Fishtre, un point de bascule!

Dans le dernier article, on s’est penchés sur la complexité vertigineuse de la toile du vivant, et pourquoi son entremêlement et ses réactions en cascade échappent à notre compréhension. Ici, on va se pencher sur un système “un peu plus simple”. Est-ce que notre intuition y sera meilleure pour autant?

Savez-vous qui étaient les terre-neuvas?

Leur nom vient de Terre-Neuve, la grande île canadienne située juste à côté de Saint Pierre et Miquelon. A son large, c’était un vrai paradis de la morue, une des zones les plus poissonneuses du monde grâce à des courants marins favorables. 

Les terre-neuvas sont les pêcheurs qui profitaient de cette abondance. Dès 1550, 500 navires français¹ traversaient l’Atlantique aller-retour chaque année (je vous laisse imaginer le mois de trajet, il faut se les coltiner les 4000 km du retour avec des tonnes de morue…). Au 19^ème siècle, les terre-neuvas représentent la moitié des pêcheurs français. Ils sont 10 000 à rapporter chaque année entre 100 000 et 200 000 tonnes de cabillaud², ce qui donne 3 à 6 kg par français.

Après 400 ans de croissance lente, la pêche au large de Terre-Neuve a explosé dans les années 1950. Elle a triplé en 20 ans avec l’arrivée des chalutiers, et ce qui devait arriver arriva: le seuil de régénération des morues a été dépassé. Le pic de pêche a été atteint en 1969 avec 800 000 tonnes, mais la pêche a continué malgré une décroissance du stock de poissons. Un effondrement total s’est produit en 1992, date de l’interdiction de pêche par le gouvernement canadien, et du dernier retour de terre-neuvas à Saint Malo.

A gauche, on observe le volume de pêche annuel en centaine de milliers de tonnes par an. A droite, le rapport entre la biomasse en poisson et la biomasse au rendement maximal durable (le MSY: maximum sustainable yield). Les deuxièmes et troisièmes lignes sont juste des zooms de la première sur des périodes plus récentes.

Pouvait-on prédire cet effondrement?

On pouvait s’en douter, en regardant le problème sous le bon angle. Avec seulement les volumes de pêche par exemple, on passe complètement à côté du problème. On a attrapé 200 000 tonnes de cabillaud par an pendant plus d’un siècle et tout allait bien, pourquoi est-ce que le faire pendant les années 1980 provoquerait un effondrement en une décennie?

La raison est que la quantité de poisson à ce moment-là était trop faible pour se reproduire à un rythme suffisant. Regardons d'un peu plus près comment se comporte la régénération des poissons:

Elle dépend directement de leur biomasse. Elle est faible quand il n'y a pas beaucoup de poissons pour se reproduire, et nulle quand les poissons ont atteint la capacité de leur écosystème à les nourrir. Son pic, c'est le MSY, ce qu'on peut pêcher au maximum sans épuiser le stock. Il est atteint à une certaine biomasse B_MSY.

Pour bien comprendre ce système, il faut donc se mouiller un peu plus, et regarder ce qu’il se passe sous la mer pour estimer le volume de poissons (qui est beaucoup plus difficile à mesurer, cf la marge d’erreur sur les graphiques de droite). Il faut aussi étudier les relations entre les stocks de poissons, leur taux de reproduction et la quantité pêchée.

Ces relations prennent souvent la forme de boucles de rétroaction. Certaines sont positives et s'emballent naturellement. Plus on laisse pousser de mauvaises herbes, plus ces mauvaises herbes vont se répandre rapidement. Plus il fait chaud, plus on brûle de charbon pour climatiser, et plus il fera chaud les années d’après. D'autres sont négatives et stabilisent le système. Plus il y a de prédateurs, moins il y a de proies, et moins il peut y avoir de prédateurs. En regardant le système comme un ensemble de boucles de rétroactions, on peut en déduire ses différents comportements possibles, et quels paramètres ont de l’influence dessus.

