Atmosphère, biomasse, sols, océans, roches : le cycle naturel du carbone, et comment nos activités le déséquilibrent.
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Le cycle biogéochimique du carbone
Module I : Le monde vivantSéquence 6 : Le flux d’énergie et les cycles du carbone et de l’azote dans les écosystèmesSéances 38-39 : Le cycle du carbone : cycle naturel et modifications humaines
💡 Idée principale : le carbone circule entre des réservoirs : atmosphère (CO2), biomasse, sols, océans et roches. La photosynthèse le fixe, la respiration et la décomposition le restituent ; les océans le dissolvent et le stockent. Les activités humaines (combustions de fossiles, déforestation) ajoutent du CO2 plus vite qu’il n’est absorbé : sa concentration augmente et renforce l’effet de serre.
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Cycle court (biologique) et cycle long (roches, fossiles : millions d’années).
L’Homme brûle en quelques siècles du carbone stocké pendant des millions d’années.
Le CO₂ atmosphérique est passé de ≈ 280 ppm (1800) à plus de 420 ppm aujourd’hui.
Situation problème
À Douala, les embouteillages et les groupes électrogènes rejettent beaucoup de fumées ; dans l’Est, des camions de grumes quittent chaque jour la forêt. Un reportage annonce que le CO2 de l’air n’a jamais été aussi abondant depuis des centaines de milliers d’années. Élodie se demande : « Où va le carbone de l’essence ? Les arbres ne peuvent-ils pas tout absorber ? »
Consignes :
Relève le problème posé.
Cite des processus qui ajoutent du CO₂ dans l’air et d’autres qui en retirent.
Pourquoi le CO₂ de l’air augmente-t-il ?
le problèmele dioxyde de carboneles fumées
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Compétence visée
Réduire les conséquences néfastes des activités humaines sur les ressources naturelles.
Objectifs de la leçon
Identifier les principaux réservoirs et flux de carbone.
Décrire le cycle naturel du carbone.
Expliquer les modifications du cycle par les activités humaines et leurs conséquences.
Les réservoirs et les flux de carbone
1. Le cycle du carbone
Document 1 : principaux réservoirs (en milliards de tonnes de carbone, Gt C) et flux.
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2. Les flux naturels
Processus
Sens du transfert
Acteurs
Photosynthèse
atmosphère → biomasse
végétaux chlorophylliens, algues
Respiration
biomasse → atmosphère
tous les êtres vivants
Décomposition
matière morte → atmosphère, sols
bactéries, champignons, termites
Dissolution / dégazage
atmosphère ⇄ océans
échanges physico-chimiques
Sédimentation
océans → roches calcaires
coquilles, coraux, plancton
Le cycle naturel : un équilibre
3. Cycle court et cycle long
Le cycle court (quelques jours à quelques siècles) relie atmosphère, êtres vivants, sols et surface des océans. Le cycle long (millions d’années) fait intervenir l’enfouissement de matière organique (charbon, pétrole, gaz) et la formation des roches calcaires ; le volcanisme rend lentement ce carbone à l’atmosphère.
la planète Terrele ventle cycle
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Un équilibre naturel
Avant l’ère industrielle, les entrées et les sorties de CO2 de l’atmosphère se compensaient presque.
Les forêts tropicales, comme celles du bassin du Congo, et les océans sont des puits de carbone.
Les modifications du cycle par l’Homme
Activité 1 : la courbe de Keeling
Depuis 1958, on mesure en continu le CO2 de l’air à Hawaï, loin des sources de pollution.
Document 2 : évolution de la concentration en CO₂ de l’atmosphère.
Décris l’évolution de la concentration en CO₂.
Comment expliquer les oscillations annuelles ?
Quelles activités humaines expliquent la hausse ?
Ce qu’il faut comprendre : la concentration passe d’environ 316 ppm à plus de 420 ppm : elle augmente de plus en plus vite. Les oscillations annuelles traduisent la photosynthèse de la végétation (baisse en saison de croissance). La hausse est due aux combustions de charbon, de pétrole et de gaz, à la déforestation et aux feux de brousse, plus rapides que l’absorption par les puits.
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Les activités qui libèrent du carbone
Transports
Voitures, motos, camions brûlent essence et gasoil.
Abattage et brûlis : moins de photosynthèse, plus de CO2.
Feux de brousse
Chaque saison sèche, ils libèrent le carbone de la végétation.
Conséquences et solutions
Effet de serre renforcé
Conséquences
Réchauffement climatique, sécheresses plus longues dans le Nord, pluies irrégulières, montée des eaux sur la côte (Kribi, Limbé), acidification des océans.
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Solutions
Reboiser, lutter contre les feux de brousse, économiser l’énergie, développer le solaire et l’hydroélectricité, utiliser des foyers améliorés, le biogaz.
le feu de brousseles feux de broussele réchauffement
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Exemple guidé
Un litre d’essence brûlé libère environ 2,3 kg de CO₂. Une moto-taxi consomme 4 L par jour. Calcule le CO₂ rejeté en une année (300 jours de travail).
Solution : Par jour : 4 × 2,3 = 9,2 kg de CO₂. Par an : 9,2 × 300 = 2 760 kg, soit près de 2,8 tonnes. Il faudrait plusieurs dizaines d’arbres en croissance pour fixer ce CO₂ chaque année.
Trace écrite : ce que je retiens
À retenir
Le carbone circule entre l’atmosphère, la biomasse, les sols, les océans et les roches.
La photosynthèse fixe le CO₂ ; la respiration et la décomposition le restituent.
Les océans dissolvent le CO₂ et le stockent en partie sous forme de calcaire.
Les combustions de fossiles et la déforestation augmentent le CO₂ atmosphérique.
Cette hausse renforce l’effet de serre et le réchauffement climatique.
je retiensle dégagement d’O₂la combustion
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Vocabulaire à connaître
Réservoir de carbonecompartiment qui stocke du carbone.Fluxquantité de carbone transférée entre réservoirs par unité de temps.Puits de carboneréservoir qui absorbe plus de CO₂ qu’il n’en rejette.Combustible fossilecharbon, pétrole, gaz issus de matière organique ancienne.ppmpartie par million : unité de concentration des gaz.
Je m’évalue
1. Quel processus retire du CO₂ de l’atmosphère ?
2. Cite trois réservoirs de carbone.
3. Cite deux activités humaines qui augmentent le CO₂.
4. Quelle est la concentration actuelle du CO₂ ?
Réponses : la photosynthèse · atmosphère, océans, biomasse (sols, roches) · combustions, déforestation · plus de 420 ppm. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.
je réfléchisles fumées industriellesles combustions
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Erreurs fréquentes
Croire que le CO₂ ajouté par l’Homme est absorbé immédiatement par les plantes et les océans.
Confondre trou de la couche d’ozone et effet de serre.
Oublier que les océans sont le plus grand réservoir de carbone actif.
Méthode
Pour décrire un cycle biogéochimique : nomme d’abord les réservoirs, puis pour chaque flèche le processus et les êtres vivants responsables. Termine en indiquant ce qui modifie l’équilibre.
Activité d’intégration
La commune de Garoua veut lancer un plan « Garoua verte » : plantation d’arbres le long des routes, interdiction des feux de brousse et distribution de foyers améliorés qui consomment deux fois moins de bois.
Explique comment chaque mesure agit sur le cycle du carbone.
Explique le lien entre le CO₂ et le réchauffement climatique.
Propose deux autres actions que les élèves peuvent mener.