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La Gestion du Carbone dans les Écosystèmes Naturels

17 12 2017

 

 

 

 

 

Les écosystèmes peuvent se regrouper en biomes, qui correspondent à des différences géographiques naturelles au niveau des sols et du climat, et par conséquent à des types de végétation différents. Ces biomes peuvent varier considérablement quant à leur capacité à assimiler et à stocker le carbone. Le bilan carbone des écosystèmes est régulé non seulement par l’équilibre entre les gains en carbone issus de la pousse et les pertes par respiration, mais aussi par plusieurs autres facteurs, y compris les incendies, les herbivores, l’érosion et la lixiviation. Cette section considère les réserves de carbone et la capacité de stockage dans chaque biome, ainsi que dans les tourbières, les zones côtières et les océans, et examine les incidences des activités humaines sur ces biomes et leur rôle dans le cycle du carbone.

 

 

 

 

 

 

 

  • LA TOUNDRA

Les écosystèmes de toundra sont denses en carbone. Leur potentiel de stockage de quantités supplémentaires de carbone est limité, mais les pertes pourraient être énormes si le pergélisol venait à fondre. La prévention des changements climatiques est actuellement le seul moyen sûr de minimiser ces pertes.

 

Les écosystèmes de toundra se trouvent en Arctique et dans les régions montagneuses, plus particulièrement dans le Nord du Canada, en Scandinavie et en Russie, au Groenland et en Islande. Les températures y sont basses ou très basses la plupart de l’année, avec de longues périodes d’enneigement et une courte période de végétation. La couche de sol active, près de la surface, est généralement engorgée d’eau l’été et gelée l’hiver. La diversité de plantes et d’animaux est faible. L’environnement sélectionne des plantes résistantes, à croissance lente, ayant une biomasse faible au-dessus du sol. Les taux de décomposition sont peu élevés et de grandes quantités de matières végétales mortes s’accumulent dans le sol (environ 218 t C à l’hectare). Du fait de la lenteur du processus de décomposition, le recyclage des matières nutritives est également lent, ce qui limite encore la pousse des végétaux et explique que la biomasse des plantes de la toundra se trouve principalement en dessous de la surface du sol. La biomasse végétale totale est estimée stocker en moyenne 40 t C à l’hectare.

En dessous de la couche de sol active se trouve une couche gelée en permanence, appelée pergélisol. Bien que cela soit difficile à estimer, on pense que le stockage mondial de carbone dans le pergélisol se situe autour de 1 600 Gt, soit le double de la réserve atmosphérique.

 

 

Impact des activités humaines et répercussions sur la gestion du Carbone

 Actuellement, les écosystèmes de toundra sont très peu utilisés par les humains et les possibilités d’y piéger des quantités supplémentaires de carbone sont limitées. Toutefois, même un réchauffement relativement faible de la planète risque d’avoir des incidences considérables sur ces systèmes. On estime qu’un dégel du pergélisol résultant de changements climatiques, et la décomposition du carbone stocké dans les sols qui s’ensuivrait, pourrait libérer 40 Gt CO2 dans l’atmosphère au cours des quatre décennies à venir et 100 Gt CO2 d’ici la fi n du siècle, ce qui suffi rait pour provoquer une augmentation de 47 ppm de la concentration de CO2 dans l’atmosphère.

  

 

 

 

 

 

  • LES FORÊTS BORÉALES

Les biomes des forêts boréales renferment les deuxièmes réserves de carbone les plus importantes, la plus grande partie de celles-ci étant stockée dans les sols et les litières. Le drainage des tourbières des forêts boréales, le recours à des pratiques sylvicoles inappropriées et une mauvaise gestion des incendies sont autant de facteurs qui peuvent causer des pertes importantes au niveau du carbone stocké dans cet écosystème.

