Lycée · Terminale · Spécialité SVT
Le cycle du carbone et les perturbations actuelles
Flux naturels et anthropiques du carbone — programme de Spécialité SVT Terminale (Géologie et enjeux climatiques)
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Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 37 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Sous quelle forme le carbone est-il principalement présent dans l'atmosphère ?
- A. CaCO₃
- B. CO₂
- C. C₆H₁₂O₆
- D. CH₄ uniquement
Réponse
B. CO₂ — Le CO₂ est le principal gaz carboné atmosphérique (environ 420 ppm actuellement).
Quel processus biologique absorbe du CO₂ atmosphérique ?
- A. La respiration cellulaire
- B. La décomposition
- C. La photosynthèse
- D. La fermentation
Réponse
C. La photosynthèse — La photosynthèse utilise le CO₂ et la lumière pour synthétiser de la matière organique.
Le réservoir de carbone le plus volumineux sur Terre est :
- A. L'atmosphère
- B. L'hydrosphère
- C. La biosphère
- D. La lithosphère
Réponse
D. La lithosphère — La lithosphère stocke environ 100 millions de Gt C sous forme de roches carbonatées et combustibles fossiles.
Le carbone des combustibles fossiles (charbon, pétrole) provient :
- A. Des volcans
- B. De l'atmosphère actuelle
- C. De l'enfouissement de matière organique ancienne
- D. De l'eau de mer
Réponse
C. De l'enfouissement de matière organique ancienne — Les combustibles fossiles se sont formés par enfouissement et transformation de biomasse sur des millions d'années.
La concentration en CO₂ atmosphérique avant la révolution industrielle était d'environ :
- A. 180 ppm
- B. 280 ppm
- C. 380 ppm
- D. 420 ppm
Réponse
B. 280 ppm — Vers 1850, la concentration était d'environ 280 ppm ; elle dépasse 420 ppm en 2023.
Le cycle court du carbone s'opère à l'échelle de :
- A. Quelques années à quelques siècles
- B. Quelques millénaires
- C. Quelques millions d'années
- D. Quelques milliards d'années
Réponse
A. Quelques années à quelques siècles — Le cycle court implique biosphère et atmosphère, avec des flux rapides (photosynthèse, respiration).
Quel gaz à effet de serre est produit lors de la décomposition de matière organique en conditions anaérobies ?
- A. CO₂
- B. O₂
- C. CH₄ (méthane)
- D. N₂
Réponse
C. CH₄ (méthane) — La fermentation anaérobie (dans les marais, rizières, intestins des ruminants) produit du méthane (CH₄).
La photosynthèse produit de la matière organique à partir de :
- A. O₂ et H₂O
- B. CO₂ et H₂O
- C. CO₂ et O₂
- D. N₂ et CO₂
Réponse
B. CO₂ et H₂O — 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ (en présence de lumière).
Les océans sont considérés comme un puits de carbone car ils :
- A. Émettent plus de CO₂ qu'ils n'en absorbent
- B. Absorbent plus de CO₂ qu'ils n'en émettent
- C. Ne jouent aucun rôle dans le cycle du carbone
- D. Stockent uniquement le carbone sous forme solide
Réponse
B. Absorbent plus de CO₂ qu'ils n'en émettent — Les océans absorbent environ 25-30 % des émissions anthropiques de CO₂.
Le kérogène est :
- A. Un gaz volcanique
- B. Une matière organique solide précurseur des hydrocarbures
- C. Un type de carbonate
- D. Un minéral de la croûte terrestre
Réponse
B. Une matière organique solide précurseur des hydrocarbures — Le kérogène résulte de l'enfouissement de matière organique et se transforme en pétrole ou gaz sous pression et chaleur.
La respiration cellulaire libère du CO₂ dans :
- A. La lithosphère
- B. L'hydrosphère uniquement
- C. L'atmosphère
- D. La biosphère uniquement
Réponse
C. L'atmosphère — La respiration libère du CO₂ dans l'atmosphère (chez les êtres vivants terrestres) ou dans l'eau.
Lequel de ces processus fait partie du cycle LONG du carbone ?
