Pour Joël de Rosnay : « l'écologie est un concept intégrateur, un mode de pensée global qui matérialise aujourd'hui l'irruption de lasystémique dans l'éducation, l'industrie et la politique. »[1]
De quelle systémique parle-t-on ? L’auteur répond la fille de la cybernétique et de la biologie, précisant que : « la cybernétique peut se définir comme la science qui étudie les phénomènes de régulation au sein de machines. Régulations qui s'opèrent par un système de boucles d'informations placées à l'entrée et à la sortie de ces machines. »
A cette cybernétique, « la biologie va y adjoindre le concept d'homéostasie [1er principe de dynamique du vivant], du grec homéos (le même) et stasie (rester) : demeurer le même tout en changeant et conserver tout en transformant. A travers la régulation, on recherche donc le maintien d'un équilibre dynamique, compte tenu d'une multiplicité de paramètres, de flux d'énergie et d'informations. »
Ainsi : « l'approche systémique intègre ces deux notions [de régulation et d’homéostasie]. Elle nous enseigne que les systèmes naturels sont « ouverts » : les flux d'énergie, de matériaux et d'informations, qui les traversent sont intégrés et transformés, puis les déchets sont rejetés par le système dans l'environnement. Régulations, aménagement et équilibre dynamique appellent non des actions ponctuelles mais multiples et coordonnées dans le temps »
En conséquence : « l'atmosphère, l'hydrosphère, la lithosphère, la biosphère, les quatre domaines fondamentaux de l'écosystème Terre sont traversés par des flux d'énergie, d'information, de matériaux. Leur composition, la proportion des éléments qui les constituent sont régulés par les grands cycles biogéochimiques. L'atmosphère et les océans agissent comme des mémoires, des réservoirs à effets “tampons”, amortissant les variations trop brutales et permettant à la planète de maintenir son homéostasie. »
Ce qu’on appelle biocybernétique aujourd’hui correspond à la science des échanges d'information entre systèmes vivants ou composants de ces systèmes complexes, à toutes les échelles: du moléculaire au social. Il conviendrait donc d’adjoindre aux concepts de régulation et d’homéostasie, celui d’auto-organisation. Cela afin de concevoir qu'il puisse exister, au sein de tout système biologique complexe, une certaine « créativité », tout en se rapprochant d’une systémique plus globale. En effet, les variations trop brutales ne sont pas seulement absorbées par des méta-tampons externes, mais également par la propriété intrinsèque aux systèmes complexes de créer de l’ordre à partir du désordre (bruit).
Système complexe et écosystèmes
Un écosystème est un système complexe. Il se compose donc d'un grand nombre d'entités en interaction locale et simultanée. Ici ce n'est pas simplement tout le monde qui interagit avec tout le monde, car il existe au moins des liens privilégiés (insecte et flore, symbiose, parasitisme). De fait, les interactions et informations sont majoritairement locales, il y a peu d'organisation centrale. Les interactions sont soumises à des boucles de rétroaction (cybernétique) : l'état d'une entité a une influence sur son état futur via l'état d'autres entités (information). Ces entités étant elles-mêmes des systèmes complexes d’individus, eux-mêmes composés de systèmes cellulaires. Enfin, l’écosystème est ouvert et soumis à un extérieur, il y a des flux d'énergie et d'information sur une frontière plus ou moins « poreuse ». De ces caractéristiques découlent le potentiel comportemental suivant :
· auto-organisation et émergence de propriétés ou de structures cohérentes
L'auto-organisation correspond au principe de création « d'ordre à partir du bruit » issu de la théorie de l’information. Pour Henri Atlan l’auto-organisation est la propriété de tout système ayant « la capacité d'utiliser les phénomènes aléatoires pour les intégrer dans le système et les faire fonctionner comme des facteurs positifs, créateurs d'ordre, de structures, de fonctions ». L’ordre ou la complexité par le bruit constitue le principe même de l’auto-organisation dans la mesure où, pour se maintenir à un état d’équilibre, un système ouvert doit nécessairement s’adapter aux perturbations de l’extérieur (le bruit) en se désorganisant pour mieux se réorganiser, élevant en cela son degré de complexitéinterne.