Les forêts boréales occupent de vastes étendues dans l’hémisphère nord et se trouvent principalement au Canada, en Russie, en Alaska et en Scandinavie. La biodiversité dans ces forêts est généralement faible. La biomasse végétale est beaucoup plus importante que dans la toundra, celle-ci stockant environ 60 à 100 tonnes de carbone à l’hectare, dont environ 80 % dans la biomasse qui se trouve au-dessus du sol. En raison des basses températures, la décomposition dans les forêts boréales est lente. Cela conduit, comme dans la toundra, à d’importantes accumulations de carbone dans les sols (entre 116 et 343 t C à l’hectare). Les incendies, qui sont courants dans les forêts boréales, constituent l’un des principaux facteurs du bilan carbone dans ces régions, du carbone s’échappant du système lorsque la fréquence des incendies est élevée. La question de savoir si les forêts boréales anciennes très matures sont actuellement une source ou un puits de carbone est source de débats, bien que des études récentes semblent indiquer que ces vieux peuplements pourraient en fait être des puits de carbone. En général, en raison des faibles taux de décomposition dans les forêts boréales et des vastes tourbières sur lesquelles elles poussent, elles sont considérées comme d’importants puits de carbone.

 

 

Impact des activités humaines et répercussions sur la gestion du Carbone

Les pressions accrues exercées sur ces forêts par les activités humaines, telles que l’abattage et l’exploitation minière, et le drainage des tourbières sur lesquelles elles poussent, provoquent des rejets de carbone dans l’atmosphère et réduisent considérablement leur capa cité de stockage de ce gaz. La protection des forêts boréales contre l’abattage et la mise en œuvre de meilleures pratiques sylvicoles pourraient par conséquent permettre de réduire les émissions de carbone, d’en préserver les stocks et d’en maintenir l’absorption par ces forêts.

  

 

 

 

 

 

  • LES FORÊTS TEMPÉRÉES

Les forêts tempérées sont des puits de carbone actifs et le déboisement a pratiquement cessé dans les zones tempérées. Lorsque la demande en terres et/ou en eau en donne la possibilité, le reboisement permet de piéger du carbone et peut offrir d’autres avantages, dont l’accroissement de la biodiversité et la possibilité d’activités récréatives.

Les forêts tempérées se situent dans les régions qui connaissent quatre saisons distinctes, un hiver bien défi ni et des précipitations régulières. Elles occupent de vastes étendues en Asie, en Europe et en Amérique du Nord et se trouvent pour la plupart dans les pays développés. Il existe de nombreux types de forêts tempérées : certaines sont constituées essentiellement de feuillus et d’autres d’espèces conifères. Elles présentent généralement une biodiversité animale et végétale relativement élevée. Comme les sols qu’elles produisent sont souvent très fertiles, une grande partie des superficies jadis occupées par les forêts tempérées ont été converties en terres agricoles et en pâturages et sont aujourd’hui utilisées pour la production alimentaire. Dans les forêts tempérées, la croissance des plantes, la décomposition et le cycle du carbone sont rapides ; il s’y accumule moins de carbone dans les sols que dans les forêts boréales ou la toundra. La réserve globale de carbone dans ces forêts a été estimée entre 150 et 320 tonnes à l’hectare, dont la biomasse végétale, qui est principalement constituée d’organes ligneux s’élevant au-dessus du sol et de systèmes racinaires profonds, représente environ 60 % et les réserves de carbone dans les sols le restant.

 

 

Impact des activités humaines et répercussions sur la gestion du Carbone  

Les forêts tempérées, notamment en Europe et en Amérique du Nord, sont en expansion depuis plusieurs décennies. Dans de nombreuses régions, les pratiques actuelles de gestion, telles que rotations relativement longues et gestion appropriée des incendies, ont conduit à une augmentation de la capacité à stocker le carbone. En conséquence, les forêts tempérées sont actuellement considérées comme étant, dans l’ensemble, des puits de carbone. Selon certaines estimations, les forêts d’Europe absorbent entre 7 et 12 % des émissions de carbone du continent. La poursuite du reboisement et l’amélioration de la gestion pourraient permettre de piéger davantage de carbone à court terme.

  

 

 

 

 

 

 

  • LES PRAIRIES TEMPÉRÉES

Les superficies occupées à l’origine par les prairies tempérées ont été en grande partie défrichées pour faire place à l’agriculture. Là où la végétation naturelle subsiste, des pertes supplémentaires de carbone pourraient être évitées en minimisant les perturbations qui résultent de l’activité humaine.

