La biosphère, sphère du vivant (plantes et animaux)

L’établissement de la vie sur Terre a profondément fait évoluer le climat et l’environnement régnant dans les océans depuis plus de trois milliards d’années, le règne végétal s’est établi, lui, sur les continents depuis 400 millions d’années. Elle est l’un des principaux acteurs de l’évolution de notre atmosphère, contribuant progressivement à "pomper" le gaz carbonique (CO₂) dont était initialement principalement constituée notre atmosphère, et à le stocker sous forme de carbonate de calcium (calcaire) dans les sédiments des océans. Par son métabolisme, elle a contribué à enrichir progressivement cette atmosphère en oxygène (O₂); parallèlement, la couche d’ozone s’est formée protégeant la surface de la Terre des rayons UV B.

Le gaz carbonique étant avec la vapeur d’eau le principal gaz à effet de serre (voir effet de serre), les variations de sa concentration ont, semble-t-il, eu une importance prépondérante sur la température moyenne de la Terre dans les temps passés.

La biosphère se renouvelle perpétuellement. La matière organique se crée à partir de la vapeur d’eau, du gaz carbonique (CO₂) et de la lumière : elle stocke ainsi de l’énergie lumineuse, sous forme de liaison chimique. Puis elle "meurt" en se décomposant : elle restitue alors la vapeur d’eau, le CO₂ et l’énergie stockée : elle est décomposée soit par le feu (forêts, combustion des énergies fossiles) en dégageant de la chaleur, soit dans le sol par l’œuvre des bactéries (cette énergie libérée fait vivre les bactéries) soit en étant consommée par les animaux, dont l’homme, (respiration, énergie utilisée pour le métabolisme. La biosphère interagit ainsi avec les deux composants atmosphériques, vapeur d’eau et CO₂.

Cycle de l’eau
La couverture végétale régule la présence d’eau dans le sol par les racines, rendant ainsi dans les régions tropicales et équatoriales très effectif le renouvellement de l’eau dans l’air à partir de l’eau stockée dans le sol. Cette eau est d’une part utilisée pour la photosynthèse et d’autre part est évaporée à la surface des feuilles : l’évaporation de cette eau à partir des feuilles se traduit par un refroidissement, tempérant ainsi le chauffage solaire. L’évapotranspiration des plantes est en fait une usine à produire du froid particulièrement active dans les régions tropicales agissant ainsi en regulateur de température : les calculs sur l’effet de la déforestation de l’Amazonie sur le climat régional indiquent que cette déforestation se traduirait par une augmentation moyenne de plusieurs degrés.

Cycle du carbone
Chaque année la mort (décomposition) et la croissance (photosynthèse) des plantes se traduit par l’émission dans l’atmosphère et l’absorption d’une certaine quantité de CO₂ qui est exprimée en Giga (milliard) tonnes de carbone (GtC). La biosphère continentale émet et capte 100 GtC et la biosphère océanique 130. Comparée à ces quantités, l’activité humaine relâche chaque année 2 GtC par combustion des forêts et 5 GtC par combustion de la biosphère fossile (fuels fossiles). Les évaluations actuelles indiquent que la biosphère terrestre absorbe chaque année le quart des 7GtC émis par l’homme, l’océan absorbant un autre quart. Il en résulte que la moitié du CO₂ émis s’accumule chaque année dans l’atmosphère, contribuant ainsi a augmenter régulièrement la concentration du CO₂ dans l’atmosphère.

Une idée fausse : l’Amazonie, poumon de la planète
Souvent pour souligner l’importance de la forêt amazonienne pour la société humaine on fait référence à elle en tant que "machine à produire de l’oxygène (O₂)". Ceci est faux . Une forêt à l’équilibre, comme l’Amazonie (lorsque l’homme n’intervient pas), comporte un renouvellement de sa végétation : il y a autant de plantes qui naissent et prospèrent que de plantes qui meurent et se décomposent. Il en résulte que la quantité d’oxygène (O₂) émis lors de la photosynthèse est égale à la quantité d’oxygène consommée lors de la décomposition de la matière organique. Par contre il est à souligner que la déforestation de l’Amazonie entraînerait irrémédiablement une perte de la biodiversité qui est dans cette région d’une complexité fabuleuse : c’est l'héritage de millions d’années d’évolution sous un climat relativement peu perturbé, comparé à celui des autres latitudes.