Générateur de schéma du cycle du carbone
Des schémas du cycle du carbone : réservoirs et flux en GtC, une version scolaire simple en cases et flèches, les pompes à carbone de l'océan et le cycle carbone et oxygène. Pour les SVT, la vulgarisation sur le climat et les articles.
Cycle du carbone : exemples de schémas
Chaque carte montre ce que son prompt a réellement dessiné : le schéma mondial des réservoirs et des flux avec les stocks en GtC et les flux par an, une version scolaire à six cases avec le processus écrit sur chaque flèche, le cycle du carbone océanique de la surface au plancher marin, et le cycle du carbone et de l'oxygène entre producteurs et consommateurs avec leurs équations. Cliquer sur une carte charge ce prompt pour que vous le réécriviez.
Schéma annoté du cycle du carbone : où chaque flèche emmène le carbone
Lisez la colonne terrestre à gauche, la branche des combustibles fossiles au milieu, puis la colonne océanique à droite. Chaque pointe de flèche se pose sur la case où entre le carbone.
- 1
Photosynthèse et respiration végétale
Les plantes terrestres prélèvent le CO₂ de l'atmosphère ; respiration et déforestation en renvoient une partie.
- 2
Litière et décomposition
Matière morte et litière nourrissent le sol, où les décomposeurs rejettent le carbone dans l'air en respirant.
- 3
Fossilisation → combustion
En millions d'années, le carbone du sol devient charbon, pétrole et gaz ; la combustion le rend aussitôt à l'air.
- 4
Océan et sédiments
La mer absorbe et dégaze du CO₂ ; les coquilles qui coulent deviennent des sédiments, libérés par les volcans.
Le cycle du carbone océanique : comment le CO₂ atteint les grands fonds
La colonne océanique de la figure annotée, ouverte de la surface jusqu'au plancher marin. Deux pompes entraînent le carbone vers le bas.
- 1
Échanges de surface et photosynthèse
Le CO₂ se dissout dans l'eau ; le phytoplancton le fixe, le plancton et les poissons le rejettent en respirant.
- 2
Pompe biologique
Plancton mort, pelotes fécales et coquilles coulent en neige marine ; des bactéries en refont du CO₂.
- 3
Pompe physique et sédiments
L'eau polaire froide plonge avec son CO₂ dissous ; les coquilles qui atteignent le fond deviennent du calcaire.
Schémas du cycle du carbone : annoté, simple, modélisé, océanique et modifié par l'homme
Le même carbone circule dans chacun d'eux ; ce qui change, c'est la part de la planète montrée et la présence ou non de chiffres. Voici les versions les plus recherchées et ce que chacune doit contenir.
Schéma du cycle du carbone annoté
La figure complète pour un cours de SVT ou de géosciences. Réservoirs : l'atmosphère, les végétaux terrestres, les animaux, le sol et ses décomposeurs, les combustibles fossiles, l'océan et les roches carbonatées. Processus, une flèche chacun : photosynthèse, respiration, alimentation, mort et déchets, décomposition, enfouissement, combustion, dissolution dans la mer et dégazage, sédimentation et éruption volcanique. Seules la photosynthèse et la dissolution descendent de l'air ; toutes les autres flèches qui touchent le ciel montent.
Cycle du carbone schéma simple
Le schéma de base pour une première leçon : le CO₂ de l'air, les plantes, les animaux, les restes morts, les combustibles fossiles et leur combustion, reliés par photosynthèse, alimentation, respiration, décomposition et combustion. Pas d'océan, pas de roches, pas de chiffres. Il doit quand même montrer que les plantes respirent autant qu'elles font la photosynthèse : la flèche la plus souvent oubliée dans un cycle simplifié est celle qui remonte des plantes vers l'air.
Cycle du carbone facile à dessiner
Pour un dessin à la main, utilisez des cases plutôt qu'un paysage et disposez-les sur trois rangées : l'atmosphère en haut, plantes et animaux au milieu, sol et combustibles fossiles en bas, avec l'océan sur un côté. Dessinez d'abord toutes les cases, puis les flèches : une qui descend de l'atmosphère vers les plantes, et des flèches qui montent depuis tout ce qui respire, se décompose ou brûle. Huit à dix flèches suffisent pour une version faite main.
Modèle du cycle du carbone avec réservoirs et flux
La version modèle remplace le paysage par des chiffres : chaque stock en gigatonnes de carbone (GtC) et chaque flèche en GtC par an. Ordres de grandeur : atmosphère environ 870, végétation environ 450, sols environ 1 700, océan de surface environ 900 et océan profond environ 37 000, réserves fossiles restantes 1 000 à 1 500, roches sédimentaires des dizaines de millions. Flux : photosynthèse environ 120 GtC/an, rendus à raison d'environ 60 par la respiration végétale et 60 par les sols ; absorption océanique environ 80 contre environ 78 dégazés ; combustibles fossiles et ciment environ 10 ; volcans environ 0,1.
