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27.8: Le cycle du carbone
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The Carbon Cycle
 
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27.8: The Carbon Cycle

27.8: Le cycle du carbone

Carbon is the basis of all organic matter on Earth, and is recycled through the ecosystem in two primary processes: one in which carbon is exchanged among living organisms, and one in which carbon is cycled over long periods of time through fossilized organic remains, weathering of rocks, and volcanic activity. Human activities, including increased agricultural practices and the burning of fossil fuels, has greatly affected the balance of the natural carbon cycle.

Biological Carbon Cycle

All living things are composed of organic molecules that contain atoms of the element carbon. Carbon exists in the atmosphere as carbon dioxide gas, which reacts with water to form bicarbonate. During photosynthesis, primary producers (or autotrophs) convert carbon dioxide and bicarbonate into organic carbon-containing compounds, such as glucose, to provide energy for growth, maintenance and other processes.

Heterotrophs receive organic carbon for growth and maintenance by consuming autotrophs. Through the process of cellular respiration, these organic molecules are broken down to release the energy stored within them. The byproducts of this process are water and carbon dioxide, which is released into the atmosphere through respiration, continuing the cycle.

Carbon can also return to the environment as animal waste or as decaying material from dead organisms. Decomposers, such as bacteria and fungi, break these materials down into carbon dioxide and organic compounds.

Long-Term Geological Cycling

Carbon is stored for prolonged periods of time in the atmosphere, large water bodies, ocean sediment, soil, fossilized animal remains, and the inside of the Earth. Carbon dioxide from the atmosphere becomes dissolved in the ocean’s water, reacts with water molecules and is converted into carbonates. Combined with calcium ions, these carbonates make up the calcium carbonate shells of many marine organisms, such as coral and oysters. When these organisms die, their remains are broken down and may sink to the ocean floor and gradually become part of the sediment. This sediment eventually forms limestone, which constitutes the largest carbon reservoir on Earth.

Large, long-lived trees can also store carbon in their bodies for centuries. As a much longer-term sink (carbon reservoir), the remains of organisms store carbon in the form of fossil fuels—like coal, petroleum and natural gas—deep in the earth over millions of years. Carbon stored deep under the Earth’s surface can return to the surface and the atmosphere during volcanic eruptions.

Human Impacts on the Carbon Cycle

The burning of fossil fuels and wood is releasing substantial amounts of carbon dioxide into the atmosphere, altering the global climate. Additionally, deforestation and increased agricultural practices are affecting the natural carbon cycle by reducing the amount of organic matter in the soil, decreasing carbon storage, and increasing levels of greenhouse gases, like methane, in the atmosphere.

Le carbone est la base de toute matière organique sur Terre, et est recyclé à travers l’écosystème en deux processus primaires : l’un dans lequel le carbone est échangé entre les organismes vivants, et l’autre dans lequel le carbone est cycle sur de longues périodes de temps par des restes organiques fossilisés, l’utilisation des roches, et l’activité volcanique. Les activités humaines, y compris l’augmentation des pratiques agricoles et la combustion de combustibles fossiles, ont grandement affecté l’équilibre du cycle naturel du carbone.

Cycle biologique du carbone

Tous les êtres vivants sont composés de molécules organiques qui contiennent des atomes de carbone de l’élément. Le carbone existe dans l’atmosphère sous forme de gaz carbonique, qui réagit avec l’eau pour former du bicarbonate. Pendant la photosynthèse, les producteurs primaires (ou autotrophes) convertissent le dioxyde de carbone et le bicarbonate en composés organiques contenant du carbone, comme le glucose, afin de fournir de l’énergie pour la croissance, l’entretien et d’autres processus.

Les hétérotrophes reçoivent du carbone organique pour la croissance et l’entretien en consommant des autotrophes. Grâce au processus de respiration cellulaire, ces molécules organiques sont décomposées pour libérer l’énergie stockée à l’intérieur d’elles. Les sous-produits de ce processus sont l’eau et le dioxyde de carbone, qui est libéré dans l’atmosphère par la respiration, poursuivant le cycle.

Le carbone peut également retourner dans l’environnement sous forme de déchets animaux ou de matières en décomposition provenant d’organismes morts. Les décomposeurs, comme les bactéries et les champignons, décomposent ces matières en dioxyde de carbone et en composés organiques.

Cyclisme géologique à long terme

Le carbone est stocké pendant de longues périodes dans l’atmosphère, les grands plans d’eau, les sédiments océaniques, le sol, les restes d’animaux fossilisés et l’intérieur de la Terre. Le dioxyde de carbone de l’atmosphère se dissout dans l’eau de l’océan, réagit avec les molécules d’eau et est converti en carbonates. Combinés à des ions de calcium, ces carbonates constituent les coquilles de carbonate de calcium de nombreux organismes marins, comme les coraux et les huîtres. Lorsque ces organismes meurent, leurs restes sont décomposés et peuvent s’enfoncer au fond de l’océan et progressivement faire partie des sédiments. Ce sédiment forme finalement du calcaire, qui constitue le plus grand réservoir de carbone sur Terre.

Les grands arbres de longue durée peuvent également stocker du carbone dans leur corps pendant des siècles. En tant que puits à plus long terme (réservoir de carbone), les restes d’organismes stockent le carbone sous forme de combustibles fossiles, comme le charbon, le pétrole et le gaz naturel, profondément dans la terre sur des millions d’années. Le carbone stocké profondément sous la surface de la Terre peut revenir à la surface et à l’atmosphère lors d’éruptions volcaniques.

Impacts humains sur le cycle du carbone

La combustion des combustibles fossiles et du bois libère d’importantes quantités de dioxyde de carbone dans l’atmosphère, modifiant le climat mondial. En outre, la déforestation et l’augmentation des pratiques agricoles affectent le cycle naturel du carbone en réduisant la quantité de matière organique dans le sol, en diminuant le stockage du carbone et en augmentant les niveaux de gaz à effet de serre, comme le méthane, dans l’atmosphère.


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