· robustesse locale et fragilité à moyenne échelle
Du fait des nombreuses interactions existantes, si un élément est affecté par un événement extérieur, ses voisins le seront aussi. Il s'ensuit que le système est souvent plus robuste à une petite perturbation locale. Mais inversement, modifier ou fragiliser globalement le système peut être fait grâce à une perturbation moins grande que dans un système connaissant moins de liens (effet domino, papillon).
· brisure de symétrie
La connaissance d'une partie d’un écosystème ne permet pas d'affirmer que le reste du système est en moyenne dans le même état. Plus globalement, les systèmes complexes sont un contre-exemple auréductionnisme. Malgré une connaissance parfaite des composants élémentaires d'un système, il est impossible de prévoir son comportement, autrement que par l'expérience ou la simulation. Difficulté de mesure, de paramétrage de tels systèmes sans oublié que lorsque Léon Brillouin tentait de faire le lien entre son principe de néguentropie (information = entropie négative) et les relations d’indétermination d’Heisenberg (on ne peut pas connaître simultanément la position et la vitesse d’un particule), il arrivait à la conclusion suivante : « un des résultats les plus importants de la théorie de l’information appliquée à la physique est la preuve selon laquelle il est impossible de déterminer l’état d’un système avec une précision infinie [puisqu'alors il faudrait une énergie infinie] »
· plusieurs comportements possibles en compétition (alternatives)
Cependant, malgré cette incertitude fondamentale concernant l’évolution de tout système complexe, des régularités « stratégiques » s'observent dans les écosystèmes et d'abord les alternances entre complexification et simplifications dans une stratégie qui commence par une « croissance juvénile » quantitative de production matérielle (stratégie de reproduction et durée de vie courte des populations) qui aboutit, en l'absence de perturbation au « développement de la maturité ». Un tel stade correspond au climax, soit à une économie d'énergie globale par l'accumulation d'information dans la structure, la différenciation, le recyclage, la protection, la réduction de la fertilité et l'allongement de la vie (stratégie de survie).
Autrement dit, et c’est là que les choses se rejoignent, plus les voies de circulation (information) de l'énergie sont nombreuses, plus l’écosystème est capable d’autorégulation. Un système est persistant si tout blocage du flux d'énergie/matière en tout point du réseau est compensé par la mise en fonction d'un autre cheminement. Ainsi, dans les écosystèmes matures, il y a stabilité sur une très grande échelle temporelle car il y a souvent redondance et donc possibilité de substitution, développement d’alternatives comportementales.
· plusieurs échelles temporelles et spatiales, la hiérarchisation des structures.
Un écosystème peut donc être défini comme une accumulation d'information dans le temps, dans là mesure où celui-ci s'élève successivement à différents niveaux d'organisation. D'un niveau de départ où toutes les interactions sont nécessaires et où il n'existe que très peu d'alternative (le niveau cellulaire avec disparition pure et simple soit attente de conditions plus favorables avec formes de résistance ou de dissémination à longue distance), vers un niveau « baroque » avec redondance et stratégie de survie complexe d’organismes et populations diversifiées.
La fonction biologique de l’information est donc de résister à l'entropie (reproduction, croissance, différenciation, auto-organisation, complexification). Car le métabolisme de la cellule ou de l'écosystème correspond à ce torrent d'énergie constant qui doit traverser (entrer et sortir) un système vivant pour en assurer le maintien à long terme. Et ce flux d'énergie passe d'un niveau à l'autre sous forme de transfert d'information (message chimique, visuel, etc.) et/ou de matière, et il n'y ajamais un saut de niveau : on ne passe pas directement des cellules aux écosystèmes, mais les interactions se font entre niveaux d'organisation successifs.