On trouve des prairies dans une grande partie du monde, les prairies représentant le premier stade de succession des régions boisées. Elles constituent également la végétation naturelle dans les zones climatiques où les précipitations sont plus élevées que dans les déserts mais insuffisantes pour que poussent des arbres. De vastes étendues de prairies tempérées naturelles se trouvent en Amérique du Sud, aux États-Unis et en Asie centrale. La croissance des plantes dans ces prairies est limitée par les disponibilités en eau et en éléments nutritifs, et la majeure partie de la biomasse végétale se situe en dessous du sol, où les plantes produisent des racines qui se décomposent lentement. Les animaux qui y paissent jouent généralement un rôle important dans la préservation des prairies : ceci est dû au fait qu’ils accélèrent le cycle du carbone en consommant d’importantes quantités de biomasse (feuilles), en respirant, et en restituant une partie de cette biomasse dans le sol sous forme de fumier. Le fumier représente une forme de carbone organique qui se décompose plus facilement que la litière de feuilles et de racines de graminées. Dans de nombreuses régions, ce rôle est aujourd’hui assuré par le bétail.

Globalement, les niveaux de biomasse végétale dans les prairies tempérées sont faibles par rapport à ceux des écosystèmes de forêt ou de brousse (à savoir 0,68 et 7,3 t C à l’hectare, respectivement, dans la steppe tempérée chinoise). Toutefois, leurs réserves de carbone organique dans les sols sont généralement supérieures à celles des forêts tempérées (133 t C à l’hectare).

 

 

Impact des activités humaines et répercussions sur la gestion du Carbone   

Bien que les prairies tempérées n’offrent qu’une productivité intermédiaire, certaines d’entres elles se prêtent bien à la culture et peuvent produire d’excellentes terres agricoles. Dans une grande partie de leur aire de distribution naturelle, p. ex. en Amérique, les prairies ont été défrichées pour faire place à une agriculture intensive.

 

 

 

 

 

 La Gestion du Carbone dans les Écosystèmes Naturels  dans Nature 378px-Horses_in_Kazakhstan  

La steppe de l’est du Kazakhstan en été

 

 

 

 

 

 

 

  • LES DÉSERTS ET LES BROUSSES SÈCHES

Les vastes superficies occupées par les zones sèches confèrent au piégeage du carbone dans ces régions une importance mondiale, malgré que la densité en carbone au sein de ces régions soit relativement faible. Comme dans de nombreuses zones sèches les sols ont été dégradés, ils sont actuellement loin d’être saturés en carbone et leur potentiel de piégeage du carbone peut être élevé.

Les déserts et les brousses sèches occupent des régions connaissant des précipitations très faibles ou fortement saisonnières et se rencontrent dans beaucoup de pays, y compris dans de nombreuses régions d’Afrique, au sud des États-Unis et au Mexique, dans certaines régions d’Asie et sur de grandes étendues en Australie. La végétation à croissance lente, qui est constituée principalement d’arbustes ligneux et de plantes basses, est extrêmement bien adaptée pour minimiser les pertes d’eau. Tout comme la diversité végétale, la diversité animale y est généralement faible.

Le manque d’humidité détermine la manière dont ces écosystèmes transforment le carbone. La croissance des plantes a tendance à être extrêmement sporadique, celles-ci consacrant leur énergie à se protéger contre les pertes d’eau et contre les herbivores en rendant leurs tissus robustes et résistants à la décomposition. Le manque d’eau ralentit également le rythme de décomposition, entraînant l’accumulation de matières végétales mortes riches en carbone dans les sols. Selon les estimations, la teneur en carbone des sols désertiques se situe entre 14 et 100 tonnes à l’hectare, alors qu’elle est estimée atteindre 270 tonnes à l’hectare dans les brousses sèches. Les quantités de carbone stockées dans la végétation sont considérablement inférieures, celles-ci se situant généralement autour de 2 à 30 tonnes à l’hectare au total.

Il ressort de certaines études récentes que l’absorption du carbone par les déserts est beaucoup plus importante que ce que l’on pensait jusqu’ici et qu’elle représente une part significative du puits terrestre de carbone. Toutefois, de considérables incertitudes subsistent et d’autres travaux de recherche seront nécessaires afin de vérifier ces résultats, en quantifiant par exemple les réserves de carbone au-dessus et en dessous du sol au fi l du temps.

 

  

Impact des activités humaines et répercussions sur la gestion du Carbone

Comme ces écosystèmes sont généralement pauvres en éléments nutritifs, ils ont tendance à fournir des terres agricoles pauvres et la production alimentaire dans ces régions n’atteint généralement qu’un niveau de subsistance. La dégradation des sols, qui résulte d’une utilisation inappropriée des terres, conduit à des pertes de carbone à partir des sols.

