Cycle du carbone

cycle de l'eau ~ cycle du carbone ~ cycle de l'azote ~ cycle de l'oxygène

Le cycle du carbone est un cycle biogéochimique, il coprespond à l'ensemble des échanges d'éléments carbone sur une planète. Celui de la Terre est particulièrement complexe du fait de l'existence des océans, d'une activité interne, et de la vie.

Sommaire

1 Schéma

2 Relations sur court terme

3 Relations sur long terme

3.1 Les phénomènes ponctuels
3.2 Les phénomènes lents

4 Intervention de l'homme sur le cycle

4.1 Combustion
4.2 Effet du réchauffement climatique sur le cycle du carbone et par voie de conséquence sur lui-même

5 Articles connexes

6 Liens externes

Schéma

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Relations sur court terme

Ces relations sont celles qui se produisent en permanence à grande échelle sans être lié à des phénomènes ponctuels : respiration des animaux et photosynthèse des végetaux sont concernés. Ces deux mécanismes font à la fois partie du cylcle du carbone et du cycle de l'oxygène, les réactifs de l'un correspondant aux produits de l'autre on parle de réactions contraires.

Photosynthèse :

6 H₂0 + 6 CO₂ + énergie solaire ====> C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

eau + dioxyde de carbone =====> glucose + dioxygène

Respiration cellulaire :

C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ =====> 6 H₂0 + 6 CO₂ + E

glucose + dioxygène =====> eau + dioxyde de carbone + électricité et chaleur

Relations sur long terme

Deux types de mécanismes entre dans cette catégorie :

Les phénomènes ponctuels

Il s'agit par exemple des éruptions volcaniques qui projettent entres autres comme gaz du dioxyde de carbone et du méthane, contenant tout les deux l'élément carbone, ou plus exceptionel l'impact d'une importante météorite sur la Terre. Selon la violence de ces évenements la quantité de matière expulsée et les conséquences que cela implique peuvent considérablement variées. En effet l'activité volcanique normale fait augmenter les taux atmosphériques de ces deux gaz à effet de serre est contribue donc au phénomène de réchauffement climatique. Par-contre la chute d'un corps lourd ou une éruption excéptionellement puissante propage dans la haute atmosphère des grandes quantités de poussière qui vont empêcher l'arrivée de la lumière au sol, résultat la température peut chuter de plusieurs dizaines de degrés en quelques semaines. Un tel cataclysme est soupconné d'être à l'origine de la disparition des dinosaures.

Les phénomènes lents

La fossilisation des êtres vivants morts se produit sur plusieurs millions d'années, du fait que le nombre d'organismes vivants ne peut augmenter brutalement de manière significative ce transfert de carbone de la biosphère à la lithosphère ne change guère de proportion au cours du temps, il est estimé à 102 gigatonnes par an.

La dissolution du disoxyde de carbone dans l'hydrosphère : Du simple fait de La forte solubilité du CO₂ disoxyde de carbone dans l'eau et de l'importance du volume des océans la capacité de stockage des couches supérieurs de l'hydrosphère, c'est à dire jusqu'à 100 mètres, est déjà imprésionnante. Mais si elle arrive à être 63 fois plus élévée que celle de l'atmosphère c'est grâce aux multiples formes du carbone dans les océans. D'une part en milieu aqueux le dioxyde de carbone (CO₂) se transforme intégralement en hydrogénocarbonate (HCO₃^-) et d'autre part celui-ci peut lui-même devenir un ion carbonate de formule CO₃^2-. La répartition du CO₂ dans l'hydrosphère est ainsi approximativement évalué comme suit :

1% dans du CO₂

90% dans l'hydrogénocaronate (HCO₃^-)

9% dans les ions carbonates (CO₃^2-)

La sédimentation océanique : Mais le cycle décrit ci-dessus n'est pas fini la circulation océanique profonde entraîne les ions carbonates dernier produit de cette chaîne de réactions jusque dans les fonds marins où il réagissent avec les ions calciums de l'eau pour former carbonate de calcium (CaCO₃) plus couramment appelé calcaire. Celui-ci se dépose au sol pour finir par accumulation succesive à appartenir à la lithosphère. Etonnament certains animaux font aussi parti de ce cycle de carbone inorganique, en effet les coquilles des crustacés sont conçus par la même réaction chimique et réjoignent aussi les fonds marins à la mort de leurs propriétaires. Cet apport supplémentaire est cependant négligeable.

