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Activités séquestration du carbone et biomasse et biosphère

Activités"paillasses"

Evaluation de la masse de carbone séquestrée à différentes échelles du vivant : au niveau cellulaire et au niveau moléculaire, au niveau des organismes, au niveau d'un écosystème (agrosystème ou écosystème forestier) et au niveau de la biosphère.

Séquestration de carbone au niveau moléculaire (amidon), au niveau cellulaire et au niveau de l'organisme.

Expériences proposées par l' Université de Jussieu

Expériences montrant l'augmentation de la masse sèche des lentilles d'eau cultivées au laboratoire dans différentes conditions (facteur lumière, facteur température et facteur CO2). Durée de l'expérience : 8 jours. Méthode : comptage, pesée après déshydratation à l'étuve, recherche de la présence d'amidon, ...

Séquestration de carbone au niveau d'un écosystème : un agroécosystème (champ de maïs) ou un écosystème forestier.

A titre d'exemple, on propose d'évaluer la biomasse d'un hectare de maïs en fin de saison et la productivité primaire puis de déduire la masse de carbone séquestrée par un hectare de maïs et par an.

Protocole :

  • Evaluer la densité des pieds de maïs à l'hectare : nombre de pieds sur une ligne de 20m, distance entre 2 alignements de maïs, détermination du nombre de pied de maïs par hectare.
  • Prélever 4 pieds de maïs et rapporter les échantillons au laboratoire.
  • Fragmenter chaque pied de maïs et déshydrater les fragments (étuve sèche).
  • Peser séparément chaque pied de maïs et calculer la masse moyenne d'un pied de maïs.
  • Calculer la masse sèche de maïs à l'hectare et déduire la masse de carbone séquestrée par hectare de maïs et par an sachant qu'il y a 58% de carbone dans la masse sèche).
  • Connaissant la masse des grains de maïs utilisés lors du semis (75 000 grains de maïs semés/ha), affiner le résultat précédent.

Résultat :

  • Densité : 75 000 pieds/ha
  • Masse d'un pied de maïs : 213g
  • Masse sèche totale : 15,982t de MS/ha par an (18 kg de grains semés)
  • Masse de carbone séquestrée par cet écosystème : 9,27t de C/ha/an

Autres exemple : Ecosystème forestier : évaluation de la biomasse d'une futaie de chênes.

On propose d'évaluer la biomasse de bois en t de MS/ha (on pourra indiquer aux élèves qu'une part importante de carbone est stockée dans les branches, les feuilles, les fruits... le sous bois et bien sûr le sol) . Sur le terrain les élèves pourront évaluer :

  • la densité des arbres d'une parcelle (résultat exprimé en nombre/ha) -
  • le volume de bois d'un arbre (mesure de la hauteur en utilisant la croix du bûcheron - mesure de la circonférence). L'étude des stries de croissance permettra une évaluation de la croissance de la forêt en m3/an-
  • l'évaluation de la masse sèche puis de la masse de carbone
  • l'évaluation de la productivité primaire nette en exploitant les stries de croissance des arbres.
Séquestration de carbone au niveau de la biosphère.

Les données sont disponibles à partir du site de la NASA couvrentde vastes domaines ou écozones. On propose de réaliser un inventaire des différents biomes ou écozones en exploitant les informations disponibles en ligne (http://map.ngdc.noaa.gov/website/ged/bec/viewer.htm) puis de relever pour chaque biome la production primaire nette en t de MS/ha/an (http://map.ngdc.noaa.gov/website/ged/baz/viewer.htm)

Une évaluation approfondie de la biomasse végétale d'une part et de la biomasse "morte" d'autre part peut-être proposée si le temps le permet. Cette évaluation exploitera les cartes proposées par la NASA. Le traitement des données se fera en exploitant les images avec le logiciel Mesurim. En travaux pratiques, on pourra se répartir le travail chaque groupe d'élèves exploitant une zone, une région voir un continent. A titre d'exemple, on présente une démarche visant à évaluer "à la louche" les quantités de carbone séquestrées au niveau d'un continent, le continent australien.

Protocole :

Ouvrir la page http://map.ngdc.noaa.gov/website/ged/baz/viewer.htm

Sélectionner une région à l'aide du bouton buffer_1.gif comme par exemple le continent Australien. Le continent Australien est découpé en 6 zones (voir illustrations ci-dessous).

Pour obtenir les données :

Exemple : zone de classe 8 la NPP varie entre 16 et 30 tMS/ha/an; la phytomasse entre 300 et 400tMS/ha et la biomasse en décomposition entre 300 et 400 tMS/ha. On peut convertir les MS en équivalent carbone en prenant comme valeur de correspondance 1t MS correspond à 0,58t de carbone.
 
Reste à déterminer les surfaces correspondantes aux différentes zones afin de déterminer la quantité de carbone séquestrée dans chaque zone du continent australien.
Sélectionner le bouton setunits.gif afin de choisir les unités en kilomètres, sélectionner le bouton measure_1.gif mesurer une distance sur la carte : cette valeur nous servira d'échelle lors de l'utilisation sous mesurim.
Faire une copie d'écran de chaque carte (compte-tenu du nombre de groupes de TP, on pourra proposer partage du travail dans la classe) : la carte de la "NPP", celle de la "phytomasse" et celle enfin de la "biomasse en décomposition"). Enregistrer chaque image dans le répertoire de travail (exemple: images/sig-australie-npp.jpg)
icone_SIG_australie-npp.jpg
icone_SIG_australie-phytomass.jpg
icone_SIG_australie-mortmass.jpg
Lancer l'application Mesurim (cet utilitaire est téléchargeable sur le site académique d'amiens, ouvrir une image des images et évaluer les surfaces de chaque domaine.

Utiliser la feuille de calcul Excel préparée : renseigner les surfaces des différents domaines, noter les valeurs totales de carbone séquestrées chaque année par la biosphère australienne.


Résultats : La superficie de l'Australie est évaluée à 7,7 millions de km2 représentent 195353 pixels (1pixel = 39,415826 km2)
Catégories

NPP

en t de MS/ha/an

Nombre de pixels
Surface en millions de km2

NPP

en t de MS/an

npp2.jpg
1,5 à 2,5
68578
   
npp3.jpg
4 à 6
41890
   
npp4.jpg
8 à 11
17801
   
npp5.jpg
11 à 16
66018
   
npp6.jpg
16 à 30
65198
   
npp7.jpg
16 à 30 (8 à 11)
3710
   
      TOTAL t de MS/an  
      TOTAL de C/an  
Catégories

Phytomasse

en t de MS/ha/an

Nombre de pixels
Surface en millions de km2

Phytomasse

en t de MS

npp2.jpg
2,6 à 5
.
.
.
npp3.jpg
5,1 à 12,25
.
.
.
npp4.jpg
25 à 50
.
.
.
npp5.jpg
50 à 150
.
.
.
npp6.jpg
300 à 400
.
.
.
npp7.jpg
300 à 400 (5,1 à 12,25)
.
.
.
      TOTAL t de MS
.
      TOTAL de C
.
Catégories

Biomasse morte

en t de MS/ha/an

Nombre de pixels
Surface en millions de km2

Biomasse morte

en t de MS

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. .   TOTAL t de MS
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. .   TOTAL de C
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