Le Cycle Du Carbone

Le cycle du carbone

Intro

Le carbone fait parti des éléments indispensables à la vie, celui-ci circule tout le temps entre organismes et réservoirs. Les processus réciproques de la photosynthèse et de la respiration cellulaire sont à l’origine des transformations et des mouvements du carbone.

Il existe quatre réservoirs de carbone : l'hydrosphère, la lithosphère, la biosphère et l'atmosphère. Les deux plus grand étant la lithosphère et l’hydrosphère

Polémiques sur le rôle des forêts, anciennes notamment

Pendant sa phase de croissance initiale, une forêt joue un rôle de puits de carbone. Par contre il n'y a pas de consentement scientifique concernant les forêts anciennes.

Une hypothèse ancienne était que ces forêts étaient à l'état d'équilibre, c'est-à-dire émettant autant de CO2 qu'elles en absorbent. Contrairement aux tourbières, les vastes zones forestières auraient alors été neutres dans le cycle du carbone.

Une étude internationale récente de Sébastiaan Luyssaert publiée dans le journal Nature dément cette hypothèse, comme les jeunes forêts, les forêts anciennes peuvent stocker aussi du carbone (plus ou moins selon le contexte climatique et les apports atmosphériques en azote, mais tout à fait significativement). Les forêts de 15 à 800 ans d'âge, leurs destructions ou même leurs perturbations sont causes d'importantes séparations de substances de carbone. Les forêts anciennes comptent encore pour environ 15 % de la surface forestière. Elles n'étaient jusqu'ici pas prise en compte dans les bilans-carbone, alors qu'elles contiennent selon cette étude, notamment dans les litières et leurs sols au moins 10% de tout le CO2 stocké.

Réservoirs

Dans l’atmosphère : les végétaux consomment énormément de carbone lors de leur croissance (= photosynthèse) et le recycle rapidement, une partie du carbone reste hors du cycle car il c’est incorporé dans le bois ou d’autres matières organiques durable. Le carbone retourne dès lors dans l’atmosphère sous forme de CO2. Une partie du carbone se trouve aussi dans le sol suite à la chute des feuilles. Tous les sols (biosphère) ne stockent pas la même quantité de carbone et ni durant une même période. Les autotrophe (principalement les végétaux) absorbent le dioxyde de carbone de l’atmosphère par les stomates de leurs feuilles et l’incorporent a la matière organique de leur propre biomasse ; une partie de cette matière organique devient ensuite la source de carbone des hétérotrophes (consommateur). La respiration des autotrophes et des hétérotrophes renvoie finalement le dioxyde de carbone dans l’atmosphère. La concentration atmosphérique de dioxyde de carbone varie légèrement au cours de l’année. Dans l’hémisphère Nord, elle atteint son plus bas niveau pendant l’été et son plus haut niveau pendant l’hiver. En effet, l’activité photosynthétique atteint son point culminant pendant l’été, et la concentration atmosphérique de dioxyde de carbone diminue. Pendant l’hiver, la végétation rejette plus de dioxyde de carbone qu’elle n’en utilise pour la photosynthèse, et la concentration atmosphérique de ce gaz augmente. Par le faut que l’hémisphère Nord comprend plus de terres émergées et plus de végétation celui-ci produit plus que l’hémisphère Sud.

Dans l’hydrosphère (= océan) : il y existe deux sorte de pompes une physique et une biologiques.

- la pompe physique correspond à la dissolution du CO2 atmosphérique dans les H2O de surface. Plus les eaux sont froide plus vite cette dissolution se fera, les fond marins peuvent ainsi conserver pendant 1000 ans du dioxyde de carbone. Cependant cela rend les fonds marins plus acide ce qui conduit à des impacts négatif sur la vie aquatiques.

- la pompe biologique comprend l’activité des phytoplanctons, pour leur photosynthèse il fixe le CO2 dissout dans les eaux de surface. Cela va donc permettre une accélération de l’absorption, cependant ces organismes n’aiment pas l’acidité, un surplus de dioxyde de carbone causerait donc leur mort. Au final le dioxyde de carbone augmente.

Échanges.

Échanges atmosphère-hydrosphère (dissolution - dégazage)

Du fait de la forte solubilité du dioxyde de carbone (CO2) dans l'eau et de l'importance du volume des océans, la capacité de stockage des couches supérieures de l'hydrosphère est impressionnante : 63 fois plus élevée que celle de l'atmosphère.

Le carbone s'y retrouve sous diverses formes. En milieu aqueux le CO2 est en équilibre avec les formes hydrogénocarbonate (HCO3-) et ion carbonate (CO32-).

Les ions carbonates seront eux-mêmes en équilibre avec des formes précipitées (carbonate de calcium, qu'on retrouve notamment dans les coquilles d'animaux marins qui formeront le calcaire).

Enfin, le développement des être vivants qui captent le CO2 (photosynthèse, construction d'une coquille) ou en rejettent (respiration) a une importance non négligeable sur la quantité de carbone dissous et représente une part de la biomasse.

Échanges atmosphère-biosphère

Les êtres vivants échangent du carbone avec l'atmosphère. Cet échange se fait dans les deux sens : alors que la fermentation, la respiration des bactéries, des animaux et des végétaux dégagent du CO2, la photosynthèse fixe le carbone dans la matière ou biomasse. Ces deux mécanismes font à la fois partie du cycle du carbone et du cycle de l’oxygène.

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