Qu'elles soient tempérées ou tropicales, humides ou sèches, jeunes ou matures, les forêts sont de véritables réservoirs capables de stocker du carbone aussi bien dans leurs feuilles, leurs branches et leurs racines que dans le sol sur lequel elles poussent.
Grâce au rôle prépondérant qu'elles jouent dans le cycle de l'eau et du maintien de l'équilibre climatique, les forêts constituent l'un des écosystèmes les plus importants et les plus indispensables de la terre. Nous le savons maintenant depuis des années : c'est grâce aux arbres des forêts que l'eau qu'ils emmagasinent s'évapore, que les nuages se forment, que la pluie tombe et, sans surfaces forestières en quantité suffisante, le cycle de l'eau se retrouve donc fortement perturbé. Mais ce que beaucoup ignorent encore, c'est que les arbres jouent également un rôle dans l'absorption et la séquestration de carbone, emprisonnant ainsi le CO2 non seulement dans leur tronc, mais également dans le sol sur lequel ils poussent, et ce pendant de longues périodes.
Seulement voilà, lorsqu'on coupe les arbres sans en utiliser le bois, ce même dioxyde de carbone jusqu'alors emmagasiné se retrouve libéré, entraînant ainsi des conséquences nocives sur l'environnement et le climat. À elle seule, la forêt amazonienne renferme entre 90 et 140 milliards de tonnes métriques de carbone, des chiffres impressionnants qui nous permettent d'entrevoir quel désastre se produirait si cette même quantité de carbone était libérée. En détruisant massivement la forêt à des fins industrielles, c'est donc la survie entière de notre planète qui est un peu plus menacée à chaque instant. Selon un rapport du WWF, plus de 200 000 hectares de forêts tropicales sont détruits chaque semaine, soit un peu plus de 30 millions d'hectares par an. Il a par ailleurs été établi que, depuis le début du 20ème siècle, plus de 50% des surfaces boisées tropicales avaient disparu.
Or, si l'on considère qu'aujourd'hui près d'1/5 de la quantité totale de gaz à effet de serre émis dans notre atmosphère est issu de la déforestation, on comprend sans peine pourquoi le constat est alarmant. Pour tenter de remédier à la situation et de réduire l'émission de ces gaz notamment suite à la ratification du protocole de Kyoto, une politique intensive de reboisement a été adoptée dans la mesure où on sait désormais avec certitude que les surfaces forestières sont capables de stocker à elles seules entre 20 et 50 fois plus de CO2 que les autres écosystèmes présents sur la planète.
Ce stockage, qui est le résultat de la photosynthèse, dépend néanmoins d'un certain nombre de variables qu'il importe de prendre en considération lorsqu'on souhaite établir quelle quantité de carbone peut être absorbée. Ainsi, selon le type de forêt dont il s'agit, les espèces dont il est question et la maturité des arbres, le degré de CO2 séquestré varie sensiblement. De plus, d'autres critères tels que la santé des arbres et l'absence de perturbations naturelles pendant une période de temps donnée sont autant de critères qu'il convient de considérer. Au final, il en ressort malgré tout que l'écosystème forestier, à travers ses arbres ou ses sols, est capable d'emprisonner une quantité conséquente de CO2 par unité de surface et c'est ce que nous nous attacherons à démontrer à travers cette étude.
Les arbres et le carbone
De manière générale, les arbres absorbent le CO2 provenant de l'air lors d'un processus complexe connu sous le nom de photosynthèse. Dans un premier temps, les arbres utilisent alors le CO2 stocké sous forme de carbone afin de pouvoir couvrir leurs différents besoins. Selon une étude de Waring et Schlesinger portant sur la répartition du carbone au sein de l'arbre* Forest ecosystem : concept and management, Richard H.Waring et William H.Schlesinger, Publisher academic press, 1985., il a été mis en évidence que celui-ci rentrait en premier lieu dans le processus de renouvellement du végétal (constitution de nouvelles feuilles et racines entre autres). Dans un deuxième temps, les arbres libèrent de l'oxygène dans l'atmosphère, raison pour laquelle ces végétaux sont considérés comme les poumons de notre planète.
