littérature médiatique. Thomas Lovejoy et Carlos Nobre ont publié en 2018, puis en 2019, deux textes qui ont servi de borne : le premier, dans Science Advances, estimait que le tipping point amazonien se situerait entre 20 et 25 % de déforestation cumulée ; le second, un an plus tard dans la même revue, constatait que la déforestation atteignait 17 % à l'échelle de l'ensemble du bassin et approchait les 20 % pour la partie brésilienne. Depuis, MAAP et plusieurs études Nature relayées par Carbon Brief ont précisé le tableau : 20 % de l'Amazonie est désormais déforestée, avec 6 % supplémentaires sévèrement dégradés ; dans le tiers oriental du biome, la perte cumulée atteint 30,8 %, au-delà du seuil local critique identifié par MAAP en septembre 2022.

Ce serait trop simple de conclure que l'Amazonie est définitivement perdue. Paradoxalement, les chiffres les plus récents de l'Institut national de recherche spatial brésilien (INPE) nuancent le récit catastrophiste. Entre août 2024 et juillet 2025, la déforestation brute a reculé à 5 796 km², en baisse de 11,08 % sur un an, selon la communication officielle du gouvernement brésilien d'octobre 2025. La tendance annuelle s'inverse depuis 2022. Mais là où le climat retrouve son influence, c'est sur la dégradation : Phys.org rapportait en juillet 2025, à partir des données INPE et MAAP, une augmentation de 163 % de la dégradation forestière entre 2022 et 2024, principalement causée par les incendies, pendant que la déforestation, elle, chutait de 54 %. Les surfaces brûlées remplacent les surfaces coupées ; le carbone part quand même, et le couvert forestier perd sa résilience d'une autre manière.

L'étude Nature citée par Carbon Brief en 2023, qui a beaucoup circulé, projette qu'entre 10 et 47 % de l'Amazonie pourrait subir un effondrement d'écosystème d'ici 2050, selon les scénarios combinant sécheresse, incendies, déforestation et réchauffement. La fourchette est large parce que l'avenir dépend de variables politiques autant qu'atmosphériques. Mongabay relayait en septembre 2025 une donnée qui mérite d'être gardée en tête : chaque pourcent de forêt perdue dans un secteur de 200 km² entraîne environ 0,25 % de pluies mensuelles en moins. Le biome s'auto-assèche à mesure qu'il se fragmente, et c'est probablement là, plus que dans un seuil unique de déforestation, que se joue la vraie bascule. J'avoue avoir hésité plusieurs jours sur la manière de formuler ce paragraphe : les données existent, mais l'enchaînement causal entre déforestation, baisse des pluies et bascule régionale reste une mosaïque de travaux plutôt qu'un modèle intégré consensuel.

Le Sahel illustre à lui seul à quel point l'intuition médiatique peut se tromper sur un biome. Le mot « sahélisation », popularisé dans les années 1970-1980 pour désigner l'avancée du Sahara vers le sud, reste accroché à l'imaginaire collectif ; les données, elles, racontent une autre histoire depuis les années 1990. Cécile Dardel, dans sa thèse soutenue en 2014 à l'Université Paul Sabatier et archivée sur HAL, a montré, à partir des séries GIMMS-3g, que l'indice de végétation normalisée (NDVI) affiche une tendance positive sur l'ensemble de la ceinture sahélienne entre 1981 et 2011. Le Sahel a reverdi, mesurablement, depuis le milieu des années 1980.

Il faut nuancer. Comme le rappelle l'article d'Inter-réseaux relayé par SciDev, ce reverdissement se fait par tâches, et il s'accompagne d'une perte de biodiversité : tous les arbres ne repoussent pas, et la reprise concerne d'abord les herbacées, avec un retour des espèces ligneuses seulement à partir des années 2010. Le Sahel ne redevient pas ce qu'il était ; il change d'état végétal. La Grande Muraille Verte, initiative panafricaine lancée pour restaurer 100 millions d'hectares d'ici 2030, n'en a restauré que 18 millions à date, selon le dernier bilan relayé en 2024. La trajectoire est réelle mais dramatiquement en-dessous des objectifs affichés. Cette contradiction entre reverdissement spontané mesuré par satellite et restauration volontariste en demi-teinte est l'un des paradoxes les plus intéressants de la géographie climatique contemporaine.

Pendant que le front sud de certains biomes brûle, leur front nord se déplace. Radio-Canada Arctique rapportait en août 2022 que les épicéas progressent en Alaska à un rythme d'environ 4 kilomètres tous les dix ans, avançant vers la toundra à mesure que le pergélisol recule. Ressources naturelles Canada précise que la forêt boréale canadienne se réchauffe deux fois plus vite que la moyenne mondiale, et que l'amplification arctique fait monter la température locale à un rythme environ quatre fois supérieur à la moyenne planétaire, selon les synthèses reprises par Pacte pour le Climat en 2024.