 

 

 

 

 

 

 

  • LES SAVANES ET LES PRAIRIES TROPICALES

Les savanes, qui couvrent de vastes superficies en Afrique et en Amérique du Sud, peuvent stocker d’importantes quantités de carbone, notamment dans leurs sols. Des activités telles que la culture et le pâturage intensif, ainsi que la fréquence ou l’intensité accrue des incendies, peuvent réduire les réserves de carbone stockées dans ces systèmes.

Les savanes, qui constituent un élément important de la végétation de la planète, occupent de vastes superficies en Afrique subsaharienne et en Amérique du Sud. Ce biome se caractérise par la codominance d’arbres et de graminées, mais va de prairies, où les arbres sont pratiquement absents, à des écosystèmes se rapprochant des forêts, où les arbres sont dominants. La plupart des zones de savane sont des écosystèmes naturels ; toutefois, elles peuvent aussi résulter de la dégradation des forêts tropicales suite au brûlage, au pâturage et au déboisement. En Afrique, les zones de savane abritent une faune charismatique de grands mammifères et offrent d’importantes possibilités d’écotourisme.

La quantité de carbone stockée au-dessus du sol dépend de l’étendue de la couverture arboricole ; elle va de moins de 2 tonnes de carbone à l’hectare pour les prairies tropicales à plus de 30 tonnes à l’hectare pour les savanes boisées. Les réserves de carbone dans les racines sont en général légèrement plus élevées, celles-ci étant estimées entre 7 et 54 tonnes à l’hectare. Les réserves de carbone dans les sols sont élevées par rapport à celles de la végétation (~174 t C à l’hectare). Les savanes et les prairies tropicales subissent naturellement de fréquents incendies, lesquels jouent un rôle important dans le fonctionnement de ces écosystèmes. Les incendies dans les savanes peuvent libérer d’énormes quantités de carbone dans l’atmosphère (estimées mondialement entre 0,5 et 4,2 Gt C par an). Cependant, le carbone perdu est en majeure partie récupéré durant la période suivante de repousse, à moins que la surface ne soit convertie en pâturage pour le bétail, et l’on considère actuellement que ces écosystèmes jouent globalement le rôle de puits de carbone, piégeant, selon les estimations, 0,5 Gt C par an.

 

 

Impact des activités humaines et répercussions sur la gestion du Carbone

Les pressions exercées par les activités humaines sur ces écosystèmes augmentent encore et il est estimé que plus d’un pour cent des savanes mondiales est détruit chaque année par des incendies d’origine anthropique, par l’élevage et par les activités agricoles.

 

  

 

 

 

 

 

  • LES FORÊTS TROPICALES

Les forêts tropicales, qui renferment les réserves terrestres de carbone les plus importantes, sont des puits de carbone actifs. La réduction des émissions résultant du déboisement et de la dégradation des forêts est un élément essentiel de la lutte contre les changements climatiques dangereux. De plus, la lutte contre l’abattage illégal et mal géré constituera un élément important de la réduction des émissions imputables aux pratiques sylvicoles.

Les forêts tropicales occupent de vastes étendues au centre et au nord de l’Amérique centrale, en Afrique occidentale, en Asie du Sud-est et au nord-est de l’Australie. La plupart des forêts tropicales sont humides et se trouvent dans des régions où les précipitations annuelles dépassent normalement les 2 000 mm par an et se répartissent de manière relativement égale. Ces forêts, qui présentent des niveaux de diversité extrêmement élevés de plantes, de mammifères, d’insectes et d’oiseaux, accueillent la plus grande biodiversité de tous les biomes de la Terre.

Le climat chaud et pluvieux des forêts tropicales humides permet une croissance rapide des plantes et la majeure partie du carbone est stockée dans la végétation, les stocks de carbone dans la biomasse étant estimés entre 170 et 250 t C à l’hectare. Les réserves de carbone dans les forêts tropicales humides peuvent varier considérablement en fonction de l’abondance des espèces ligneuses denses de grosse taille qui stockent le plus de carbone. En moyenne, on estime que les forêts tropicales stockent environ 160 tonnes de carbone à l’hectare dans la végétation au-dessus du sol et environ 40 tonnes à l’hectare dans les racines. Les réserves de carbone dans les sols sont estimées par Amundson (2001) entre 90 et 200 tonnes à l’hectare, et sont par conséquent légèrement inférieures aux stocks de la biomasse.

