Le Cycle Du Carbone

1. Le cycle du carbone

Chaque être vivant est constitué de carbone, ce carbone se retrouve dans l’atmosphère terrestre, certaines roches et océans. Il existe plusieurs réservoirs de carbone, il circule constamment entre les organismes et les réservoirs.

Les différents réservoirs :

Les réservoirs de carbone sur terre

Par ordre d’importance, avec des ordres de grandeurs en milliards de tonne de carbone.

• Roches et sédiments : 66 000 000

• Océan profond : 38 000

• Combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) : 5000

• Sols : 1560

• Océan de surface : 1000

• Atmosphère : 800 (600 avant l’industrialisation)

• Biomasse (végétaux et animaux) : 61

Echanges naturels entres les réservoirs :

A. Cycle du carbone organique

Le carbone organique est produit par les organismes vivants. Il est associé à des atomes d’azote, d’hydrogène, de phosphores et d’autres atomes de carbone pour former une molécule de matière organiques. Le cycle est composé de plusieurs compartiments : l’atmosphère, les biotes (organismes vivants), sols terrestres et sédiments marins et roches sédimentaires.

I. Le cycle court

Le cycle court s’étale sur une durée qui est inférieure au siècle.

De l’atmosphère aux biotes :

La photosynthèse : est le processus bioénergétique qui permet aux plantes et à certaines bactéries de l’océan (phytoplancton) de synthétiser de la matière organique ici le carbone grâce à la chlorophylle en exploitant la lumière du soleil. Au cours de ce processus le carbone (Co2) est transformé en glucose et oxygène.

Réaction chimique : 6 CO2 + 6 H2O + E (énergie lumineuse) → C6H12O6 (glucose) + 6O2

Des biotes à l’atmosphère :

La respiration est le contraire de la photosynthèse. L’oxygène est transformé en Co2. L’organisme crée de l’énergie grâce à la dégradation du glucose (respiration cellulaire). Cette énergie est nécessaire au bon fonctionnement du métabolisme. Elle se fait pour les autotrophes et les hétérotrophes.

Réaction chimique : C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

Le rôle de la fermentation est d’utiliser le carbone non atmosphérique. Les matières organiques qui n’ont pas été consommées se trouvent dans le sols ou les sédiments marins. Deux micros organisme décomposent cette matière en dégageant du Co2 et du méthane. Les premiers micros organismes sont les aérobies (besoin d’oxygène). Ces organismes décomposent la matière en dégageant du Co2 par leur respiration. Les seconds micros organismes sont les anaérobies (pas besoin d’oxygène) ils décomposent le carbone par fermentation pour former du méthane

La digestion de certains animaux (flatulences de vaches) produisent du Co2 et du méthane qui sont rejeté dans l’atmosphère. Le méthane est un gaz à effet de serre, lorsqu’il est oxydé il se transforme en Co2

Réaction chimique : matière organique -> dioxyde de carbone + méthane

C6H12O6→3CO2+3CH4

II. Le cycle long

Le cycle long du carbone s’étend sur des millions d’années.

Des êtres vivants à la terre :

Lors de la mort des organismes vivants à lieu la décomposition par des microorganismes. La matière devenue organique passe dans le sol, la rapidité de la dégradation se fait selon leur complexité. Les trois principaux processus de transformation de matières organiques et carbone sont l’humification, l’agrégation et la sédimentation.

L’humus est la couche supérieure du sol créée et entretenue par la décomposition de la matière organique, principalement par l'action combinée des animaux, des bactéries et des champignons du sol. Les vers de terre encapsulent la matière organique ce qui est appelée agrégation. Et la sédimentation permet la formation de combustible fossile. Celle-ci se fait en trois étapes. L’accumulation de matière organique qui proviennent de la décomposition des organismes morts qui se sédimente strate par strate, la maturation de la matière organique. La maturation de la matière organique, elle se transforme en kérogène, gaz naturel et pétrole sous l’effet de la pression et de l’augmentation de la température. Pour terminer les hydro carburants remontent à la surface jusqu’à ce qu’ils soient piégés dans les roches imperméables.

B. Cycle du carbone inorganique

Le carbone organique n’est pas associé aux éléments organiques mais aux éléments minéraux. Elle s’étale sur une durée supérieure au siècle.

Les échanges air-océan :

Premièrement le Co2 se répartit de manière équilibrée entre l’atmosphère et l’océan grâce à la pression. C’est ce qu’on appelle la solubilité. Cette solubilité diminue lorsque la température augmente. Ainsi, une eau froide qui remonte des profondeurs libère du Co2 lorsqu’elle se réchauffe en surface. Inversement, l’eau qui dérive vers le nord entraine le carbone qui a été dissout en surface dans les couches plus profondes qui sont plus froides et qui stock donc plus de Co2. Le cycle du carbone est donc lié au transport physique du Co2 dissout.

Deuxièmement la pompe biologique qui est réglée par l’activité de la biomasse marine (phytoplancton et coraux). Le phytoplancton utilise aussi la photosynthèse. Il est le point de départ de la chaine alimentaire marine. Le plancton et d’autres organismes marins utilisent le Co2 qui a été dissout dans l’eau pour se créer leurs squelettes et coquilles qui sont à base de calcaire minérale (CaCO3). Le calcaire minéral est plus dense que l’eau et se précipite donc au fond de l’océan pour s’y sédimenter, on appelle ce phénomène la bio-calcification. L’océan recueille aussi les carbonates

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