Tous les éléments sur Terre, y compris le carbone, se déplacent selon des cycles, dans le cadre d'un système fermé. Il n’y a ni perte ni apport de carbone depuis l’espace. Le diagramme du cycle du carbone montre les différentes étapes du recyclage du carbone au 21e siècle.
Le diagramme
Le diagramme mondial du carbone de l'Université de New Hamsphire représente les réservoirs et les flux qui composent le cycle du carbone. Les bassins de carbone stockent de grandes quantités de carbone pendant de longues périodes et sont en bleu. Les flux sont les processus qui déplacent le carbone d’un pool à un autre et sont en rouge. Les flux comportent deux parties: l'une qui élimine le carbone de l'air et l'autre qui libère le carbone fixé sous forme de CO2 dans l'atmosphère.
Piscines de carbone
Les quantités de carbone stockées par les piscines sont mentionnées dans le Pétagramme de carbone (PgC). Un Pg équivaut à un milliard de tonnes et est également appelé Gigatons (Gt).
- Roches:La majeure partie du carbone est emprisonnée sous forme de roches sédimentaires.
- Fond océanique: Le deuxième plus grand réservoir de carbone se trouve sous les océans sous la forme de dioxyde de carbone (CO2) dissous dans l'eau.
- Combustibles fossiles: Le troisième plus grand réservoir de carbone est constitué de combustibles fossiles, tels que le charbon, le lignite, le gaz naturel et le pétrole, qui sont formés à partir de restes de plantes terrestres et marines. et les animaux soumis à une température et une pression spéciales.
- Surface de l'océan: Le carbone est stocké pendant une courte période dans les eaux de surface sous forme de CO2 dissous dans l'eau ou dans le corps des plantes et des animaux marins vivants.
- Piscines terrestres: Tout le carbone qui s'accumule dans les arbres et les sols forme un autre réservoir à court terme et est libéré après quelques décennies ou siècles, par exemple lorsque les arbres sont coupés. ou mourir.
- Dioxyde de carbone: Le carbone présent dans l'air sous sa forme gazeuse, le CO2, aide à garder la terre au chaud. Sans cette vie telle qu’elle existe ne serait pas possible sur terre. Il y a un ajout et une absorption constants de ce pool de carbone.
Élimination du carbone dans les flux
Les quantités de carbone déplacées chaque année sont indiquées en PgC par an dans le diagramme. Le CO2 est éliminé de l’air et fixé par des processus quotidiens rapides. La formation de matière organique et de puits de carbone est plus lente et nécessite du temps.
- Photosynthèse - Les plantes vertes utilisent le CO2, ainsi que l'eau et l'énergie du soleil dans un processus appelé photosynthèse pour former des sucres simples, puis les nutriments dont les plantes ont besoin.
- Absorption par les océans - Le CO2 atmosphérique est également absorbé et utilisé pour la photosynthèse dans les océans. Les phytoplanctons sont ici les équivalents des plantes, dont dépend toute vie dans les océans. De plus, le CO2 dissous dans l'eau est converti en carbonate de calcium et utilisé dans les coquilles et les squelettes des animaux marins.
- Chaîne alimentaire - Lorsque les herbivores mangent des plantes, ou que les carnivores et omnivores mangent d'autres animaux, ce carbone est transmis le long de la chaîne alimentaire pour aider les animaux à grandir, à vivre et à se multiplier.
- Ajout de matière organique et de litière - Lorsque les plantes et les animaux meurent, ils sont décomposés par les microbes pour former de l'humus ou de la matière organique qui fait partie du sol. Déchets qui se forment chaque année lorsque les arbres perdent des brindilles et des feuilles et recyclent constamment le carbone dans le sol. Celui-ci est en partie utilisé pour la croissance des plantes et maintient le carbone en circulation, tandis que le reste forme le carbone du sol.
Formation de réservoirs de carbone
Les quantités de CO2 utilisées et la durée pendant laquelle elles restent stockées sous forme de carbone fixe varient selon les organismes et les processus.
- Étant donné que les arbres vivent longtemps et accumulent du carbone dans leur tige, leurs feuilles et leurs racines, ils agissent comme des puits de carbone.