- A. La photosynthèse
- B. La respiration
- C. La décomposition
- D. Le volcanisme
Réponse
D. Le volcanisme — Le volcanisme libère du CO₂ séquestré dans la lithosphère, à l'échelle du million d'années.
Niveau moyen — 12 questions
La réaction de Urey (CaSiO₃ + CO₂ → CaCO₃ + SiO₂) correspond à :
- A. La dissolution du CO₂ dans l'eau
- B. L'altération des silicates consommant du CO₂
- C. La calcination du calcaire
- D. La sédimentation de carbonates
Réponse
B. L'altération des silicates consommant du CO₂ — L'altération des silicates consomme du CO₂ atmosphérique et forme des carbonates, régulant le CO₂ sur des millions d'années.
L'acidification des océans est due à :
- A. L'augmentation de la température de l'eau
- B. La dissolution du CO₂ dans l'eau de mer
- C. L'évaporation de l'eau de mer
- D. L'excès de sel dans les océans
Réponse
B. La dissolution du CO₂ dans l'eau de mer — CO₂ + H₂O → H₂CO₃ → H⁺ + HCO₃⁻ : la dissolution du CO₂ libère des ions H⁺ qui abaissent le pH.
Depuis 1850, le pH des océans a :
- A. Augmenté de 0,1
- B. Diminué de 0,1
- C. Augmenté de 1
- D. Diminué de 1
Réponse
B. Diminué de 0,1 — Le pH est passé de ~8,2 à ~8,1, une diminution de 0,1 qui correspond à une multiplication de [H⁺] par 1,26.
La déforestation contribue aux émissions de GES en :
- A. Augmentant la photosynthèse
- B. Libérant le carbone stocké dans la biomasse
- C. Réduisant l'évapotranspiration
- D. Produisant du méthane
Réponse
B. Libérant le carbone stocké dans la biomasse — Les arbres stockent du carbone dans leur bois. En les coupant et brûlant, ce carbone est libéré sous forme de CO₂.
Quel est l'ordre de grandeur des émissions anthropiques de CO₂ par combustion fossile ?
- A. ~0,4 Gt C/an
- B. ~2 Gt C/an
- C. ~9 Gt C/an
- D. ~50 Gt C/an
Réponse
C. ~9 Gt C/an — Les combustions fossiles émettent environ 8-9 Gt C/an, auxquelles s'ajoutent ~1,5 Gt C/an pour la déforestation.
Le forçage radiatif positif dû aux GES signifie que :
- A. La Terre reçoit plus d'énergie solaire
- B. Le bilan énergétique est déséquilibré vers un réchauffement
- C. La Terre perd plus d'énergie qu'elle n'en reçoit
- D. L'effet de serre naturel diminue
Réponse
B. Le bilan énergétique est déséquilibré vers un réchauffement — Un forçage radiatif positif indique que la Terre accumule de l'énergie, ce qui se traduit par un réchauffement.
Le pergélisol (permafrost) est une source potentielle de GES car :
- A. Il contient de la vapeur d'eau
- B. Son dégel libère du CO₂ et du CH₄ anciennement stockés
- C. Il réfléchit moins le rayonnement solaire
- D. Il empêche la photosynthèse
Réponse
B. Son dégel libère du CO₂ et du CH₄ anciennement stockés — Le pergélisol contient d'énormes quantités de matière organique. Son dégel libère CO₂ et CH₄ → rétroaction positive.
La Productivité Primaire Nette (PPN) représente :
- A. La photosynthèse brute d'un écosystème
- B. La photosynthèse brute moins la respiration des producteurs
- C. Le total de matière décomposée
- D. Le CO₂ émis par la respiration
Réponse
B. La photosynthèse brute moins la respiration des producteurs — PPN = photosynthèse brute − respiration des producteurs primaires = carbone effectivement stocké en biomasse.
Pourquoi les émissions volcaniques de CO₂ ne peuvent pas expliquer l'augmentation actuelle du CO₂ ?
- A. Car les volcans n'émettent pas de CO₂
- B. Car les volcans émettent ~100 fois moins de CO₂ que les activités humaines
- C. Car le CO₂ volcanique ne reste pas dans l'atmosphère
- D. Car le CO₂ volcanique est différent chimiquement
Réponse
B. Car les volcans émettent ~100 fois moins de CO₂ que les activités humaines — Le volcanisme émet 0,1-0,4 Gt C/an contre ~10 Gt C/an pour les activités humaines.