En réduisant le système Terre-Neuve à ses mécanismes essentiels, on obtient les 3 boucles suivantes:

1. La reproduction. Plus il y a de poissons, plus ils se régénèrent vite (rétroaction positive)
2. La pêche. Plus il y a de bateaux, moins il y a de poissons, et moins il peut y avoir de bateaux (rétroaction négative)
3. L'investissement. Plus on pêche, plus on peut construire de nouveaux bateaux (ou des bateaux plus gros), et plus on va pêcher dans le futur (rétroaction positive)

En réalité, la boucle (1) est un peu plus complexe. À faible densité, les rencontres reproductives ont moins de chances de se produire. Une population réduite peut alors continuer à décliner même si la pression de pêche diminue: la boucle peut devenir une rétroaction négative. C’est l’effet Allee.

Changer légèrement les paramètres comme l’efficacité de la pêche (avec des chalutiers plus efficaces par exemple) affecte fortement l’équilibre de ces relations. Et ça peut faire basculer le système vers un comportement radicalement différent. Voici une simulation pour s’en rendre compte:

La simulation ne marche que sur le site, pas depuis votre boîte mail.

Pour ceux que ça intéresse, les équations utilisées dans le modèle sont celles de Lotka-Volterra, très connues pour représenter les systèmes proies-prédateurs. J’y ai ajouté un facteur supplémentaire pour représenter l’effet Allee et rendre possible le scénario d’effondrement.

Comme toute simulation, c’est bien sûr une grande simplification. Dans ce modèle, il manque le brassage entre cabillauds de plusieurs zones géographiques, les réactions de l'écosystème dans lequel ils vivent, l’évolution des paramètres par l’influence de la technologie, la rentabilité par cabillaud augmentant avec sa rareté… 

Il n’empêche que c’est en jouant avec ce genre de simulation qu’on peut se forger une intuition sur ces systèmes. Ils deviennent beaucoup plus faciles à appréhender en observant des courbes bouger en fonction des paramètres plutôt qu’avec des mots, ou les équations directement. Ceci, pour les mathématiciens autant que pour les moldus.

Même pour un système aussi simple que celui-là, on peut seulement en comprendre les comportements possibles et les signaux annonçant un risque de basculement. Prédire les conditions et la date précise de l’effondrement, c’est trop en demander. Il faudrait connaître les paramètres en entrée avec une grande précision, alors qu’on ne connaît souvent que leur ordre de grandeur.

Et vous? Devant une falaise en roche friable, avec une belle vue au bout du chemin, est-ce que vous avancez pour “voir jusqu’où ça tient”, ou est-ce que vous restez simplement loin du bord?

PS: Ça repousse, des cabillauds?

On dirait que oui, 30 ans après. Il a fallu attendre 2024 pour que le gouvernement canadien autorise à nouveau la pêche au large de Terre-Neuve, à hauteur de 18 000 tonnes par an. En 2026, ce quota vient de passer à 59 000 tonnes par an, ce qui reste bien en dessous de l’estimation à 300 000 tonnes par an du rendement maximal durable.

Le paradis de la morue ne retrouvera sans doute jamais son âge d’or. La pression extrême de la pêche entraîne une réponse évolutive rapide, les cabillauds plus petits étant favorisés parce qu’ils passent à travers les mailles des filets. En 25 ans, la taille des cabillauds adultes a été divisée par 2 dans la mer Baltique³ (ce qui les rend quand même 8 fois plus petits, si on compte en biomasse). Je n’ai pas trouvé ce chiffre pour ceux de Terre-Neuve, cependant, seulement des études qui mentionnent une diminution de leur taille.

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Sources

Pour une pensée systémique, de Donella Meadows, est un livre qui m’a inspiré pour écrire cet article. Il décrit plusieurs systèmes simples à travers leurs stocks, flux, boucles de rétroactions et propose une leçon d'humilité devant la complexité qui en émerge.

[1] Les terre-neuvas, ces bagnards de la mer au service de la morue, article du musée national de la marine racontant leur histoire.

[2] Five centuries of cod catches in Eastern Canada, d’où j’ai tiré les graphiques et données de pêche sur 500 ans.

[3] Genomic evidence for fisheries-induced evolution in Eastern Baltic cod, estimant à 48% la diminution de la taille des cabillauds sur les 25 dernières années (pas au large de Terre-Neuve cependant, dans la mer Baltique)