Fiche de révision
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Le cycle du carbone et ses modifications

Réservoirs, flux, combustions et déforestation : comment l’Homme modifie le cycle du carbone, et pourquoi il dépend du Soleil.

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Fiche de révision de SVTEEHB : « Le cycle du carbone et ses modifications », proposée par ndolomath.com

Le cycle du carbone et ses modifications

Module III : Éducation à l’environnement et au développement durableSéquence 11 : Flux d’énergie et cycle du carbone dans les écosystèmesSéance 37 : Modifications du réservoir de carbone, cycle du carbone et influence du flux d’énergie
💡 Idée principale : le carbone circule en permanence entre des réservoirs : atmosphère (CO₂), êtres vivants, sols, océans et roches. Les flux principaux sont la photosynthèse, la respiration, la décomposition, les échanges avec l’océan et la sédimentation. Depuis deux siècles, la combustion du charbon, du pétrole et du gaz et la déforestation enrichissent le réservoir atmosphérique : le CO₂ est passé d’environ 280 à plus de 420 ppm. Ce cycle de la matière est entretenu par le flux d’énergie solaire.
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Étapes résumées
  1. Réservoirs : atmosphère, biosphère, sols, océans (le plus grand réservoir actif), roches et combustibles fossiles.
  2. Flux naturels : photosynthèse (prélève le CO₂), respiration et décomposition (le rejettent), dissolution dans l’océan, sédimentation.
  3. Activités humaines : combustions fossiles, déforestation, feux de brousse, cimenteries → hausse du CO₂ atmosphérique.
  4. La matière circule en cycle ; l’énergie traverse l’écosystème et se dissipe : sans Soleil, le cycle s’arrête.

Situation problème

Dans la région de l’Est, de grandes surfaces de forêt sont abattues pour l’exploitation du bois et l’agriculture, puis brûlées. À Douala, le nombre de véhicules et de groupes électrogènes ne cesse d’augmenter. Un rapport indique que le taux de CO₂ dans l’atmosphère n’a jamais été aussi élevé depuis des centaines de milliers d’années. Raïssa se demande d’où vient ce CO₂ et où va celui que les plantes absorbent.

Consignes :

  1. Relève les activités humaines citées et leur effet sur l’atmosphère.
  2. Par quels processus naturels le carbone circule-t-il ?
  3. Pourquoi la quantité de CO₂ atmosphérique augmente-t-elle ?
le problème
les fumées
le dioxyde de carbone
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Compétence visée

Réduire les conséquences néfastes des activités humaines sur les ressources naturelles en comprenant le cycle du carbone.

Objectifs de la leçon

  • Identifier les réservoirs et les flux du cycle du carbone.
  • Expliquer les modifications du réservoir atmosphérique de carbone.
  • Montrer l’influence du flux d’énergie sur le cycle du carbone.

Le cycle biogéochimique du carbone

1. Les réservoirs et les flux de carbone

Document 1 : cycle simplifié du carbone (quantités approximatives en gigatonnes de carbone).

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2. Les principaux flux de carbone

ProcessusSens du transfertÉquation ou exemple
Photosynthèseatmosphère → êtres vivants6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2 (lumière)
Respiration, fermentationsêtres vivants → atmosphèreC6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
Décompositionmatière morte → atmosphère, solslitière de la forêt dégradée par champignons et bactéries
Dissolutionatmosphère ⇄ océanle CO₂ se dissout dans l’eau ; le plancton l’utilise
Sédimentationocéan → rochescoquilles calcaires (CaCO3) ; matière organique → pétrole

Un cycle à deux vitesses

  • Cycle court (jours à siècles) : entre atmosphère, êtres vivants, sols et eaux de surface.
  • Cycle long (millions d’années) : stockage dans les calcaires et les combustibles fossiles, libération par le volcanisme.
  • En brûlant les combustibles fossiles, l’Homme renvoie en deux siècles du carbone stocké pendant des millions d’années.
la planète Terre
le vent
dates et durées
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Les modifications du réservoir atmosphérique

Activité 1 : l’évolution du CO₂ atmosphérique

Depuis 1958, on mesure en continu la concentration de CO₂ de l’air à Mauna Loa, loin des sources de pollution. L’air piégé dans les glaces de l’Antarctique montre qu’elle était d’environ 280 ppm avant 1850.

Document 2 : évolution de la teneur en CO₂ atmosphérique (ppm = parties par million).