L'analyse isotopique (rapport ¹³C/¹²C) du CO₂ atmosphérique montre un appauvrissement en ¹³C. Cela prouve que :
- A. L'augmentation du CO₂ vient du volcanisme
- B. L'augmentation du CO₂ vient des combustibles fossiles
- C. L'augmentation est d'origine naturelle
- D. Les océans émettent plus de CO₂
Réponse
B. L'augmentation du CO₂ vient des combustibles fossiles — Les combustibles fossiles, issus de la biomasse, sont appauvris en ¹³C. L'appauvrissement atmosphérique en ¹³C signe leur combustion.
La sédimentation calcaire transfert du carbone de :
- A. L'atmosphère vers la biosphère
- B. L'hydrosphère vers la lithosphère
- C. La lithosphère vers l'atmosphère
- D. La biosphère vers l'atmosphère
Réponse
B. L'hydrosphère vers la lithosphère — Les coquilles calcaires (CaCO₃) des organismes marins se déposent et forment des roches sédimentaires (lithosphère).
Si le CO₂ continue d'augmenter, quel effet sur la solubilité du CO₂ dans les océans peut-on attendre avec le réchauffement ?
- A. La solubilité augmente donc les océans absorbent plus
- B. La solubilité diminue donc les océans absorbent moins
- C. La solubilité reste constante
- D. Le CO₂ n'est pas soluble dans l'eau chaude
Réponse
B. La solubilité diminue donc les océans absorbent moins — La solubilité des gaz diminue avec la température : un océan plus chaud absorbe moins de CO₂ (rétroaction positive).
Niveau difficile — 13 questions
Si les émissions annuelles sont 10 Gt C et les puits naturels absorbent 6 Gt C, la variation annuelle de la masse de carbone atmosphérique est :
- A. -4 Gt C
- B. +4 Gt C
- C. +10 Gt C
- D. +6 Gt C
Réponse
B. +4 Gt C — Bilan = émissions − absorptions = 10 − 6 = +4 Gt C s'accumulent dans l'atmosphère chaque année.
Le dégel du pergélisol est une rétroaction :
- A. Négative, car il refroidit l'atmosphère
- B. Positive, car il libère des GES amplifiant le réchauffement
- C. Neutre sur le bilan carbone
- D. Positive, car il augmente l'albédo
Réponse
B. Positive, car il libère des GES amplifiant le réchauffement — Plus il fait chaud → plus le pergélisol fond → plus de CH₄ et CO₂ libérés → plus de réchauffement : c'est une boucle d'amplification positive.
La variation de [H⁺] entre pH 8,2 et pH 8,1 est :
- A. Une multiplication par 0,1
- B. Une multiplication par 1,26
- C. Une division par 1,26
- D. Une multiplication par 10
Réponse
B. Une multiplication par 1,26 — [H⁺] = 10⁻ᵖᴴ. Δ[H⁺] = 10⁻⁸·¹/10⁻⁸·² = 10⁰·¹ ≈ 1,26. La concentration en H⁺ augmente de 26 %.
Lequel de ces scénarios représente une rétroaction NÉGATIVE sur le climat (limitant le réchauffement) ?
- A. Fonte des glaces arctiques → diminution de l'albédo
- B. Réchauffement → plus d'évaporation → plus de vapeur d'eau (GES)
- C. Augmentation du CO₂ → accélération de la photosynthèse → absorption accrue de carbone
- D. Dégel du pergélisol → libération de CH₄
Réponse
C. Augmentation du CO₂ → accélération de la photosynthèse → absorption accrue de carbone — Si plus de CO₂ → plus de photosynthèse → absorption de carbone accrue : ce mécanisme freine l'augmentation du CO₂ (rétroaction négative).
L'apport massif de CO₂ dans l'atmosphère par les activités humaines correspond à un transfert de carbone de :
- A. La biosphère vers l'atmosphère uniquement
- B. La lithosphère vers l'atmosphère principalement
- C. L'hydrosphère vers l'atmosphère
- D. L'atmosphère vers la biosphère
Réponse
B. La lithosphère vers l'atmosphère principalement — Les combustibles fossiles viennent de la lithosphère (charbon, pétrole, gaz) ; les brûler transfère ce carbone vers l'atmosphère.
