Le cycle du carbone

Le cycle du carbone est un cycle biogéochimique qui correspond à l’ensemble des échanges de carbone sur la planète.

Le carbone se déplace sous diverses formes, entre l'intérieur de la Terre, sa surface et l’atmosphère. Le recyclage chimique du carbone est un élément critique pour notre planète. En effet, le carbone est un constituant majeur de deux gaz à effet de serre, le dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4). Sans le carbone, il ne pourrait y avoir de vie sur la Terre. Son recyclage influence la productivité biologique et le climat. Parmi les processus qui permettent le recyclage chimique du carbone, certains ont lieu en milieu terrestre et d’autres en milieu océanique. On peut aussi constater parmi ces processus qu'il y a des réactions chimiques biologiques et non biologiques.

On peut retrouver dans la nature, le carbone sous deux formes. Le carbone qui est produit par des organismes vivants et qui est lié chimiquement à d’autres carbones ou à des éléments comme l'hydrogène (H), l'azote (N) ou le phosphore (P), est appelé carbone organique (Corg). C’est le cas des molécules complexes comme les protéines, les lipides et les glucides. Le carbone, qui n’est pas produit par des organismes vivants et qui n’est pas lié avec d’autres carbones (liaison C-C) ou d’autres atomes d’hydrogène (liaison C-H), est appelé carbone inorganique (Cinorg). Le CO2 atmosphérique et les calcaires (CaCO3) en sont des exemples.

Les principaux processus et phénomènes qui sont présents dans le cycle du carbone.

 

 

(1) La photosynthèse

Les végétaux emmagasinent du carbone d’origine atmosphérique ou bien dissous dans l’eau par le processus de production primaire. Ils utilisent l’énergie solaire pour transformer le dioxyde de carbone (CO2) en glucose. Le glucose servira de source d’énergie pour fabriquer les tissus des végétaux.

(2) La consommation

Le carbone contenu dans les végétaux sera absorbé par les animaux herbivores. Et les animaux carnivores absorberont le carbone contenu dans les animaux dont ils se nourriront.

(3) La respiration

Le carbone est restitué à l’atmosphère par le processus de respiration. Les êtres vivants respirent. Ils rejettent donc dans l’atmosphère sous forme de dioxyde de carbone, une partie de la quantité de carbone qu’ils avaient ingéré au départ.

(4) La décomposition des déchets

On retrouve une partie du carbone dans les déchets végétaux et animaux (urine, selles, organismes morts, etc.). Les décomposeurs vont alors se charger de les décomposer. Le processus de fermentation peut être utilisé. Ce processus de décomposition libère du dioxyde de carbone (CO2) et du méthane (CH4).

(5) Les feux de forêt

Sous l’action de la combustion, le carbone contenu dans les troncs et les feuilles des arbres se transforme en dioxyde de carbone (CO2).

(6) La dissolution

Une grande partie du dioxyde de carbone atmosphérique est dissous dans les océans. En effet, les océans sont des puits à carbone, car ils prélèvent globalement plus de carbone à l’atmosphère qu’ils ne lui en redonnent. Une partie du dioxyde de carbone dissous dans l’eau réagit avec les molécules d’eau, puis avec du calcium pour devenir du carbonate de calcium (CaCO3). On retrouve le carbonate de calcium dans la composition des coquilles et squelettes des organismes marins.

(7) Les roches carbonatées

Les coquilles et les squelettes des organismes marins morts s’accumulent au fond de l’océan. Le carbonate de calcium s’accumule donc dans les sédiments et donne naissance à des roches carbonatées. Ces roches suivent le mouvement des plaques tectoniques. Elles plongent sous le manteau de la terre lors du processus de subduction et peuvent éventuellement être ramenées à la surface.

(8) Les éruptions volcaniques

Au contact du magma, le carbone contenu dans les roches carbonatées peut se libérer et retourner dans l’atmosphère. Les volcans et les geysers laissent échapper du dioxyde de carbone et du méthane dans l’atmosphère.

(9) Les combustibles fossiles

Les organismes morts qui tombent au fond de l’océan forment une couche de sédiments. Ils peuvent parfois se transformer en combustibles fossiles comme le charbon ou le pétrole s’ils demeurent enfouis dans les sédiments pendant des centaines de millions d’années.

Impacts du dérèglement du cycle du carbone

Comme on peut le constater, les phases géologiques du carbone, comme la subduction et la formation de combustibles fossiles, se déroulent sur une période de millions d’années tandis que les phases biologiques du cycle du carbone, comme la photosynthèse, la respiration, la décomposition, peuvent se produire sur une période allant de quelques jours à des milliers d’années.

Avant l’avènement de l’ère industrielle, à la fin du 19e siècle, le cycle du carbone ne faisait intervenir que l’atmosphère, les océans et la biomasse terrestre. Les combustibles fossiles ne faisaient pas, à ce moment-là, partis du cycle et le cycle du carbone était équilibré. Mais l’homme, en détruisant la végétation et en utilisant les combustibles fossiles, est responsable du déséquilibre du cycle global du carbone. On utilise les combustibles fossiles à une trop grande vitesse. Ils n’ont pas le temps de se régénérer. La combustion des matières fossiles fait en sorte qu’il y a un surplus de carbone qui rejoint l’atmosphère et les océans. Ce déséquilibre peut provoquer des changements climatiques importants.

Les exercices

Les références

Cours Planète Terre, Pierre-André Bourque, - Le cycle du carbone

Le cycle du carbone

Le cycle du carbone perturbé : l’empreinte humaine

Une vidéo explicative sur cycle du carbone et de l’oxygène


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