- Les sols accumulent du carbone sous forme de matière organique et de racines mortes qui restent dans le sol longtemps après la mort d'une plante ou d'un arbre; il existe d’énormes quantités de biomasse sous la forme de racines vivantes d’arbres et de prairies dans le sol. Les sols constituent un autre puits de carbone important.
- Certaines coquilles et squelettes d'animaux marins s'accumulent au fond des océans pour produire du calcaire.
Les puits de carbone sont un flux ou un processus important qui aboutit finalement à des réservoirs de carbone. À court terme, ils produisent des réservoirs de carbone terrestres, et à long terme, des combustibles fossiles et des roches.
Flux de la terre vers l'océan
Lorsque les rivières se jettent dans les océans, elles transportent avec elles des sédiments riches en matière organique. Les marais et les inondations des marées déplacent également chaque année du carbone sous forme de matière organique vers les océans.
Libération naturelle de dioxyde de carbone
Dans le cycle naturel du carbone, le carbone est rejeté dans l'atmosphère principalement par la respiration et la décomposition.
- Respiration des plantes - La plupart des êtres vivants, microbes, plantes et animaux terrestres, respirent. Ils inspirent de l’oxygène et expirent du CO2 en décomposant les aliments qu’ils ont mangés. C'est l'un des cycles de carbone les plus courts.
- Décomposition et respiration du sol - Toute la matière en décomposition sur terre n'est pas convertie en matière organique. Une partie du carbone est rejetée directement dans l’air sous forme de CO2. Les microbes et petits aminés vivant dans le sol libèrent également du CO2 chaque jour lorsqu'ils respirent.
- Perte océanique - La respiration et la décomposition des plantes et des animaux marins libèrent également du CO2 dans le réservoir de carbone de l'atmosphère.
- Volcans - Une petite quantité de carbone est libérée dans l'atmosphère par l'activité volcanique.
Activités humaines libérant du dioxyde de carbone
En plus des flux naturels, de nombreuses activités humaines rejettent du carbone fixe dans l'atmosphère sous forme de CO2.
- Brûler des combustibles fossiles- La combustion de puits de carbone, le bois, le charbon, le gaz naturel, l'essence pour l'électricité, le chauffage, la cuisine ou le transport est l'une des principales façons de libérer du carbone. de retour dans les airs. De nombreux combustibles fossiles sont également utilisés à des fins industrielles et rejettent du CO2 dans l'atmosphère.
- Changements d'utilisation des terres - La déforestation, le défrichement des prairies pour créer des colonies, les fermes remplaçant la croissance naturelle et l'utilisation de machines qui entraînent des émissions, ont des conséquences à long terme. Cela conduit à un ajout de CO2 au réservoir de carbone atmosphérique.
Différentes perspectives à partir de diagrammes supplémentaires
Il existe de nombreux types de diagrammes du cycle du carbone et ils fournissent différentes informations sur ce cycle vital.
- Cycle simple: Le diagramme de la BBC représente un cycle simple du carbone. Voilà à quoi ressemblait le cycle du carbone à l'époque préindustrielle, jusqu'à il y a 150 ans, lorsque les quantités de carbone transportées n'étaient pas un problème.
- Changement climatique: Le cycle du carbone de l'Université de Calgary est une analyse imagée de la façon dont les activités humaines modernes ont modifié l'équilibre délicat du cycle du carbone.
- Processus chimiques: Le cycle du carbone de Britannica se concentre sur les diverses réactions chimiques qui influencent les flux et les réservoirs de carbone, et non sur les quantités de carbone recyclé. Ce cycle est intéressant pour les personnes qui souhaitent connaître les différentes formes sous lesquelles le carbone existe et comment il évolue.
Utiliser le cycle du carbone
Il y a une augmentation de 30 % du CO2 dans l'atmosphère, due aux activités humaines au cours des 150 dernières années. Étant donné que le CO2 présent dans l’air provoque un réchauffement, l’ajout de CO2 dans l’atmosphère augmente également son effet de réchauffement. Cela a entraîné un réchauffement climatique et un changement climatique. Comprendre le cycle du carbone, ainsi que comment et où les activités humaines le modifient, peut aider à trouver des moyens et des méthodes efficaces pour résoudre le problème du changement climatique.
