L'activité de la Terre est incessante : toutes ses couches – du noyau à la plus haute atmosphère – sont animées de continuels mouvements et, surtout, ses enveloppes superficielles – l'atmosphère, les océans et la surface des continents – abritent la vie. Les atomes et les molécules qui constituent ce système dynamique ne restent pas figés, mais circulent au travers des différents réservoirs que sont l'écorce terrestre, l'air, l'eau de mer, les rivières et les lacs, les glaciers, les sols et la biosphère, c'est-à-dire l'ensemble des êtres vivants.
Les éléments comme l'hydrogène, l'oxygène, le carbone, l'azote, le phosphore, le soufre et les métaux lourds sont indispensables à la formation des molécules organiques. Leur disponibilité a évolué au cours du temps avec le développement de la vie. Les premières bactéries sont apparues il y a plus de trois milliards d'années, dans une atmosphère sans oxygène. C'est l'apparition des algues photosynthétiques, capables de transformer le gaz carbonique et l'eau en matière organique avec dégagement d'oxygène sous l'action du rayonnement solaire, qui a conduit progressivement à la formation de l'atmosphère telle que nous la connaissons aujourd'hui.
Les géochimistes, qui étudient la circulation et les interactions des éléments dans la nature, ont découvert au cours du xxe siècle que tous les éléments décrivent des cycles, passant d'un réservoir à un autre pour finalement revenir dans le réservoir initial. Dans ces processus, la vie joue un rôle primordial, de sorte que le devenir des diverses molécules n'est pas gouverné par les lois de la chimie minérale mais par le fonctionnement des êtres vivants. C'est pourquoi la notion de cycle géochimique a fait place à celle de cycle biogéochimique, qui souligne le rôle essentiel des systèmes biologiques sur les conditions physico-chimiques régnant à la surface de notre planète.
Aujourd'hui, les activités humaines perturbent les cycles biogéochimiques naturels en raison de l'utilisation inten […]
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