Cycle du carbone et de l'oxygène
La figure couplée : la photosynthèse absorbe CO₂ et eau et rejette glucose et O₂ ; la respiration cellulaire absorbe glucose et O₂ et rejette CO₂ et eau. Dessinée en deux cases, producteurs et consommateurs, reliées par une flèche de CO₂ dans un sens et une flèche d'O₂ dans l'autre, avec les deux équations en dessous : 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ et son inverse. Précisez que les producteurs respirent aussi, sinon les élèves concluent que les plantes ne font que produire de l'oxygène.
Schéma du cycle du carbone océanique
La mer en coupe : le CO₂ se dissout en surface et forme acide carbonique, ions bicarbonate et carbonate ; le phytoplancton le fixe ; plancton mort et coquilles coulent en neige marine (la pompe biologique) ; l'eau froide et dense plonge aux hautes latitudes avec son carbone dissous (la pompe physique, ou pompe de solubilité) ; et le carbonate de calcium se dépose sur le fond, premier stade du calcaire. Ajoutez une valeur de pH pour montrer l'acidification des océans.
Impact de l'homme sur le cycle du carbone
La boucle naturelle plus les flèches ajoutées par l'homme : combustion des combustibles fossiles et fabrication du ciment (environ 10 GtC par an), déforestation et brûlis (environ 1 à 1,5 GtC par an), et une case atmosphère qui grossit, le CO₂ passant d'environ 280 ppm avant 1800 à plus de 420 ppm aujourd'hui. Du carbone supplémentaire, environ 30 % est parti dans l'océan et environ 25 % dans les végétaux terrestres ; le reste demeure dans l'air.
Cycle lent et cycle rapide du carbone
Deux boucles à deux vitesses. Le cycle rapide passe par le vivant à l'échelle d'une vie : photosynthèse, respiration et décomposition déplacent 1 000 à 100 000 millions de tonnes de carbone par an. Le cycle lent passe par les roches sur 100 à 200 millions d'années : la pluie altère les roches, les fleuves portent le carbone à la mer, il s'y dépose en calcaire, puis subduction et volcans le restituent, à raison de seulement 10 à 100 millions de tonnes par an.
Étapes du cycle du carbone : chaque processus et où il déplace le carbone
Les processus qu'un schéma annoté inscrit sur ses flèches, dans l'ordre suivi par la plupart des manuels : d'abord la boucle biologique, puis les réservoirs à long terme et l'océan.
| Processus | Le carbone va de → vers | Ce qui se passe |
|---|---|---|
| Photosynthèse | Atmosphère → plantes et algues | L'énergie lumineuse transforme CO₂ et eau en glucose, en libérant de l'O₂ |
| Alimentation | Plantes → animaux | Les herbivores, puis les carnivores, assimilent le carbone sous forme de sucres, lipides et protéines végétaux |
| Respiration cellulaire | Plantes, animaux, microbes → atmosphère | Le glucose est dégradé avec de l'O₂ pour produire de l'énergie, en rejetant CO₂ et eau |
| Mort et déchets | Plantes et animaux → sol | Litière, cadavres et excréments deviennent de la matière organique du sol |
| Décomposition | Sol → atmosphère | Bactéries et champignons respirent la matière morte et libèrent du CO₂ (et du méthane en l'absence d'oxygène) |
| Enfouissement et fossilisation | Matière morte → combustibles fossiles | En millions d'années, sous la chaleur et la pression, les restes enfouis deviennent charbon, pétrole et gaz naturel |
| Combustion | Combustibles fossiles et bois → atmosphère | La combustion réoxyde en CO₂ le carbone stocké, en quelques secondes |
| Dissolution (diffusion) | Atmosphère → océan | Le CO₂ se dissout en surface et forme acide carbonique, ions bicarbonate et carbonate |
| Dégazage | Océan → atmosphère | L'eau de surface chaude rend du CO₂ dissous à l'air |
| Sédimentation | Océan → roches du plancher marin | Les coquilles en carbonate de calcium se déposent et durcissent en calcaire |
| Éruption volcanique | Roches → atmosphère | Les roches carbonatées subductées fondent et leur carbone s'échappe en CO₂ |
Un cycle du carbone scolaire s'arrête en général aux sept premières lignes ; les cours de géosciences ajoutent les lignes de l'océan et des roches. L'altération des roches silicatées, qui retire lentement le CO₂ de l'eau de pluie sur des millions d'années, appartient à la version du cycle lent. Indiquez les processus de votre programme et seules ces flèches sont dessinées.