  1. Décris l’évolution de la teneur en CO₂ depuis 1958.
  2. Comment expliquer les petites oscillations annuelles ? et la hausse générale ?
Ce qu’il faut comprendre : la teneur en CO₂ augmente régulièrement et de plus en plus vite : de 315 ppm en 1958 à plus de 420 ppm aujourd’hui. Les oscillations annuelles s’expliquent par la photosynthèse des forêts de l’hémisphère Nord qui absorbe du CO₂ en été. La hausse générale est due aux combustions de charbon, de pétrole et de gaz, et à la déforestation.
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Comment l’Homme modifie le cycle du carbone

Combustions

Véhicules, centrales thermiques, groupes électrogènes, bois de chauffe : du CO₂ est libéré.

Déforestation

Moins de photosynthèse ; le bois brûlé ou décomposé libère son carbone.

Feux de brousse

Chaque saison sèche, ils libèrent du CO₂ et appauvrissent les sols en matière organique.

Industrie

La fabrication du ciment à partir du calcaire libère aussi du CO₂.

Le flux d’énergie entretient le cycle de la matière

3. Matière qui circule, énergie qui se dissipe

Document 3 : relation entre le cycle de la matière et le flux d’énergie.

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4. Pourquoi le cycle du carbone dépend-il du Soleil ?

La photosynthèse utilise l’énergie lumineuse pour transformer le CO₂ minéral en matière organique : c’est la porte d’entrée du carbone dans les êtres vivants. Cette énergie est ensuite transférée dans les chaînes alimentaires puis dissipée en chaleur par les respirations. La matière, elle, est restituée sous forme minérale (CO₂, sels) et réutilisée. Sans apport permanent d’énergie solaire, la photosynthèse s’arrêterait et le cycle du carbone serait bloqué.

Exemple : la nuit, les plantes de la forêt ne font plus de photosynthèse mais continuent de respirer : elles rejettent du CO₂.

Protéger les « puits de carbone »

  • La forêt du bassin du Congo, dont fait partie la forêt camerounaise, stocke d’énormes quantités de carbone.
  • Lutter contre la déforestation, reboiser, protéger les mangroves de l’estuaire du Wouri.
  • Réduire les combustions : transports en commun, foyers améliorés, énergies renouvelables.
le jeune plant
la forêt
la lumière
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Trace écrite : ce que je retiens

À retenir
  • Le carbone circule entre plusieurs réservoirs : atmosphère, êtres vivants, sols, océans et roches.
  • La photosynthèse prélève le CO₂ ; la respiration, la décomposition et les combustions le rejettent.
  • Les océans et les roches sédimentaires (calcaires, combustibles fossiles) sont les plus grands réservoirs.
  • Les combustions fossiles et la déforestation ont fait passer le CO₂ atmosphérique de 280 à plus de 420 ppm.
  • La matière circule en cycle grâce au flux d’énergie solaire, qui lui se dissipe.

Vocabulaire à connaître

Réservoir de carbonecompartiment où le carbone est stocké pendant un certain temps.Fluxquantité de carbone transférée d’un réservoir à un autre par an.Puits de carboneréservoir qui absorbe plus de CO₂ qu’il n’en rejette (forêt, océan).ppmpartie par million : unité de concentration d’un gaz.Combustible fossilecharbon, pétrole ou gaz formé à partir d’êtres vivants anciens.
je retiens
les fumées industrielles
les combustions
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Je m’évalue

1. Quel processus retire le CO₂ de l’atmosphère ?
2. Cite deux activités humaines qui augmentent le CO₂ atmosphérique.
3. Quelle était la teneur en CO₂ avant 1850 ?
4. Pourquoi le cycle du carbone dépend-il du Soleil ?

Réponses : la photosynthèse · combustions fossiles, déforestation · environ 280 ppm · la photosynthèse utilise l’énergie lumineuse. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

Erreurs fréquentes

  • Croire que les plantes ne rejettent jamais de CO₂ : elles respirent jour et nuit.
  • Penser que l’énergie circule en cycle comme la matière.
  • Oublier que l’océan est un grand réservoir de carbone, sensible lui aussi à la pollution.
je réfléchis
le dégagement d’O₂
le cycle
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Méthode

Pour décrire un cycle, nomme chaque réservoir, puis chaque flux avec sa flèche et son sens ; distingue les flux naturels des flux liés aux activités humaines et conclus sur l’équilibre ou le déséquilibre du cycle.

Activité d’intégration

Une commune de la région du Centre veut construire une centrale électrique. Deux projets sont proposés : une centrale thermique au fioul, ou une petite centrale hydroélectrique accompagnée d’un programme de reboisement de 500 hectares.

  1. Explique l’effet de chaque projet sur le cycle du carbone.
  2. Montre le rôle du reboisement dans ce cycle.
  3. Argumente en faveur du projet le plus respectueux de l’environnement.

La correction détaillée de cette activité et d’autres sujets type est dans les cours et exercices corrigés.

mes projets d’avenir
l’assiette équilibrée
le bilan énergétique
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