Quel processus naturel permet de capturer et stocker le CO₂ atmosphérique dans les écosystèmes terrestres et marins ?

Dans les écosystèmes terrestres et marins, le captage naturel du dioxyde de carbone repose principalement sur la photosynthèse. Les plantes, les algues et certains micro-organismes prélèvent le CO₂ pour fabriquer de la matière organique. Une partie de ce carbone reste ensuite stockée dans la biomasse, les sols, les eaux profondes ou les sédiments océaniques, selon des mécanismes dont la durée peut varier de quelques années à de très longues périodes.

La photosynthèse, à l’origine du captage biologique

La photosynthèse utilise l’énergie lumineuse pour transformer le CO₂ et l’eau en composés organiques, notamment des sucres. Chez les plantes terrestres, ce processus se déroule dans les chloroplastes ; les algues et le phytoplancton l’effectuent également, tandis que certaines bactéries photosynthétiques en sont capables sans posséder de chloroplastes. Dans la photosynthèse dite oxygénique, de l’oxygène est libéré. Le carbone ainsi fixé entre dans les feuilles, les tiges, les racines ou les tissus des organismes marins. Cette première étape constitue une capture du CO₂, mais elle ne garantit pas à elle seule un stockage durable : la respiration, la décomposition, les incendies ou la consommation de la biomasse peuvent restituer rapidement une partie du carbone à l’atmosphère ou à l’eau.

Le stockage du carbone dans les sols

Dans les écosystèmes terrestres, une fraction du carbone capté par la végétation rejoint les sols sous forme de racines, de feuilles mortes, de bois et de déchets organiques. Les organismes du sol décomposent cette matière ; une partie du carbone est alors rejetée sous forme de CO₂, tandis qu’une autre se retrouve dans des composés organiques plus persistants. Certains sont associés aux particules minérales ou protégés dans les agrégats du sol, ce qui ralentit leur dégradation. Les tourbières peuvent aussi accumuler de grandes quantités de matière organique lorsque l’engorgement en eau limite la décomposition. Le stockage dépend donc de la végétation, de l’activité microbienne, de l’humidité, de la température et de la stabilité physique du sol. Il reste néanmoins dynamique : une perturbation, un assèchement ou une hausse de la décomposition peut remettre une partie du carbone en circulation.

L’océan et la pompe biologique

Les océans captent le CO₂ atmosphérique par dissolution à leur surface. Une fois dissous, le carbone participe à l’équilibre chimique de l’eau, notamment sous forme de bicarbonate et de carbonate, puis peut être transporté vers les profondeurs par la circulation océanique. La photosynthèse du phytoplancton joue un rôle complémentaire : elle convertit le carbone dissous en matière organique. Lorsque ces organismes meurent ou que leurs débris sont agglomérés, une partie de cette matière descend sous forme de particules, parfois appelée « neige marine ». Une fraction est décomposée dans la colonne d’eau, mais une autre atteint les fonds et peut être incorporée aux sédiments. Ce mécanisme, souvent appelé pompe biologique, contribue au transfert du carbone depuis les eaux de surface vers des réservoirs marins plus éloignés de l’atmosphère.

Une séquestration réelle, mais réversible

La photosynthèse capture donc le CO₂, tandis que son accumulation dans la biomasse, les sols, les eaux profondes ou les sédiments assure la séquestration du carbone. Ces réservoirs ne sont toutefois pas parfaitement permanents. Le carbone stocké dans une forêt peut être relâché par un incendie ou la décomposition ; celui d’un sol peut être libéré après une perturbation ; et le carbone océanique peut revenir vers la surface et être réémis lorsque les eaux profondes remontent. La durée du stockage est ainsi un critère essentiel : plus le carbone reste isolé des échanges rapides avec l’atmosphère, plus la séquestration est durable. Les processus naturels concernés sont donc indissociables du cycle du carbone, qui organise en permanence les échanges entre atmosphère, organismes vivants, sols et océans.