Cette avancée des arbres ne neutralise pas le réchauffement ; elle l'aggrave localement, via un mécanisme de rétroaction que The Conversation résumait en 2022 : les arbres sont des surfaces sombres, absorbantes, là où le sol enneigé renvoie la lumière solaire. En colonisant la toundra, les épicéas remplacent un albédo élevé par un albédo faible, réchauffant encore davantage la zone concernée. Une étude internationale publiée dans Nature le 30 avril 2025, portant sur 45 sites circumpolaires, a confirmé une augmentation du couvert arbustif depuis les années 1980, comme le relayaient les Médias Ténois en juin de la même année.

À cela s'ajoutent les incendies. Les feux de forêt boréale de 2023 au Canada ont brûlé plus de 15 millions d'hectares, soit presque le double du précédent record. IRIS France, citant une synthèse publiée sur GoodPlanet, rappelle que la forêt boréale relâche 10 à 20 fois plus de carbone par unité de surface brûlée que les autres écosystèmes. En Australie, les feux de 2019-2020 avaient détruit 18,6 millions d'hectares, dont environ 20 % des eucalyptaies tempérées, un taux 7,5 fois supérieur à la moyenne annuelle des 18 années précédentes. Le pergélisol, lui, contient plus de 1 400 gigatonnes de carbone selon le Réseau Action Climat, soit davantage que l'atmosphère actuelle ; sa fonte progressive libère méthane et CO₂ dans une rétroaction qui, contrairement aux précédentes, n'est pas bornée par une saturation évidente.

Les savanes couvrent environ 20 % de la surface terrestre mondiale, selon Le Stradic et Buisson dans l'Encyclopédie de l'Environnement (janvier 2025). Elles ne sont pas de simples états dégradés de forêts ; ce sont des écosystèmes à part entière, avec leur dynamique propre, et leur feedback le plus caractéristique est le feu. Les graminées C4 qui dominent la strate herbacée sont très inflammables et repoussent rapidement après le brûlis, créant un cycle auto-entretenu dans lequel le feu stabilise la savane contre la colonisation forestière. Inverser ce cycle demande des conditions bien particulières, et c'est précisément ce que l'hystérésis décrit.

Fayolle et ses collègues, dans un article publié dans PNAS en décembre 2020, ont confirmé la bistabilité forêt-savane en Afrique tropicale, en montrant que la composition spécifique des arbres relève d'états alternatifs stables entre les deux biomes. Ce qui se joue au Brésil, dans le Cerrado, illustre la fragilité de l'autre côté de la même médaille. Ce biome a perdu 46 % de sa superficie originale de 2 millions de km², selon la synthèse de Nassivera pour Géoconfluences en novembre 2023 ; 19,8 % seulement demeurent non perturbés. En 2022, 10 000 km² de Cerrado supplémentaires ont été déforestés en une seule année. Or ce biome héberge 5 % des espèces connues sur Terre et 38 % d'endémisme végétal, selon les mêmes données. Quand une savane bascule, ce qui disparaît n'est pas seulement du couvert végétal ; c'est une trajectoire évolutive.

Tim Lenton et ses coauteurs avaient, dans Nature en novembre 2019, identifié neuf points de bascule climatique « en mouvement », dont l'Amazonie, le pergélisol, la calotte groenlandaise, la banquise arctique et la circulation thermohaline atlantique. Armstrong McKay et ses collègues, dans Science de septembre 2022, ont élargi et recalibré l'inventaire : seize éléments de bascule identifiés, dont cinq susceptibles d'être déclenchés dès les températures actuelles, et quatre qui passent de « possibles » à « probables » autour de 1,5 °C de réchauffement global. L'IPCC AR6, dans son résumé synthétisé en 2021, projetait qu'à +2 °C, environ 15 % des terres subiraient des transitions de biomes significatives ; à +4 °C, ce pourcentage monte à 35 %. Ces chiffres ne sont pas des certitudes ; ils proviennent de résumés secondaires, et je les transcris avec la prudence qui s'impose sur ce type de valeur dérivée.

Plusieurs études récentes (relayées notamment par Carbon Brief et MAAP) décrivent une dégradation localisée où une part non négligeable du couvert forestier amazonien s'est déjà transformée en canopées ouvertes. Cette donnée, plus qualitative que les précédentes, indique que la bascule n'est pas un moment futur ; elle est, en partie, déjà en cours sur certaines zones localisées. L'histoire, ici, se répète avec une variante : les biomes ne basculent pas tous d'un coup, mais par morceaux, en commençant par leurs marges. C'est la géographie des écotones qui nous dit ce qui arrive avant l'arrivée.