Intervention de l'homme sur le cycle

Combustion

Les interventions les plus évidentes de l'hommes sont les combustions massives de matières organiques (forêts) et de roches carbonées (charbon, pétrole, gaz) qui non seulement rejettent énormement de dioxyde de carbone mais aussi déséquilibre les relations organiques au détriment de la photosynthèse. L'homme semblant prêt à extraire toutes les ressources disponibles sur Terre la disparition à court terme des roches carbonnées peut être assurée. Pour ce qui est de la faiblesse accrue de la photosynthèse elle est aggravée par la désertification qui frappe majoritairement les pays les plus pauvres du monde, ceux d'Afrique sub-saharienne. Ce phénomène est particulièrement dramatique du fait que les deux molécules contenant du carbone et se retrouvant dans l'atmosphère (méthane et dioxyde de carbone) constitue les principaux gaz à effet de serre. Le problème majeur de l'humanité dans les siécles à venir qu'est le réchauffement climatique global pourrait avoir une ampleur bien plus importante que celle prévisible dûe aux combustions du fait qu'il perturbe lui aussi le cycle du carbone de tel sorte qu'il s'auto-amplifie ! Si le qualificatif de problème majeur peut être utilisé sans le moindre doute c'esr d'une part parce que Les phénomènes permettant de ramener le dioxyde de carbone atmosphériques dans la lithosphère appartiennent tous aux long terme (plusieurs dizaines de milliers, voir millions d'années) et d'autre part parce que le reboisement s'effectuant lui-même sur le moyen terme (quelques siécles maximum). Le genre humain et l'ensemble des écosystèmes serons donc obligés de s'adapter pendant plusieurs siécles.

Effet du réchauffement climatique sur le cycle du carbone et par voie de conséquence sur lui-même

La solubilité des océans dépend de leur température, en augmentant celle-ci par la hausse des taux atmosphériques de dioxyde de carone nous baissons la capacité de stockage des océans qui se mettent alors à rejetter eux-mêmes du dioxyde de carbone. Sachant que le second reservoir à carbone est le milieu aqueux l'enclenchement d'un cercle vicieux serait hautement préjudiciable.

Le réchauffement climatique s'il prend une ampleur importante pourrait aussi bloqué en grande partie la sédimentation océanique en ralentissant voir supprimant sous certaines lattitudes les courants océaniques responsable lors de leurs plongées (au niveau du Groenland pour le Golf Stream et dans le Pacifique pour la branche asiatique) de la descende des sédiments et donc de leur dépot. Même si cet sédimentation est très faible c'est elle qui génère l'ensemble des roches carbonatées, c'est à dire contenant des carbonates tels le carbonate de calcium (calcaire) et le carbonate de sodium (silice), dans de telles circonstances seul le reboisement pourrait résorber sur du moyen terme le problème mais contenu de la hausse de la population mondial conjugué à se hausse de niveau de vie qui fait flamber non seulement les cours du pétrole mais aussi le pétrole lui-même ce reboisement est actuellement impossible. Les grandes forêts vierges étant toujours dans l'esprit de la plupart des dirigeants, et notamment ceux des pays en voie de développement n'ayant pas affaire avec des mouvements environnementalistes sensibilisant l'opinion publique, des espaces inutiles potentiellement transformables en zones urbaines ou agricoles.

Liens externes

schéma plus détaillé du cycle du carbone