La Photosynthèse
La photosynthèse correspond au procédé selon lequel les plantes contenant de la chlorophylle produisent de l'énergie chimique à partir de l'énergie lumineuse. Il est estimé que la grande majorité de l'énergie disponible sur la biosphère terrestre provient de ce processus complexe. Or, il s'avère également que le dioxyde de carbone (CO2) joue un rôle essentiel lors de la photosynthèse. En effet, c'est grâce à ce processus de production d'énergie que le CO2 capté par les stomates des feuilles sera utilisé pour la synthèse des glucides. Lors de la photosynthèse, il est possible de distinguer deux phases bien distinctes qui se succèdent :
- une phase photochimique dite « phase claire »
- une phase chimique dite « phase sombre » correspondant au cycle de Calvin
Phase photochimique
Durant cette phase photo-dépendante (dépendante de la lumière), le dioxyde de carbone capté par la plante se fixe sur les chloroplastes des cellules, des corps infimes chargés de chlorophylle. Sous l'effet de la lumière a lieu la photolyse de l'eau, un processus de décomposition chimique effectué par l'énergie lumineuse et, lors de cette phase, du dioxygène est également produit. Lors de cette étape apparaissent par ailleurs l'ATP (Adénosine triphosphate), substance chimique ayant pour rôle de stocker et transporter l'énergie, ainsi que le NADPH (Nicotinamide adénine dinucléotide phosphate), un coenzyme d'oxydoréduction.
Cycle de Calvin
Durant cette phase sombre qui ne dépend quant à elle pas de la lumière, le carbone contenu dans le CO2 capté dans l'atmosphère est fixé puis réduit en glucides grâce à l'action de l'ATP et du NADPH + H+.
De manière globale, il est possible de résumer l'ensemble du processus selon l'équation chimique suivante :
- 6CO2 + 12H2O + lumière → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
La séquestration du carbone
Les glucides obtenus seront alors utilisés pour couvrir les besoins fondamentaux de l'arbre avant d'être stockés et utilisés ultérieurement pour couvrir des besoins secondaires. La photosynthèse commence avec le lever du soleil et se poursuit jusqu'à ce que le dioxyde de carbone capté atteigne le même taux que le dioxyde de carbone s'échappant par la respiration : c'est le point de compensation. Lorsque celui-ci est dépassé, la quantité de CO2 absorbée est supérieure à la quantité de CO2 libérée et l'arbre devient alors un véritable réservoir de carbone.
Si un pourcentage de carbone demeure toujours à l'issue du processus de renouvellement des feuilles et des racines, celui-ci est alors stocké aussi bien au-dessus qu'au-dessous du sol, constituant alors une réserve future pour l'arbre* Forest ecosystem : concept and management, Richard H.Waring et William H.Schlesinger, Publisher academic press, 1985..
La séquestration au-dessus du sol
D'après l'agence américaine de la protection de l'environnement (US Environmental Protection Agency-EPA-), le carbone au-dessus du sol est stocké dans les feuilles, les branches et les rameaux de l'arbre afin d'être utilisé lors de leur développement*Carbon sequestration in agriculture and forestry, local scale, EPA – US Environmental protection agency.
La séquestration au-dessous du sol
Toujours d'après l'EPA, le carbone peut également être stocké au-dessous du sol au niveau des racines de l'arbre*Carbon sequestration in agriculture and forestry, local scale, EPA – US Environmental protection agency. Néanmoins, les feuilles et les branches tombant de l'arbre et contenant déjà du carbone contribuent elles aussi à augmenter la quantité de carbone stocké dans le sol. Aux Etats-Unis, il a été mis en évidence que la quantité de carbone stocké dans le sol des surfaces boisées du nord du pays était deux fois supérieure à celle stockée au-dessus du sol*Cutter Information Corporation. Il y a une dizaine d'années, on estimait déjà que 60% du carbone séquestré par les forêts étaient stockés au niveau des racines et du sol*Carbon pools and flux of global forest ecosystems, Dixon et al, 1994. Idem en Suisse où l'Office fédéral de l'environnement (OFEV) a révélé que, dans les forêts du pays il en était de même, l'humus stockant quant à lui entre 110 et 150 tonnes de carbone par hectare et la biomasse 120 tonnes approximativement*Qu'est-ce qu'un puits de carbone ?, Office fédéral de l'environnement (OFEV).
