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Carbone

«En complément du cycle de l'eau, intervient le cycle du carbone.

Élément essentiel à la vie, le carbone constitue l'ossature des molécules organiques de tous les organismes vivants.

Il est aussi présent dans les roches calcaires et dans l'air.

Pour situer l'importance respective des différentes localisation du carbone, il peut être noté que vingt millions de milliards de tonnes de carbone se trouvent dans les sédiments calcaires (30,000 fois plus que dans l'atmosphère), que l'océan renferme aussi du carbone, sous forme d'ions bicarbonates dissous dans l'eau (60 fois plus que dans l'atmosphère), que la biosphère contient de la matière organique qui, avec ses résidus dans les sols et dans les océans représente cinq fois plus de carbone que la quantité présente dans l'atmosphère. Enfin, le gaz carbonique représente 0,03% de l'air.

Des échanges de carbone ont lieu entre ces divers réservoirs, accomplissant le cycle du carbone. Ce sont les suivants:

· Biosphère continentale photosynthèse atmosphère (les plantes absorbent et rejettent du gaz carbonique) ;

· Océan   atmosphère (le gaz carbonique de l'atmosphère réagit avec l'eau froide et se transforme en bicarbonate, lequel, des dizaines, des centaines ou des milliers d'années plus tard se décompose sous l'effet de l'eau chaude et dégage du gaz carbonique dans l'atmosphère. C'est la présence de gaz carbonique dissous dans l'eau, augmentée du rayonnement solaire, qui permet la prolifération d'algues microscopiques à la surface des océans : le phytoplancton. Ce dernier est absorbé par le zooplancton qui nourrit les poissons.

La chaîne de la vie comprend toujours le carbone (cellules de phytoplancton puis tissu des autres organismes vivants puis déchet organique).

Mais ce carbone n'est pas seulement absorbé, il est aussi rejeté dans l'air (respiration des algues, des poissons, oxydation des déchets).

Seulement 10 % de l'ensemble de ce carbone (pelotes fécales, tissus morts, déchets) coulent dans les océans, mais près de 9 % se dissolvent avant d'atteindre le fond. C'est donc seulement 1 % du carbone présent dans les océans qui se trouve piégé pour des millions d'années.

Chaque élément du cycle du carbone dépend des autres éléments. Ainsi, le phytoplancton se nourrit de sels provenant des profondeurs océaniques et remontés à la surface par la circulation océanique.

Sans cette remontée, le phytoplancton ne pourrait perdurer.

Deux autres phénomènes participent au cycle du carbone : les éruptions volcaniques, qui injectent dans l'atmosphère du gaz carbonique résultant des dépôts sédimentaires du fond des océans (carbonates libérant du gaz carbonique sous l'effet de la chaleur) et l'érosion des roches (la pluie dissout les carbonates et aluminosilicates des roches et transporte les ions carbonates vers l'océan à travers les rivières et les fleuves).

De la sorte, le volcanisme assure le renouvellement du gaz carbonique dans l'air, tandis que l'érosion joue le même rôle pour l'océan.

Il est supposé que, il y a plus de quatre milliards d'années, une très forte activité volcanique avait produit une épaisse couche de gaz carbonique. Un très fort effet de serre avait alors empêché l'eau de l'océan de geler, ce qui aurait dû se produire compte tenu d'un rayonnement solaire inférieur d'environ 30 % à ce qu'il est actuellement.

La vie et la photosynthèse sont alors apparues dans l'océan et, au cours de centaines de millions d'années, le gaz carbonique de l'atmosphère a été remplacé par de l'oxygène qui, au terme d'un milliard d'années, a constitué 21 % de l'atmosphère permettant la formation de la couche d'ozone, il y a 400 millions d'années, protégeant la vie à la surface des continents contre le rayonnement ultraviolet solaire.»

Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques (France). Rapport sur l'évaluation de l'ampleur des changements climatiques, de leurs causes et de leur impact prévisible sur la géographie de la France à l'horizon 2025, 2050 et 2100. Tome 1. Session ordinaire de 2001-2002. Annexe au procès-verbal de la séance du 13 février 2002. Rapporteur: Marcel Deneux, sénateur (site du Sénat de la République française) .

Essentiel

«Dès 1896, le chercheur suédois Arrhénius avait prédit une augmentation de la teneur atmosphérique en dioxyde de carbone (CO2), suite aux combustions du bois et des énergies fossiles (charbon, pétrole et gaz). Toutefois, il fallut attendre plus de soixante ans, avec l’installation d’un suivi permanent à l’Ile de Hawaii, pour mettre en évidence l’augmentation systématique du CO2. Dans les années 1980, la mise au point de la mesure du CO2 des bulles d’air de la glace au Lgge (Grenoble) ouvrit la voie à une reconstitution fine du dernier millénaire. Il apparaît ainsi qu’avant le XIXe siècle, le CO2 atmosphérique était stable à 3% près, oscillant autour d’une teneur en volume de 0,028 %, soit 280 parties par million (ppmv) correspondant à une masse de 600 milliards de tonnes de carbone (GtC). Depuis le début de l’ère industrielle vers 1800, et surtout depuis 1950, un net accroissement du CO2 atmosphérique est constaté, atteignant une valeur supérieure à 360 ppmv en 1995, et un taux d’accroissement de l’ordre de 0,5 % par an.»
Patrick Monfray, INSU, 30 ans de recherches en sciences de l'Univers, 1967-1997.

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