On considère globalement que les forêts tropicales sont actuellement des puits de carbone, des études récentes indiquant une absorption annuelle mondiale d’environ 1,3 Gt de carbone. Sur ce total, il est estimé que les forêts d’Amérique centrale et du Sud absorbent environ 0,6 Gt C, les forêts africaines un peu plus de 0,4 Gt et les forêts asiatiques environ 0,25 Gt. Pour placer ce chiffre dans son contexte, l’absorption de carbone par les forêts tropicales équivaut à environ 15 % des émissions mondiales totales de carbone d’origine anthropique. Les forêts tropicales contribuent, par conséquent, de manière significative à l’atténuation des changements climatiques.

 

 

 

 

 dans Nature

Carte des forêts tropicales humides. Ces forêts jouent un rôle majeur dans la régulation du climat en absorbant le CO₂ de l’atmosphère et en le stockant sous forme de biomasse. 

 

 

 

L’utilisation et la conservation des forêts tropicales par les Êtres Humains

Les forêts tropicales sont converties à des fins agricoles et industrielles (production d’aliments et de biocarburant) à un rythme accéléré. Les causes du déboisement des forêts tropicales, qui sont complexes, vont de problèmes sous-jacents de pressions internationales et de mauvaise gouvernance aux besoins locaux en ressources. Les taux mondiaux de déboisement en forêt tropicale sont estimés actuellement entre 6,5 et 14,8 millions d’hectares par an, ces activités de déboisement libérant à elles seules dans l’atmosphère entre 0,8 et 2,2 Gt de carbone par an. Non seulement le déboisement réduit le volume de carbone stocké par la végétation, mais il peut aussi réduire considérablement les réserves de carbone dans les sols.

Outre le déboisement, les forêts tropicales sont par ailleurs exploitées pour l’extraction de bois et d’autres produits forestiers. Ces activités conduisent à leur dégradation et sont estimées rejeter dans l’atmosphère des émissions supplémentaires de carbone atteignant environ 0,5 Gt par an au niveau mondial.

Lors de l’abattage des forêts tropicales humides, on ne récolte généralement qu’un à 20 arbres à l’hectare. Les techniques d’abattage traditionnelles endommagent ou détruisent une partie importante de la végétation restante au cours de la récolte, ce qui conduit à des pertes substantielles de carbone. Les techniques d’abattage à incidences réduites permettent de diminuer les pertes de carbone occasionnées par les activités de foresterie, avec une diminution d’environ 30 % par rapport aux techniques traditionnelles.

 

 

  

 

 

 

 

 

  • LES TOURBIÈRES

Les sols des tourbières stockent de grandes quantités de carbone, mais on court le risque grave d’en perdre une grande partie par la conversion des écosystèmes de tourbières au profit de l’agriculture, des plantations et de la production de bioénergie dans le monde entier. La conservation et la restauration des tourbières tropicales doivent être considérées comme des priorités mondiales.

 

 

 

 

 

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Lacs de tourbière – LES TOURBIÈRES DE SOOMAA, ESTONIE

 

 

 

 

  

Bien qu’il ne s’agisse pas d’un véritable biome, les tourbières constituent un cas spécial dans la gestion du cycle global du carbone. Les tourbières sont associées à tout un éventail de milieux engorgés d’eau dans lesquels la décomposition des matières végétales mortes et du carbone présent dans les sols est extrêmement lente, ce qui conduit à la fossilisation d’éléments de litière et à des sols d’une teneur en carbone organique supérieure à 30 %. Bien que certains sols tourbeux puissent se trouver dans des écosystèmes productifs, tels que les roselières, les marais à papyrus et les mangroves, les sols tourbeux se rencontrent souvent dans des milieux improductifs où les plantes poussent très lentement. Leur capacité de stockage est énorme ; selon certaines estimations, ~550 Gt C seraient stockées globalement dans les sols tourbeux et la moyenne mondiale atteindrait 1 450 t C à l’hectare. Ces zones sont très répandues dans le monde, mais elles ne couvent qu’une très petite proportion des terres, ce qui en fait les réserves de carbone les plus efficaces de tous les écosystèmes, vu l’espace qu’elles occupent.