Stockage de CO2 par l'écosystème forestier
De manière générale, les arbres des forêts tropicales absorbent près d'un cinquième du CO2 libéré par la combustion d'énergies fossiles*Forest, air & climate, WWF. En outre, ce sont près de 4.8 milliards de tonnes d'émissions de CO2 qui sont enlevés de l'atmosphère chaque année par l'écosystème forestier tropical*Forest, air & climate, WWF. En conséquence, ces chiffres indiquent clairement que les forêts constituent de véritables puits capables de stocker le carbone provenant de différentes sources : combustion d'énergies fossiles, respiration animale, volcans et activité humaine.
Les puits de carbone
Par définition, un puits de carbone est un écosystème naturel ou artificiel qui est capable d'absorber et de stocker du dioxyde de carbone, réduisant ainsi de manière sensible la concentration de ce gaz dans l'atmosphère. Tout comme les océans, l'écosystème forestier est lui aussi un puits de carbone de par l'importante quantité de CO2 qu'il capte et de carbone qu'il stocke. Néanmoins, les forêts ne sont pas capables de stocker ce gaz de manière illimitée car, après un certain temps, les arbres cessent de grandir et finissent par mourir et pourrir, libérant alors dans l'atmosphère une certaine quantité de carbone qui, après s'être lié avec de l'oxygène, sera converti en dioxyde de carbone.
Durée de stockage du carbone
Il est important de savoir que le carbone absorbé n'est pas stocké pour la même période de temps selon les parties de l'arbre concernées. D'après une étude de l'OFEV*Qu'est-ce qu'un puits de carbone ?, Office fédéral de l'environnement (OFEV), les aiguilles et les feuilles des arbres ne stockent le carbone que de quelques heures à peine à quelques années. Dans le cas des rameaux et des branches, le carbone est stocké un peu plus longuement puisqu'il reste emprisonné de quelques années à quelques dizaines d'années. Au niveau du tronc, la durée de stockage varie quant à elle de quelques dizaines à quelques centaines d'années. Mais, une fois de plus, c'est le sol qui se distingue en étant capable d'emprisonner le carbone absorbé dans l'atmosphère de quelques centaines à quelques milliers d'années, constituant ainsi la partie de l'écosystème forestier la plus intéressante en termes de stockage. Si l'on s'appuie sur des études telles que celle de Dickson et al en 1994*Carbon pools and flux of global forest ecosystems, Dixon et al, 1994 selon laquelle la végétation renferme 31% du carbone de l'écosystème forestier et le sol 69%, on comprend à quel point celui-ci joue un élément clé des puits de carbone.
Forêts matures et forêts en croissance
En termes de stockage de carbone, il semblerait également qu'il existe un certain nombre de différences entre les forêts matures et les forêts en croissance. Ainsi, il apparaît que les forêts en croissance, contenant donc des arbres plus jeunes ayant besoin de croître et de développer leur feuillage, leurs branches et leurs racines, sont capables d'absorber et de stocker une quantité de carbone sensiblement plus importante que celle des forêts ayant déjà atteint leur maturité*Cutter Information Corporation. Bien entendu, ce phénomène s'explique par une photosynthèse accrue en raison des besoins grandissants de la végétation. De ce point de vue, les jeunes forêts représentent donc des puits de carbone beaucoup plus conséquents.
Toutefois, il apparaît également qu'en dépit de leur croissance moins importante, les forêts matures possèdent le taux le plus élevé de carbone séquestré, constituant ainsi de véritables réservoirs de carbone. D'après les recherches de Melillo et al publiées en 1990*Effects on ecosystems, Mellilo et al, Cambridge University Press, il s'avère que même si les arbres de ces forêts meurent ou pourrissent davantage à cause de leur nombre d'années (émettant de par là-même du carbone), le renouvellement perpétuel des espèces fait que la quantité de CO2 capté corresponde de manière équivalente à la quantité de C02 libérée lorsque la matière organique se décompose. Ainsi donc, une forêt mature non exploitée ne représente en aucun cas une source de CO2 plus importante dans la mesure où le stockage et l'émission de carbone s'équilibrent parfaitement.