Pourquoi les coraux sont-ils doublement menacés par l'augmentation du CO₂ ?
- A. Par le refroidissement et l'oxygénation
- B. Par le réchauffement (blanchissement) et l'acidification (dissolution CaCO₃)
- C. Par la baisse du CO₂ dissous et l'excès de lumière
- D. Par la montée des eaux uniquement
Réponse
B. Par le réchauffement (blanchissement) et l'acidification (dissolution CaCO₃) — Réchauffement → blanchissement (perte des zooxanthelles). Acidification → dissolution du squelette CaCO₃. Deux menaces simultanées.
La réaction CaCO₃ → CaO + CO₂ correspond à :
- A. La dissolution des carbonates dans l'eau de mer
- B. La calcination industrielle du calcaire pour fabriquer du ciment
- C. La réaction de Urey d'altération des silicates
- D. La précipitation biologique de CaCO₃
Réponse
B. La calcination industrielle du calcaire pour fabriquer du ciment — La calcination du calcaire lors de la fabrication du ciment libère environ 0,5 Gt C/an.
Parmi ces acteurs, lequel EST un puits de carbone net AUJOURD'HUI ?
- A. L'atmosphère
- B. Les forêts tropicales dégradées
- C. Les forêts boréales et tropicales intactes
- D. Les zones agricoles intensives
Réponse
C. Les forêts boréales et tropicales intactes — Les forêts tropicales et boréales intactes absorbent plus de CO₂ qu'elles n'en émettent ; les forêts dégradées peuvent devenir des sources.
Quel mécanisme explique que les océans POLAIRES absorbent plus de CO₂ que les océans tropicaux ?
- A. Les océans polaires ont plus d'organismes photosynthétiques
- B. La solubilité du CO₂ est plus grande à basse température
- C. Les courants y sont plus rapides
- D. L'eau polaire est moins salée
Réponse
B. La solubilité du CO₂ est plus grande à basse température — La solubilité des gaz augmente quand la température diminue : l'eau froide polaire absorbe donc davantage de CO₂.
La pompe biologique à carbone des océans repose principalement sur :
- A. L'évaporation de l'eau de mer
- B. La photosynthèse du phytoplancton et la sédimentation de la neige marine
- C. La respiration des poissons
- D. La dissolution directe du CO₂
Réponse
B. La photosynthèse du phytoplancton et la sédimentation de la neige marine — Le phytoplancton fixe le carbone ; sa mort et la sédimentation de matière organique ('neige marine') exportent ce carbone en profondeur.
Si la quantité de carbone dans l'atmosphère augmente de 4 Gt C/an et qu'1 ppm = 2,1 Gt C, l'augmentation annuelle du CO₂ est d'environ :
- A. 0,5 ppm/an
- B. 1,9 ppm/an
- C. 4,2 ppm/an
- D. 8 ppm/an
Réponse
B. 1,9 ppm/an — 4 Gt C / 2,1 Gt C par ppm ≈ 1,9 ppm/an (la valeur observée est ~2-2,5 ppm/an).
L'augmentation de la vapeur d'eau atmosphérique due au réchauffement est une rétroaction :
- A. Négative, car la vapeur d'eau refroidit la Terre
- B. Positive, car la vapeur d'eau est un puissant GES
- C. Négative, car les nuages réfléchissent le soleil
- D. Neutre car la vapeur d'eau est toujours présente
Réponse
B. Positive, car la vapeur d'eau est un puissant GES — La vapeur d'eau est le GES le plus abondant. Plus de chaleur → plus d'évaporation → plus de vapeur → plus d'effet de serre : rétroaction positive.
Lequel de ces énoncés sur le cycle du carbone est FAUX ?
- A. Le volcanisme peut libérer du CO₂ sur des millions d'années
- B. Les combustibles fossiles se sont formés en quelques siècles
- C. L'altération des silicates consomme du CO₂
- D. L'enfouissement de CaCO₃ transfère du carbone vers la lithosphère
Réponse
B. Les combustibles fossiles se sont formés en quelques siècles — Les combustibles fossiles se sont formés sur des millions d'années (pas des siècles) par enfouissement progressif de matière organique.
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