Avec l’assèchement des tourbières, d’importantes quantités de carbone sont actuellement perdues et, à moins que des mesures urgentes ne soient prises, ces pertes s’aggraveront car les superficies de tourbières asséchées augmentent continuellement. Au moins la moitié de ces pertes se produisent actuellement dans les tourbières tropicales. Dans ces zones, qui se concentrent en Malaisie et en Indonésie, de vastes étendues de forêts tropicales sont drainées en vue de la production d’huile de palme et de bois de trituration. L’assèchement des sols tourbeux produit un milieu aérobie dans lequel le carbone de la tourbe est respiré par les organismes se trouvant dans les sols. Les pertes de carbone sont encore aggravées par le risque accru d’incendies dans les tourbières asséchées, la tourbe sèche agissant comme source de carburant alimentant les incendies souterrains.

Des incertitudes subsistent quant au niveau des pertes de carbone à partir des tourbières asséchées, mais en toute probabilité elles sont déjà importantes (0,5– 0,8 Gt C par an) et représentent une proportion substantielle des émissions globales de gaz à effet de serre d’origine anthropique. En raison de ces pertes, les biocarburants qui sont cultivés sur les terres tourbeuses ont un impact négatif sur le bilan carbone mondial. Il est estimé par exemple que la combustion de l’huile de palme cultivée sur les tourbières asséchées génère par unité d’énergie produite 3 à 9 fois plus de CO2 que la combustion de charbon, ce qui équivaut à une dette carbone qui ne sera remboursée qu’au bout de 420 ans de production de biocarburant (Fargione et al. 2008). Ce chiffre met en lumière la fausse économie de carbone que représente la culture de biocarburants sur des tourbières asséchées, la nécessité de préserver les tourbières en parfait état et le potentiel de réduction des émissions par la ré-humidification. La ré-humidification des tourbières rétablit leur engorgement d’eau, réimpose les conditions anaérobies dans lesquelles la décomposition des matières végétales mortes est interrompue, réduisant ainsi considérablement le rejet de CO2 et le risque d’incendies.

 

  

 

 

 

 

 

  • LES OCÉANS ET LES ZONES CÔTIÈRES

Sans la contribution des océans et des écosystèmes côtiers au piégeage biologique mondial du carbone, la concentration de CO2 dans l’atmosphère serait aujourd’hui bien supérieure à ce qu’elle est. Mais la capacité d’absorption des océans et des zones côtières est à la fois limitée et fragile. La réduction des pressions, la restauration et l’exploitation durable sont autant d’options de gestion qui peuvent aider ces écosystèmes à maintenir leur importante fonction de gestion du carbone.

Les océans jouent un rôle énormément important à la fois pour la partie organique et la partie inorganique du cycle du carbone. Ils renferment en dissolution environ cinquante fois plus de carbone inorganique que l’atmosphère, sous forme de mélange complexe de dioxyde de carbone dissous, d’acide carbonique et de carbonates.

Le dioxyde de carbone est beaucoup plus soluble dans l’eau froide que dans l’eau tiède et, par conséquent, la relation entre la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère et celle de carbone inorganique dissous dans les océans dépend fortement de la température de l’eau et de la circulation océanique. Généralement, aux latitudes élevées, les eaux froides de la surface des océans absorbent d’importantes quantités de dioxyde de carbone. Ce faisant, elles deviennent plus denses et chutent au fond des océans, transportant avec elles du carbone inorganique dissous et créant ce qu’on appelle « la pompe de solubilité ». Au fur et à mesure que la concentration (ou pression partielle) du dioxyde de carbone augmente dans l’atmosphère, les océans en absorbent davantage. De ce fait, on estime que les océans ont absorbé autour de 30 % des émissions de dioxyde de carbone résultant des activités humaines depuis l’industrialisation. Les océans constituent, par conséquent, le deuxième puits de dioxyde de carbone d’origine anthropique le plus important après l’atmosphère. L’absorption supplémentaire de dioxyde de carbone a eu toutefois pour conséquence une acidification légère, quoique mesurable, des océans au cours de cette période.

