Le cycle du carbone

Le carbone est présent dans les océans, les sols, les réserves de carbone fossile, la roche mère, l’atmosphère et la biomasse végétale. On appelle cycle du carbone le déplacement du carbone, sous ses diverses formes, entre la surface de la Terre, son intérieur et l’atmosphère. Les principaux mécanismes de l’échange de carbone sont la photosynthèse, la respiration et l’oxydation.

Répartition du carbone

Les océans constituent le plus grand réservoir de carbone (évalué à 38 000 gigatonnes), devant la biomasse terrestre (2060 gigatonnes). Le carbone atmosphérique qu’on retrouve essentiellement sous forme de dioxyde de carbone de méthane ne représente que 720 gigatonnes. Les réserves de carbone fossiles sont estimées à 6000 gigatonnes.

La répartition du CO2 dans l’hydrosphère est approximativement la suivante :

1. 1 % dans le dioxyde de carbone (CO2)
2. 90 % dans l’hydrogénocarbonate (HCO3-)
3. 9 % dans les ions carbonates (CO32-)

Cycle du carbone

Les végétaux terrestres emmagasinent du carbone d’origine atmosphérique par le processus de production primaire et ne vont en restituer qu’une partie. La végétation va ensuite envoyer ce carbone vers les sols sous forme de matière organique morte. La plupart de ce carbone est ensuite restitué à l’atmosphère par les processus de respiration et de décomposition dans les sols.

Les échanges entre les être vivants et l’atmosphère sont évalués à 60 gigatonnes par an. 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 des végétaux chlorophylliens fixe le carbone dans la matière organique ou biomasse.

Les océans prélèvement globalement plus de carbone à l’atmosphère qu’ils ne lui en restituent, ils sont donc considérés comme des puits à carbone. Un transfert de carbone se fait entre les différents compartiments par les rivières et les fleuves.

Les phénomènes climatiques et l’érosion perpétuent les échanges carboniques entre les roches sur la surface de la terre et dans les océans. Le carbone plonge sous le manteau de la terre lors d’un processus dit de subduction – tandis que les volcans, les thermes et les geysers laissent échapper de nouveau le gaz carbonique et le méthane dans l’atmosphère.

Les phases géologiques du cycle du carbone – les phénomènes climatiques, l’érosion, la subduction et la formation de combustibles fossiles – se déroulent sur une période de millions d’années. Les phases biologiques du cycle du carbone – la photosynthèse, la respiration, la décomposition par les microbes – peuvent se produire, elles, sur une période allant de quelques jours à des milliers d’années.

Impact des activités humaines

L’homme modifie artificiellement le cycle de carbone en détruisant par exemple la végétation par les incendies volontaires qui vont provoquer une augmentation du carbone atmosphérique (1,7 Gigatonnes de carbone par an). L’utilisation du combustible fossile est aussi une source de carbone majeure dans l’atmosphère (5,4 Gigatonnes de carbone par an). Ces deux sources sont d’ailleurs les principaux responsables du déséquilibre du cycle global du carbone.

En effet, avant que l’homme moderne exerce une emprise sur la planète, le cycle du carbone ne faisait intervenir que l’atmosphère, les océans et la biomasse terrestre. Les dépôts fossiles n’intervenaient pas dans ce cycle. L’homme a ainsi modifié le cycle naturel du carbone.

De plus, l’homme a aussi exercé une modification de la taille relative des différents compartiments. Les dépôts fossiles ont tendance à voir leur stock de carbone diminuer (le retour du carbone vers ce compartiment est trop lent pour être significatif). Ce déficit est transféré vers le compartiment atmosphérique. On estime ainsi que 45 % du carbone libéré lors de la combustion de matières fossiles telles que l’essence rejoint chaque année le compartiment atmosphérique ; et 28 % rejoindrait le compartiment océanique via les échanges gazeux à la surface.