Le cycle naturel du carbone sur Terre - planche de synthèse

Le cycle naturel du carbone sur Terre

Le carbone est un constituant essentiel de nombreuses molécules organiques (matière organique vivante ou fossile) et minérales (CO2, calcaire, etc...).

Sous ces différentes formes, le carbone est stocké dans lʼatmosphère, lʼhydrosphère (les océans, les lacs, les cours d’eau et les eaux souterraines), la biosphère (les êtres vivants, dont l’immense majorité sont des végétaux) et les roches (la lithosphère, dont la croûte terrestre constitue la partie la plus superficielle, en contact avec l'atmosphère sur les continents, et l'hydrosphère sous les océans). Il circule entre ces différents réservoirs grâce à de nombreux mécanismes dʼéchanges (photosynthèse / respiration, dissolution / dégazage par les océans, rejets volcaniques, etc...).

Ces flux de carbone constituent le cycle du carbone, qui reste équilibré à lʼétat naturel.

Document d'aide à la reconstitution de la planche

Le carbone est l'un des éléments fondamentaux de la matière vivante. Il circule en permanence entre l'atmosphère, les êtres vivants, les océans et les roches selon un cycle naturel. Depuis le début de l'ère industrielle, les activités humaines modifient profondément ce cycle en libérant rapidement dans l'atmosphère du carbone qui était stocké depuis des millions d'années.

CO₂ atmosphérique
Le dioxyde de carbone (CO₂) est naturellement présent dans l'atmosphère. Les activités humaines augmentent fortement sa concentration, ce qui renforce l'effet de serre et contribue au réchauffement climatique.

Photosynthèse terrestre
Les végétaux chlorophylliens, les algues et certaines bactéries absorbent le CO₂ atmosphérique grâce à la photosynthèse. En utilisant l'énergie lumineuse, ils fabriquent leur matière organique et libèrent du dioxygène.

Végétation et biomasse
Le carbone est temporairement stocké dans les feuilles, les troncs, les racines, ainsi que dans les animaux qui consomment cette matière végétale. Ce réservoir constitue la biomasse vivante.

Respiration
Les plantes, les animaux, les champignons et les micro-organismes utilisent une partie de leur matière organique pour produire de l'énergie. Cette respiration rejette du dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Décomposition
Les bactéries et les champignons décomposent les organismes morts et les déchets organiques. Une partie du carbone est renvoyée dans l'atmosphère sous forme de CO₂, tandis qu'une autre reste stockée dans le sol sous forme d'humus.

Carbone des sols
Les sols constituent un important réservoir de carbone. Une partie de cette matière organique peut être conservée pendant plusieurs siècles, voire plusieurs millénaires.

Combustibles fossiles
Une faible partie de la matière organique enfouie évolue très lentement en charbon, pétrole ou gaz naturel. Ces combustibles représentent un stockage de carbone réalisé sur plusieurs millions d'années.

Altération des roches carbonatées
Le dioxyde de carbone dissous dans l'eau forme de l'acide carbonique, capable de dissoudre progressivement les roches carbonatées, comme les calcaires et les dolomies. Le carbone est ensuite transporté vers les océans principalement sous forme d'ions bicarbonate.

Échanges océan-atmosphère
Les océans absorbent une partie du CO₂ atmosphérique par dissolution. Selon les conditions de température et de concentration, ils peuvent également en rejeter vers l'atmosphère.

Photosynthèse marine
Le phytoplancton utilise le CO₂ dissous pour fabriquer sa matière organique grâce à la photosynthèse. Cette production constitue la base de la plupart des chaînes alimentaires marines.

Pompe biologique
Lorsqu'une partie des organismes marins meurt ou produit des débris organiques, le carbone qu'ils contiennent est entraîné vers les profondeurs océaniques. Ce mécanisme participe au transfert du carbone depuis la surface vers les fonds marins.

Sédimentation et stockage
Au fond des océans, une partie du carbone s'accumule dans les sédiments sous forme de matière organique ou de carbonates. Ce carbone peut rester stocké pendant des millions d'années avant d'être éventuellement recyclé par les phénomènes géologiques.

Activités humaines
La combustion des énergies fossiles, la fabrication du ciment et la déforestation libèrent rapidement de grandes quantités de CO₂ dans l'atmosphère. Ces émissions perturbent le fonctionnement naturel du cycle du carbone.

Impacts des activités humaines
L'augmentation du CO₂ atmosphérique intensifie l'effet de serre et provoque le réchauffement climatique. Elle contribue également à l'acidification des océans, à la fonte des glaces et à de nombreuses perturbations des écosystèmes terrestres et marins.