Le carbone inorganique dissous est converti en pleine mer en carbone organique dissous, ou particulaire, par le phytoplancton via la photosynthèse. Au total, les océans sont estimés compter pour près de la moitié de l’absorption biologique de carbone dans le monde. La majeure partie du carbone ainsi fixé est recyclée au sein de la zone photique (la hauteur de la colonne d’eau qui est exposée à une lumière solaire suffi sante pour permettre la photosynthèse), alimentant les microorganismes qui forment la base de la chaîne alimentaire marine. Dans une grande partie de l’océan, l’activité photosynthétique est limitée par les disponibilités en matières nutritives. Parmi les exceptions notables figurent les zones de résurgence des eaux profondes, où les eaux froides riches en éléments nutritifs remontent à la surface, ce qui favorise une croissance abondante de plancton. Dans ces conditions, le phytoplancton forme parfois des efflorescences gigantesques couvrant des centaines de milliers de kilomètres carrés à la surface des mers et influe alors sur d’importants processus écologiques et sur le cycle du carbone. Lorsque les restes de plancton mort tombent au fond de la mer, les matières organiques issues de leur biomasse s’enfouissent sous forme de sédiments exceptionnellement enrichis en carbone organique – ce mécanisme de transfert du carbone des eaux de la surface (et par conséquent indirectement de l’atmosphère) vers les grands fonds des océans et, finalement, par subduction, dans la croûte terrestre, est appelé « pompe biologique ». Seuls entre 0,03 % et 0,8 % des matières organiques présentes dans les mers forment des sédiments, et pour que ceux-ci soient piégés de manière permanente, il ne faut pas qu’ils soient recyclés dans le système d’échange trophique.

Les zones côtières (les eaux littorales jusqu’à 200 mètres de profondeur, qui comprennent les écosystèmes coralliens et les herbiers) jouent également un rôle important dans le cycle océanique du carbone. Selon diverses estimations, la majeure partie de la minéralisation et de l’enfouissement du carbone organique, ainsi que de la production et de l’accumulation de carbonates se produit dans ces régions, malgré le fait qu’elles couvrent moins de 10 % de la superficie océanique totale. L’enfouissement de carbone organique dans ces zones est estimé à un peu plus de 0,2 Gt C par an.

Les zones humides côtières sont susceptibles d’accumuler du carbone à des taux élevés sur de longues périodes de temps car elles s’enrichissent continuellement de sédiments à haute teneur organique, qu’elles enfouissent. Par exemple, on a calculé en 2003 que, mondialement, les mangroves accumulaient environ 0,038 Gt C par an, ce qui, lorsqu’on prend la zone de couverture en considération, indique qu’elles piègent le carbone plus rapidement que les forêts terrestres. Toutefois, on s’accorde largement pour dire que si les tendances actuelles au niveau de l’utilisation des sols, de l’exploitation des ressources et des impacts se poursuivent, les zones humides côtières deviendront des sources plutôt que des puits de carbone. On estime (en 2005) estiment que l’ampleur considérable des pertes d’habitats côtiers végétalisés a réduit d’environ 0,03 Gt C par an l’enfouissement de carbone dans les océans.

Des solutions technologiques ont été proposées afin d’augmenter le potentiel de piégeage des océans. Certaines, telles que la fertilisation des océans par l’ajout de fer, de phosphore ou de nitrates, augmentent l’absorption biologique de carbone. D’autres, comme l’injection de CO2 dans les grands fonds marins, font usage de réserves géophysiques. L’objet de ces interventions technologiques dans les milieux océaniques, qui, selon les estimations, ont une capacité de stockage conjuguée de plusieurs milliers de gigatonnes de carbone, consiste à accélérer le transfert de CO2 de l’atmosphère vers les grands fonds des océans, processus qui se produit naturellement au rythme estimé de 2 Gt C par an. Selon certains spécialistes, il est peu probable que ces interventions réussissent à l’échelle mondiale, de nombreuses questions subsistant quant à leurs effets indésirables potentiels sur l’environnement et aux répercussions directes qu’elles pourraient avoir sur la vie marine locale. Des expériences de fertilisation des océans menées à grande échelle sont en cours, mais il est difficile de déterminer la quantité de carbone réellement piégée sur le fond océanique. Étant donné le grand nombre de variables inconnues et les déficiences actuelles des modèles, certains incitent à la prudence quant à l’utilisation de ces technologies de géo-ingénierie dans les océans.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


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