Le cycle du carbone est l'un des nombreux cycles biogéochimiques par lesquels les divers composés nécessaires à la vie, tels que l'eau, l'azote, le soufre, le carbone et le phosphore, sont recyclés en continu par des processus métaboliques, géologiques et météorologiques. Le carbone existe sous forme de dioxyde de carbone dans l'atmosphère et est dissous dans les océans, en tant que carbone organique dans les organismes vivants, et en tant que partie des minéraux de sédiments comme le carbonate de calcium. Normalement, les mouvements de carbone entre ces différents réservoirs s'équilibrent de manière efficace, de sorte que la quantité de carbone dans chacun est relativement constante ou ne change qu'au cours des millénaires. Depuis la révolution industrielle, cependant, les humains brûlent des combustibles fossiles et libèrent d'énormes quantités de carbone dans l'atmosphère, ce qui peut avoir des répercussions profondes sur le climat et les écosystèmes.

Facteurs biologiques
est l'un des éléments les plus importants de la vie et fait par définition partie de toutes les molécules organiques. Le dioxyde de carbone dans l'atmosphère est transformé en carbone organique par les plantes photosynthétiques, les algues et le phytoplancton, également appelés «producteurs». Presque tous les autres organismes, y compris tous les animaux, obtiennent leur carbone de ces producteurs. Tous les organismes, y compris les producteurs, libèrent du dioxyde de carbone à la suite de la respiration cellulaire, le processus par lequel les hydrates de carbone sont métabolisés pour libérer l'énergie nécessaire à la vie. Entre les effets de la photosynthèse et de la respiration cellulaire, les cycles du carbone entre l'atmosphère et la biosphère. Les exceptions les plus importantes sont les organismes, principalement le phytoplancton et d'autres animaux dont les coquilles sont constituées de carbonate de calcium, qui sont enfouis sous les sédiments au fond de l'océan avant que leur carbone puisse être libéré par décomposition. Ce carbone est efficacement éliminé des parties biologiques et atmosphériques du cycle du carbone, prenant éventuellement la forme de calcaire ou, dans certaines conditions, de pétrole, de charbon ou de gaz naturel.

Facteurs géologiques

En même temps que se forme lentement plus de calcaire et de minéraux contenant du carbone, les sédiments existants sont lentement érodés par les forces du vent et des précipitations. Le calcaire et d'autres sédiments sont dissous par l'eau de pluie, libérant du carbone dans la biosphère. La subduction, qui se produit lorsqu'une plaque tectonique est forcée sous une autre, est également une partie importante du cycle du carbone. Les sédiments contenant du carbone sont poussés assez loin sous la surface qu'ils fondent, libérant éventuellement leur carbone. Ce carbone est libéré soudainement, dans le cadre des éruptions volcaniques, et progressivement, comme les fuites à travers les sources chaudes, les fissures et les évents.

Combustibles fossiles

L'impact principal des humains sur le cycle du carbone est à travers la combustion de combustibles fossiles, qui libère du carbone autrement enfoui dans l'atmosphère. Les combustibles fossiles, qui comprennent le pétrole, le gaz naturel et le charbon, sont utilisés dans presque tous les aspects de l'économie mondiale. Les automobiles en sont l'exemple le plus visible, mais une plus grande quantité de dioxyde de carbone est en réalité produite par les usines de charbon et de gaz naturel qui produisent de l'électricité à des fins industrielles et résidentielles. L'agriculture industrielle fonctionne également avec de l'énergie fossile. Tous les engrais artificiels sont synthétisés par un processus qui brûle les combustibles fossiles - généralement du gaz naturel. Diverses études ont suivi les changements dans le dioxyde de carbone au cours du dernier demi-siècle. La plus longue étude en cours a été commencée en 1958 par Charles Keeling à Hawaii, et elle montre une augmentation rapide des niveaux de carbone atmosphérique. Les preuves provenant des carottes de glace suggèrent que les niveaux de carbone sont plus élevés qu'ils ne l'ont été depuis un demi-million d'années. La déforestation généralisée, en particulier dans les régions tropicales, entraîne une plus grande libération de carbone par décomposition et moins le carbone à séquestrer via la photosynthèse, le processus par lequel les plantes et certaines bactéries utilisent l'énergie de la lumière du soleil pour construire des hydrates de carbone à partir de dioxyde de carbone de l'atmosphère. Bien que certaines zones aient été mises de côté en tant que réserves fauniques, beaucoup plus sont vulnérables au brûlis et à la coupe à blanc pour la récolte du bois et le défrichement des terres agricoles.

L'effet de serre

La principale préoccupation concernant l'augmentation des niveaux de dioxyde de carbone vient du fait que le dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre. Il piège les radiations infrarouges de la surface terrestre qui, autrement, s'échapperaient dans l'espace, isolant efficacement la planète et augmentant sa température. Le Panel international des Nations Unies sur le changement climatique, avec de nombreux scientifiques, estime que les humains bouleversent suffisamment le cycle du carbone pour changer radicalement le climat mondial, avec des conséquences potentiellement énormes sur la biodiversité, l'agriculture, la météo et la santé globale de chaque écosystème sur la planète.