Qu'est-ce que le cycle du carbone ?
Le cycle du carbone est la circulation du carbone entre l'atmosphère, les êtres vivants, les sols, l'océan et les roches : les plantes et les algues retirent le dioxyde de carbone de l'air par photosynthèse, et la respiration, la décomposition, la combustion et les volcans le restituent. Un schéma du cycle du carbone représente chaque réservoir par une case ou une scène et chaque transfert par une flèche à sens unique, pour suivre le carbone de l'air jusqu'à une feuille et retour.
Points clés
- Le CO₂ ne représente qu'environ 0,04 % de l'air, soit à peu près 420 ppm. Avant la révolution industrielle, il était d'environ 280 ppm ; la hausse vient de la combustion des combustibles fossiles et de la déforestation.
- L'essentiel du carbone terrestre est piégé dans les roches. La NASA l'estime à environ 65 500 milliards de tonnes, surtout sous forme de calcaire issu des coquilles en carbonate de calcium d'organismes marins, le plus grand réservoir de carbone de la planète.
- L'océan contient environ 50 fois plus de carbone que l'atmosphère. Plus de 90 % y est dissous sous forme d'ions bicarbonate, formés quand le CO₂ réagit avec l'eau de mer.
- Photosynthèse et respiration s'équilibrent presque. Chacune déplace de l'ordre de 120 milliards de tonnes de carbone par an sur les continents ; la combustion des fossiles en ajoute environ 10, peu en comparaison mais à sens unique, si bien qu'il s'accumule dans l'air.
- Le carbone circule à deux vitesses. À travers le vivant, il boucle en une vie ; à travers les roches, l'altération, les sédiments et les volcans, il lui faut 100 à 200 millions d'années.
Cycle du carbone vs cycle de l'azote
Ce sont deux cycles biogéochimiques qui traversent l'air, le sol et le vivant, mais le carbone entre directement dans le vivant par la photosynthèse, alors que l'azote doit d'abord être fixé par des bactéries pour qu'une plante puisse l'utiliser. C'est pourquoi le cycle du carbone se dessine autour des plantes et le cycle de l'azote autour des microbes du sol.
| Cycle du carbone | Cycle de l'azote | |
|---|---|---|
| Forme dans l'air | CO₂, environ 0,04 % de l'atmosphère | N₂, environ 78 % de l'atmosphère |
| Entrée dans le vivant | Photosynthèse des plantes, des algues et des cyanobactéries | Fixation par des bactéries, puis absorption d'ammonium et de nitrate par les racines |
| Retour vers l'air | Respiration, décomposition et combustion | Dénitrification par des bactéries |
| Plus grand réservoir | Roches sédimentaires comme le calcaire | L'atmosphère |
| Principale modification humaine | Combustibles fossiles et déforestation ajoutent du CO₂ | Les engrais doublent l'azote fixé chaque année |
| Effet de l'excès | Réchauffement et acidification des océans | Proliférations d'algues et zones mortes dans l'eau |
Les deux cycles se rejoignent dans chaque cellule vivante. Protéines et acides nucléiques ont besoin des deux éléments, si bien que le gain de carbone d'une plante par photosynthèse est limité par la quantité d'azote fixé que trouvent ses racines, d'où l'effet des engrais azotés sur les cultures.
Questions sur le cycle du carbone
C'est quoi le cycle du carbone, simplement ?
Le carbone tourne en rond : les plantes prennent le dioxyde de carbone de l'air pour pousser, les animaux mangent les plantes, et tout ce qui respire, pourrit ou brûle rend le carbone à l'air. Une partie reste coincée très longtemps en chemin, sous forme de charbon, de pétrole et de gaz sous terre ou de calcaire au fond des mers, et ne revient que si l'on brûle le combustible ou si un volcan fait fondre la roche.
Comment dessiner le cycle du carbone ?
Dessinez d'abord les réservoirs en cases et les flèches en dernier. Placez une case atmosphère en haut, plantes et animaux sur la rangée du milieu, sol avec ses décomposeurs et combustibles fossiles sur la rangée du bas, et l'océan sur un côté. Tracez ensuite une flèche de l'atmosphère vers les plantes (photosynthèse) et des flèches montant vers l'atmosphère depuis les plantes, les animaux et le sol (respiration et décomposition) et depuis les combustibles fossiles (combustion). Terminez par plantes → animaux (alimentation), plantes et animaux → sol (mort et déchets), sol → combustibles fossiles (fossilisation) et les deux flèches océaniques, entrée et sortie. Vérifiez que chaque flèche pointe dans le sens où va le carbone.