Quantité de carbone absorbé selon le type de forêt
Le service des forêts des États-Unis (US Forest Service) estime que les forêts du territoire américain captent et absorbent à peu près 750 millions de tonnes métriques de dioxyde de carbone chaque année, soit 10% des émissions de CO2 du pays*Forest carbon basics, Northern Institute of Applied Climate Science. Une étude américaine a par ailleurs démontré il y a quelques années qu'un arbre ayant atteint sa maturité était capable à lui seul d'absorber du dioxyde de carbone à un taux de 21 kilos par an, libérant ainsi dans l'atmosphère suffisamment d'oxygène pour deux êtres humains*Arguments for Land Conservation : Documentation and Information Sources for Land Resources Protection, Mike McAliney, 1993. Selon une deuxième étude américaine, un arbre sain est capable de stocker environ 5 kilos de carbone annuellement, soit environ 2,6 tonnes de carbone pour 0,5 hectare chaque année*Benefits of community trees, David J. Nowak. Cette étude a également établi qu'un demi hectare d'arbres était capable d'absorber sur une année l'équivalent de CO2 émis par une voiture ayant roulé plus de 41 000 kilomètres. En 2010, il a par ailleurs été établi que les forêts de l'Andalousie en Espagne étaient capables à elles-seules d'absorber 3,916 millions de CO2 de l'atmosphère*Andalusian M. Forest management ensures absorption capacity of 3.9 million tonnes of per year, Europa press, 30 décembre 2010. Néanmoins, force est de constater que le stockage du carbone par l'écosystème forestier repose sur un certain nombre de critères, tous les types de forêts n'étant pas capables d'absorber la même quantité de CO2.
Forêts tropicales
Selon une étude du Dr Simon Lewis*Evaluating functional and biodiversity changes across tropical forests, Dr. Simon Lewis, school of geography, University of Leeds. Etude d'une durée de 40 ans publiée en février 2009 dans le magazine Nature et portant sur 250 000 arbres des forêts tropicales., chercheur à la faculté de l'environnement de l'université de Leeds en Angleterre, les forêts tropicales absorbent chaque année environ 18% du CO2 émis dans l'atmosphère par la combustion des énergies fossiles. Celles qui se trouvent en Afrique et qui représentent environ un tiers des forêts tropicales de la planète sont quant à elles capables d'éponger un peu plus d'un milliard de tonnes de CO2 chaque année (1,2 milliard plus exactement) , soit un peu plus de 0,5 tonne par hectare et par année.
Selon le Groupe d'experts Intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) créé par l'Organisation météorologique mondiale (OMM) et le Programme des Nations Unies pour l'environnement (PNUE), bien qu'à peu près 32 milliards de tonnes de CO2 provenant de l'activité humaine soient émis dans l'atmosphère chaque année, seuls 15 milliards de tonnes de ce gaz restent dans l'atmosphère*Intergovernmental Panel on Climate Change. En conséquence, il semblerait clairement que la différence soit absorbée par les forêts tropicales recouvrant la surface du globe. D'après les dernières études effectuées portant sur plus de 200 000 arbres*Evaluating functional and biodiversity changes across tropical forests, Dr. Simon Lewis, school of geography, University of Leeds. Etude d'une durée de 40 ans publiée en février 2009 dans le magazine Nature et portant sur 250 000 arbres des forêts tropicales., il apparaît que les forêts tropicales de l'Amérique du Sud, de l'Asie et de l'Afrique comptent parmi les puits de carbone les plus importants de la planète.
Forêts tempérées et forêts boréales
Même si les forêts tropicales semblent constituer les écosystèmes les plus puissants en termes de stockage de carbone, les forêts tempérées ainsi que les forêts boréales sont loin d'être en reste. D'après une étude de la Royal Society (Royal Society of London for the improvement of naturel knowledge) et du Conseil de recherches pour l'environnement naturel (Natural Environment Research Society), les forêts tempérées humides des régions froides sont capables de stocker 625 tonnes métriques de carbone par hectare, les forêts tempérées humides des régions chaudes pouvant quant à elles en stocker 500 tonnes métriques par hectare
*How much carbon do different forests store ?, Matthew McDermott in treehugger, 1er mars 2010.
