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Cycle du carbone et fonctionnement de la biogéosphère

Action phare Cette action est transversale aux pôles de compétence « fonctionnement des écosystèmes aquatiques » et « fonctionnement des géosystèmes ».

Les concentrations atmosphériques en CO2, principal gaz à effet de serre, ont augmenté de manière dramatique depuis les années 1970 et sont susceptibles d’atteindre 1000 ppmv d’ici 2300 (Farquhar et al. 2001). Les activités anthropiques ont largement modifié les équilibres entre sources et puits de carbone au sein de la
biogéosphère (Luhti et al. 2008). La mesure de la variabilité spatio-temporelle à l’échelle locale des émissions/séquestrations, et de leurs facteurs de régulation chimiques et biologiques ont fait l’objet de différents programmes de recherche dans le laboratoire au cours du dernier contrat, afin de comprendre les phases et lieux-clés de stockage et de déstockage, et les vitesses et efficiences des processus impliqués dans les différentes étapes du cycle. Ces efforts seront poursuivis et renforcés dans le prochain contrat, en portant une attention particulière aux milieux humides, car ils constituent des écosystèmes particulièrement actifs de transformation, transport et stockage de carbone (Tranvick et al. 2009). Les actions porteront en particulier sur :

  • le rôle de l’eutrophisation sur la qualité du végétal et le recyclage du carbone dans les zones humides (un doctorat et un programme financé par l’Agence de l’Eau s’achèvent en 2015, et de nouvelles demandes de financement sont prévues, en se focalisant sur des écosystèmes altérés par des flux de polluants),
  • la variabilité spatiale et temporelle de la méthanogénèse et de la méthanotrophie dans les systèmes lacustres par des approches paléolimnologiques et limnologiques, en prenant en compte les caractéristiques
    de l’habitat,
  • la relation entre le changement climatique et le cycle du carbone dans les tourbières, en mesurant l’implication des processus allélochimiques et le rôle des amibes à thèques hétrotrophes et mixotrophes.

La mesure du rôle des processus géochimiques et géodynamiques sur la variabilité des émissions de CO2 continentales sera également poursuivie, en mesurant :

  • la consommation de CO2 atmosphérique par l’altération des carbonates (Gaillardet et Calmels 2012, Calmels et al. 2014), en réalisant les bilans d’érosion et de dénudation chimique afin de déterminer la capacité de compensation de l’augmentation du CO2 atmosphérique par les processus géochimiques,
  • l’émission de CO2 atmosphérique par altération des minéraux sulfurés dans les fractures de roches de socle, et la contribution de cette altération aux émissions de carbone. En particulier, une des questions abordées sera de déterminer si l’érosion chimique est capable d’entraîner une altération chimique des géomatériaux, et si ce type d’érosion est continu dans le temps et l’espace ou discontinu par crises,
  • les conditions de pression, température, et de caractéristiques chimiques pour lesquelles le recyclage de carbone, présent initialement sous forme de fluides (H2O-CO2), de minéraux carbonatés et de matières organiques, est le plus effectif lors des phénomènes de subduction océanique et de collision continentale.

publié le , mis à jour le