Quelles sont les étapes du cycle du carbone ?
Photosynthèse, alimentation, respiration, mort et décomposition, enfouissement en combustibles fossiles et combustion : dans cet ordre, le carbone passe de l'air aux plantes, aux animaux, revient à l'air ou va dans le sol, et des restes enfouis revient à l'air quand on brûle le combustible. Les versions complètes ajoutent l'océan (dissolution, dégazage et sédimentation en calcaire) et l'éruption volcanique.
Quel lien entre le cycle du carbone et celui de l'oxygène ?
Les deux réactions qui les font tourner : la photosynthèse consomme du CO₂ et libère de l'O₂, la respiration cellulaire consomme de l'O₂ et libère du CO₂. Fixer six CO₂ en un glucose libère six O₂ ; respirer ce glucose consomme les six O₂ et rend les six CO₂. C'est pourquoi on les dessine souvent en une seule figure, le cycle du carbone et de l'oxygène.
Comment l'homme modifie-t-il le cycle du carbone ?
Surtout en brûlant des combustibles fossiles, ce qui fait passer dans l'air en quelques siècles du carbone enfoui pendant des millions d'années, et en défrichant les forêts. Ensemble, ils ajoutent environ 11 milliards de tonnes de carbone par an. L'océan et les végétaux terrestres en absorbent un peu plus de la moitié ; le reste a fait monter le CO₂ atmosphérique d'environ 280 à plus de 420 ppm, réchauffant le climat et acidifiant l'eau de mer.
Quel est l'effet de la déforestation sur le cycle du carbone ?
Elle ajoute du carbone à l'air deux fois. Brûler ou laisser pourrir les arbres abattus libère le carbone stocké dans leur bois, et la terre a ensuite moins de plantes pour retirer du CO₂ de l'air par photosynthèse. Le sol perturbé libère aussi une partie de son propre carbone. Sur un schéma, cela se dessine par une flèche montante supplémentaire depuis la forêt et une flèche de photosynthèse plus fine.
Quel rôle joue la combustion dans le cycle du carbone ?
La combustion rend le carbone à l'atmosphère sous forme de CO₂ en le brûlant avec de l'oxygène : bois, feux de forêt, et charbon, pétrole et gaz naturel. Brûler du bois rend un carbone qu'un arbre a absorbé au cours de sa vie ; brûler des fossiles rend un carbone resté hors du cycle pendant des millions d'années, ce qui fait monter la quantité dans l'air au lieu de la maintenir stable.
Quel rôle joue la photosynthèse dans le cycle du carbone ?
C'est la principale voie par laquelle le carbone quitte l'air pour entrer dans le vivant. Les plantes terrestres et le phytoplancton marin utilisent l'énergie lumineuse pour transformer CO₂ et eau en glucose, et chaque chaîne alimentaire du schéma part de ce sucre. C'est la seule grande flèche descendant de l'atmosphère sur un schéma du cycle du carbone terrestre.
Que font les décomposeurs dans le cycle du carbone ?
Bactéries et champignons dégradent plantes mortes, animaux morts et déchets, et rejettent leur carbone dans l'air sous forme de CO₂ en respirant. Sans eux, le carbone s'accumulerait dans la matière morte. Là où l'oxygène manque, tourbe gorgée d'eau ou vase profonde, la décomposition ralentit et le carbone peut rester enfoui assez longtemps pour devenir charbon ou pétrole.
Comment l'océan stocke-t-il le carbone ?
Le CO₂ se dissout en surface et réagit avec l'eau pour former des ions bicarbonate et carbonate ; le phytoplancton en absorbe une partie, et deux pompes l'entraînent vers le fond. Plancton mort et coquilles coulent en neige marine (la pompe biologique), et l'eau froide qui plonge près des pôles emporte du carbone dissous vers les grands fonds (la pompe physique). Les coquilles qui atteignent le fond s'accumulent en sédiments carbonatés qui deviennent du calcaire.
Pourquoi le cycle du carbone est-il important ?
Il maintient assez stable la quantité de CO₂ dans l'air, et donc la température de la Terre, et il fournit le carbone dont tout être vivant est fait. Le dioxyde de carbone retient la chaleur ; quand le cycle est déséquilibré, comme le fait aujourd'hui la combustion des fossiles, le climat se réchauffe et l'océan s'acidifie.
Où est stocké l'essentiel du carbone de la Terre ?
Dans les roches, en particulier le calcaire et les autres sédiments carbonatés. Viennent ensuite l'océan profond, sous forme de bicarbonate dissous, puis les sols, les combustibles fossiles, les végétaux terrestres et l'atmosphère, qui contient le moins parmi les grands réservoirs mais change le plus vite.
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