cycle du carbone carte mentale

Comprendre le sujet

Le cycle du carbone décrit les échanges continus de cet élément entre quatre grands réservoirs : l'atmosphère, les océans, les écosystèmes terrestres et les roches sédimentaires. La photosynthèse fixe le CO2 en matière organique, tandis que la respiration, la décomposition et la combustion le restituent à l'atmosphère. À l'échelle géologique, les processus volcaniques et la sédimentation déplacent le carbone sur des millénaires. Les activités humaines perturbent cet équilibre en transférant du carbone fossile vers l'atmosphère.

Les deux échelles du cycle
Le cycle du carbone fonctionne à deux échelles de temps très différentes. Le cycle rapide, dit biologique, concerne les échanges entre l'atmosphère, la biosphère et les océans de surface : il s'effectue en quelques années, voire quelques saisons, grâce à la photosynthèse et à la respiration. Le cycle lent, dit géologique, implique les roches sédimentaires et le manteau terrestre : la sédimentation, l'enfouissement de matière organique et le volcanisme y déplacent le carbone sur des dizaines de milliers à des millions d'années. Les activités humaines court-circuitent le cycle lent en brûlant des combustibles fossiles, restituant en quelques décennies du carbone accumulé pendant des centaines de millions d'années.

Photosynthèse et respiration : un échange équilibré
La photosynthèse convertit le CO2 atmosphérique en matière organique grâce à l'énergie lumineuse ; elle produit aussi du dioxygène. La respiration, commune à tous les êtres vivants, dégrade cette matière organique et libère du CO2. À l'échelle mondiale, ces deux flux sont du même ordre de grandeur et s'équilibrent largement en l'absence de perturbation. Les forêts, les prairies et surtout le phytoplancton marin assurent l'essentiel des fixations annuelles. Il faut noter que les cyanobactéries, procaryotes photosynthétiques, réalisent la photosynthèse sans chloroplastes, contrairement aux plantes. La décomposition des détrus par les champignons et les bactéries complète ce circuit en minéralisant le carbone organique des sols.

Le rôle des océans
Les océans constituent le plus grand réservoir de carbone actif, sous forme de CO2 dissous, d'ions bicarbonate et de carbonate. Les échanges à l'interface air-eau dépendent de la température : l'eau froide absorbe davantage de CO2 que l'eau chaude, ce qui explique la plus forte dissolution dans les hautes latitudes. La pompe biologique complète ce mécanisme : le plancton fixe le carbone, et une partie de cette matière coule vers les profondeurs où elle peut séquestrer durablement. Cependant, l'absorption accrue de CO2 provoque une acidification des eaux, qui gêne la calcification des organismes comme les coraux et certains mollusques, sans que toutes les conséquences écologiques soient encore pleinement connues.

Perturbation anthropique et notion de puits
Depuis la révolution industrielle, la combustion d'énergies fossiles et les changements d'usage des sols, notamment la déforestation, transfèrent massivement du carbone fossile vers l'atmosphère. La concentration de CO2 y a augmenté de façon mesurée depuis le milieu du XIXe siècle. Environ la moitié de ces émissions supplémentaires est réabsorbée par les puits naturels, principalement les océans et la végétation terrestre. Cette capacité d'absorption n'est pas illimitée : certains puits peuvent saturer ou devenir des sources, par exemple lors de sécheresses ou d'incendies. Le bilan actuel reste donc déficitaire, avec une accumulation nette de carbone dans l'atmosphère.