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Le cycle du carbone est l'un des nombreux cycles biogéochimiques par lesquels les divers composés nécessaires à la vie, tels que l'eau, l'azote, le soufre, le carbone et le phosphore, sont recyclés en permanence par des processus métaboliques, géologiques et météorologiques. Le carbone existe sous forme de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et se dissout dans les océans, en tant que carbone organique dans les organismes vivants et dans les minéraux des sédiments tels que le carbonate de calcium. Normalement, les mouvements de carbone entre ces différents réservoirs s'équilibrent efficacement, de sorte que la quantité de carbone dans chacun d'eux est relativement constante ou ne change que sur plusieurs millénaires. Depuis la révolution industrielle, cependant, les êtres humains brûlent des combustibles fossiles et libèrent d’énormes quantités de carbone dans l’atmosphère, ce qui peut avoir de profondes répercussions sur le climat et les écosystèmes.
Facteurs biologiques
Le carbone est l'un des éléments les plus importants de la vie et fait, par définition, partie de toutes les molécules organiques. Le dioxyde de carbone dans l'atmosphère est transformé en carbone organique par les plantes photosynthétiques, les algues et le phytoplancton, également appelés "producteurs". Presque tous les autres organismes, y compris tous les animaux, obtiennent finalement leur carbone de ces producteurs. Tous les organismes, producteurs inclus, libèrent du dioxyde de carbone à la suite de la respiration cellulaire, processus par lequel les glucides sont métabolisés pour libérer l’énergie nécessaire à la vie. Entre les effets de la photosynthèse et de la respiration cellulaire, les cycles du carbone entre l'atmosphère et la biosphère. Les exceptions les plus importantes concernent les organismes, principalement du phytoplancton et d’autres animaux à coquilles en carbonate de calcium, qui sont enfouis sous les sédiments au fond de l’océan avant que leur carbone ne puisse être libéré par décomposition. Ce carbone est efficacement éliminé des parties biologiques et atmosphériques du cycle du carbone, pour finalement prendre la forme de calcaire ou, dans certaines conditions, de pétrole, de charbon ou de gaz naturel.
Facteurs géologiques
En même temps que se forment lentement davantage de minéraux calcaires et carbonés, les sédiments existants sont lentement érodés par les forces du vent et des précipitations. Le calcaire et d'autres sédiments sont dissous par l'eau de pluie, ce qui libère du carbone dans la biosphère. La subduction, qui survient lorsqu'une plaque tectonique est forcée sous une autre, est également une partie importante du cycle du carbone. Les sédiments contenant du carbone sont poussés suffisamment loin sous la surface pour fondre, ce qui libère finalement leur carbone. Ce carbone est libéré soudainement lors d'éruptions volcaniques et progressivement sous forme de fuites par les sources chaudes, les fissures et les bouches d'aération.
Combustibles fossiles
Le principal impact des humains sur le cycle du carbone est la combustion de combustibles fossiles, qui libèrent du carbone autrement enfoui dans l'atmosphère. Les combustibles fossiles, notamment le pétrole, le gaz naturel et le charbon, sont utilisés dans presque tous les aspects de l'économie mondiale. Les automobiles sont l'exemple le plus visible, mais les centrales à charbon et à gaz naturel, qui produisent de l'électricité à des fins industrielles et résidentielles, produisent davantage de dioxyde de carbone. L'agriculture industrielle utilise également des énergies fossiles. Tous les engrais artificiels sont synthétisés par un processus qui brûle des combustibles fossiles - généralement du gaz naturel. Diverses études ont suivi l'évolution du dioxyde de carbone au cours des cinquante dernières années. La plus longue étude en cours a été entreprise à Hawaï par Charles Keeling en 1958 et montrait une augmentation rapide des niveaux de carbone dans l'atmosphère. Les preuves provenant des carottes de glace suggèrent que les niveaux de carbone sont plus élevés qu'ils ne l'ont été depuis un demi-million d'années
La déforestation
La déforestation généralisée, en particulier dans les zones tropicales, entraîne une plus grande libération de carbone par décomposition et moins de séquestration de carbone par la photosynthèse, processus par lequel les plantes et certaines bactéries utilisent l'énergie du soleil pour produire des glucides à partir de dioxyde de carbone de l'atmosphère. Bien que certaines zones aient été réservées à la conservation de la faune, beaucoup d’entre elles sont vulnérables au brûlage et à la coupe à blanc à des fins de récolte du bois et de défrichage des terres agricoles.
L'effet de serre
La principale préoccupation concernant l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone provient du fait que le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre. Il emprisonne le rayonnement infrarouge de la surface de la Terre qui sinon s'échapperait dans l'espace, isolant efficacement la planète et augmentant sa température. Le Comité international des Nations Unies sur les changements climatiques, ainsi que de nombreux membres de la communauté scientifique, estiment que les humains perturbent suffisamment le cycle du carbone pour modifier radicalement le climat mondial, avec des conséquences potentiellement énormes sur la biodiversité, l'agriculture, les conditions météorologiques et la santé globale de tous. écosystème sur la planète.