Cette étude a également démontré que les forêts tempérées sèches des régions froides étaient capables de stocker 280 tonnes métriques de carbone par hectare, soit un peu plus que la quantité enregistrée par certaines forêts tropicales (250 tonnes métriques pour certaines d'entre elles). En conséquence, il apparaît clairement que les forêts tempérées sèches ou humides constituent elles aussi des écosystèmes intéressants, capables d'absorber et de stocker du carbone pendant de nombreuses années. Enfin, d'après cette même étude, les forêts boréales sont quant à elles capables de stocker 100 tonnes métriques de carbone par hectare, chiffre qui peut s'expliquer par les nombreuses perturbations naturelles survenues au cours des dernières décennies comme affirmé par les chercheurs canadiens Kurz et Apps en 1996*Retrospective assessment of carbon flows on Canadian boreal forests, Kurz et Apps, 1996. Néanmoins, il ne faut pas oublier qu'il s'agit là de moyennes pouvant varier d'une forêt à une autre selon le lieu, le type d'espèces présentes, le degré d'exploitation et les perturbations naturelles se produisant.
Intérêt du reboisement
D'après une étude publiée par l'Ecological Management & Restoration journal de l'Australie*Ecological Management & Restoration journal, une référence en matière d'écologie et de solutions environnementales, la restauration de forêts tropicales détruites est l'un des moyens les plus efficaces de capter et de stocker durablement le carbone. Ainsi, le reboisement apparaît selon eux comme une solution plus efficace que la création de nouvelles forêts à faible diversité. Ces résultats s'appuient sur une étude effectuée sur trois différents types de forêts dans le nord de l'Australie, à savoir une forêt ne comprenant que des conifères, une forêt comprenant des espèces variées et une forêt tropicale reboisée comprenant également plusieurs espèces distinctes. Au terme de cette étude, il est apparu que les forêts reboisées contenaient une végétation plus dense ainsi que des arbres plus vigoureux que les autres types de forêts, pouvant ainsi capter et stocker 106 tonnes de CO2 par hectare contre 62 seulement pour les deux autres forêts.
Conclusion
Qu'elles soient tempérées ou tropicales, humides ou sèches, jeunes ou matures, les forêts sont de véritables réservoirs capables de stocker du carbone aussi bien dans leurs feuilles, leurs branches et leurs racines que dans le sol sur lequel elles poussent. Les surfaces forestières assument d'autant plus leur fonction de puits de carbone qu'elles sont capables d'emprisonner celui-ci pendant plusieurs années, voire même plusieurs siècles, constituant ainsi l'écosystème le plus apte à protéger l'environnement et freiner l'émission de gaz à effet de serre.
De l'Asie à l'Amérique, en passant par l'Australie, l'Afrique et l'Europe, les diverses forêts tropicales, tempérées ou boréales se trouvant sur ces territoires sont capables de stocker des quantités de carbone variant entre 100 et 625 tonnes métriques de carbone par hectare, épongeant ainsi près d'1/5 du CO2 émis par la consommation d'énergies fossiles.
Certes, la déforestation massive des dernières années a largement contribué à entraver ce processus naturel de stockage car, pour être un puits de carbone, une forêt doit être non exploitée, faute de quoi elle risque de devenir elle-même une source émettrice. Les dernières recherches effectuées indiquent désormais que la solution semble se trouver dans le reboisement des forêts tropicales détruites de par leur végétation dense et la diversité de leurs espèces. D'après les chercheurs, le reboisement constitue ainsi une solution beaucoup plus fiable que la création de nouvelles zones forestières. Alors que la planète connaît actuellement une augmentation drastique du taux de CO2 rejeté dans l'atmosphère, il apparaît donc que la restauration de surfaces boisées préalablement ravagées soit la perspective d'avenir la plus certaine et la plus efficace en matière de stockage de carbone et de protection durable.
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