Les discussions sur les tipping points s'attardent rarement sur l'hystérésis, alors que c'est probablement le concept le plus pertinent pour les décideurs. Si la bascule d'un biome vers un état alternatif stable se produit, la symétrie inverse ne fonctionne pas : ramener la température et la couverture forestière à leurs valeurs d'origine ne suffit pas à restaurer l'état antérieur. Il faut des conditions nettement plus favorables, souvent inaccessibles à l'horizon politique pertinent. C'est cette asymétrie qui distingue une transition climatique d'une transition réversible, et c'est elle qui donne aux marges de manœuvre actuelles leur valeur particulière. L'effondrement du puits de carbone terrestre entre 2023 et 2025, documenté par Global Carbon Project, s'inscrit dans cette logique : chaque année de perte est une année de capital écologique consumé, rarement récupérable dans les échelles de temps humaines.

Sur le plan des projections, le TRACC français, qui anticipe une trajectoire d'adaptation à +4 °C en 2100, prend un autre relief quand on le lit à côté des données d'Armstrong McKay 2022 : à ce niveau de réchauffement, on ne parle plus de transitions de biomes comme d'une éventualité mais comme d'une toile de fond permanente. Le 6e rapport du GIEC avait intégré ces éléments dans ses scénarios de manière prudente ; la littérature post-AR6 resserre les fourchettes dans un sens qui n'est pas rassurant.

Paradoxalement, cette accumulation d'études ne conduit pas à une certitude sur la séquence exacte des basculements. Les biomes ne suivent pas un calendrier commun ; chacun a ses seuils propres, ses inerties, ses rétroactions. L'Amazonie peut basculer avant la banquise, ou l'inverse ; la forêt boréale peut se stabiliser dans un régime différent pendant que les savanes africaines s'étendent. Ce que l'on sait, c'est que les frontières bougent ; ce que l'on ne sait pas, c'est à quelle vitesse elles continueront à le faire, ni dans quel ordre. C'est précisément ce flou qui devrait inciter à la précaution, pas l'inverse.

Reste alors une question qui n'admet pas de réponse définitive : si plusieurs biomes franchissent leurs seuils dans la décennie qui vient, la machine climatique aura-t-elle encore les ressorts de stabilisation que nous lui supposons, ou les cartes devront-elles être rebattues pour de bon ?

• Scheffer, M. et al. (2001). Catastrophic shifts in ecosystems. Nature, 413(6856), 591-596.
• Hirota, M. et al. (2011). Global resilience of tropical forest and savanna to critical transitions. Science, 334.
• Kéfi, S. (2012). Hystérésis : changements brutaux des écosystèmes. Société française d'écologie.
• Lovejoy, T.E. & Nobre, C. (2019). Amazon tipping point : last chance for action. Science Advances, 5(12).
• Gouvernement du Brésil / INPE (oct. 2025). Deforestation fell by 11.08 percent in the Amazon.
• Phys.org (juillet 2025). Amazon forest degradation up 163 % as deforestation falls.
• MAAP Program #164 (2022). Amazon tipping point.
• Carbon Brief (2023). Unprecedented stress in up to half of the Amazon may lead to tipping point by 2050.
• Dardel, C. (2014). Le Sahel reverdit : étude multi-échelles du NDVI. Thèse Université Paul Sabatier / HAL.
• SciDev / Inter-réseaux. Comment expliquer le reverdissement du Sahel ?
• Wikipedia. Grande muraille verte (Afrique).
• ScienceDaily (sept. 2022). Armstrong McKay et al., Five climate tipping points may be triggered at today's temperatures.
• Wikipedia. Feux de forêt de 2023 au Canada.
• Wikipedia. Feux de brousse de 2019-2020 en Australie.
• The Conversation (2022). Le réchauffement modifie la forêt boréale et la toundra canadiennes.
• Médias Ténois (juin 2025). La flore arctique en transition, étude Nature 30 avril 2025.
• Géoconfluences (2025). Écotone, glossaire.
• Le Stradic, S. & Buisson, E. (2025). Restoring savannas and tropical herbaceous ecosystems. Encyclopédie de l'Environnement.
• Géoconfluences (2023). Préserver le Cerrado, par M. Nassivera.
• Université de Liège / Gembloux (2020). Bistabilité forêt-savane en Afrique tropicale, Fayolle et al. PNAS.
• Résumé IPCC AR6, Climate tipping points and feedbacks.
• Réseau Action Climat France. Pergélisol et stockage carbone.
• Mongabay (sept. 2025). Why is rainfall declining in the Amazon ?