Le rôle des êtres vivants dans le cycle de l'eau

Les plantes et les animaux participent jusqu'à un certain point au cycle de l'eau. Les plantes absorbent l'eau par leurs racines et l'éliminent sous forme de vapeur d'eau par la transpiration des feuilles. Les animaux interviennent dans la mesure où ils boivent de l'eau et en rejettent une certaine quantité par l'expiration, la transpiration et la miction. Cependant, ces quantités d'eau circulant à travers les êtres vivants sont faibles, comparées aux quantités qui circulent par l'intermédiaire des grandes étendues d'eau, en particulier les océans.

Le cycle "carbone-oxygène"

Respiration et photosynthèse sont les deux principaux phénomènes vitaux déterminant le cycle carbone-oxygène. Les organismes terrestres prélèvent leur oxygène directement de l'atmosphère, alors que les organismes aquatiques utilisent l'oxygène qui se trouve en solution dans l'eau. Ces organismes ne peuvent cependant utiliser, pour la respiration, l'oxygène combiné a l'hydrogène dans les molécules d'eau; ils sont incapables de décomposer l'eau. Durant le processus de la respiration, les composés contenant du carbone sont oxydes; il se forme du gaz carbonique qui se dégage dans le milieu ambiant. Au cours de la photosynthèse, les plantes vertes prélèvent l'eau et le gaz carbonique du milieu. Vous vous souvenez que durant ce processus les molécules d'eau se décomposent et que leurs atomes d'hydrogène se combinent au gaz carbonique pour former des hydrates de carbone, alors que l'oxygène est relâché dans l'atmosphère comme sous-produit de cette réaction. Dans les condition normales, l'atmosphère contient environ 21 % pour cent d'oxygène et 0.04 % de gaz carbonique; ces pourcentages demeurent relativement constants, ce qui prouve l'efficacité des êtres vivant à maintenir le cycle. Une autre partie du cycle carbone-oxygène se rapporte aux composés organiques que les plantes et les animaux synthétisent à partir des hydrates de carbone produits au cours de la photosynthèse. Les plantes produisent ainsi des protéines et d'autres substances protoplasmiques; les animaux qui mangent ces plantes peuvent synthétiser d'autres composés organiques, et les animaux carnivores, à leur tout, resynthétisent des substances semblables selon leurs propres besoins. Beaucoup de carbone est retenu dans ces organismes jusqu'à leur mort; il est alors libéré sous forme de gaz carbonique au cours de la décomposition des cadavres. De plus petites quantités d'oxygène et de carbone sont impliquées dans la formation et la décomposition des roches, des mines de charbon et du pétrole. Le carbone et l'oxygène sont aussi présents dans les réactions chimiques qui accompagnent les combustions et les éruptions volcaniques. Il reste cependant que la respiration et la photosynthèse sont les deux facteurs principaux de ce cycle.

Le cycle de l'eau

On appelle cycle de l'eau l'ensemble des échanges qui se produisent entre l'atmosphère, les mers, les terres et les êtres vivant. Sous forme liquide ou gazeuse, l'eau effectue un voyage incessant à travers l'espace et la terre. C'est la chaleur du soleil qui constitue le moteur de ce cycle, car elle provoque chaque année l'évaporation de quantités prodigieuses d'eau (360 trillions de tonnes, dont près de 300 s'évaporent de la surface des océans et les 60 autres de celle des terres émergées). La condensation de la vapeur d'eau ainsi formée se produit quand l'air qui en est chargé subit une forte baisse de température en atteignant une altitude élevée. Ce phénomène about à la formation de nuages dont l'aspect varie. La pesanteur rabat à la surface du sol les gouttes de pluie formées par cette condensation ou éventuellement les flocons de neige ou les grêlons issus du passage de l'eau d'un état de vapeur à l'état solide. Mais une fraction de cette masse liquide s'évapore à nouveau en traversant l'atmosphère et retrouve l'état gazeux.
Plus des deux tiers de l'eau qui tombe sous forme de précipitations arrosent les océans et moins d'un tiers rejoint les terres, c'est pourquoi les échanges entre l'atmosphère et les mers sont de loin les plus importants dans le cycle de l'eau. Sur une période assez longue on constate qu'il existe un équilibre entre l'évaporation à surface du globe et la quantité d'eau qui y tombe. La contribution des terres émergées et des océans à ces échanges diffère profondément, mais il y aussi un grand contraste entre la masse d'eau que les terres reçoivent chaque années sous forme de précipitations atmosphériques et celle qui s'en évapora. L'écart s'élève à 40 trillions de tonne d'eau en faveur des précipitations et cela est dû aux conditions généralement plus favorables à la condensation qui règnent au-dessus des terres. Il y a donc une « dette »que les océans accumulent vis-à-vis des masses continentales, mais elle est réglée avec le temps.

Une réserve d'eau

On appelle évapotranspiration la somme de l'eau rejetée dans l'atmosphère par la transpiration des végétaux et par l'évaporation directe à la surface du sol. Le reste des eaux qui se sont infiltrées dans les couches profondes du sol va alimenter les nappes souterraines (nappes phréatiques) qui sont à l'origine des sources et qui représentent de loin la plus importante réserve d'eau douce puisque leur masse est estimée à une dizaine de millions de kilomètres cubes (1 km3 = 1 milliard de mètres cubes). Au total, les eaux souterraines représentent environ 4.2 % de la masse d'eau présente sur le globe terrestre les eaux continentales de surface seulement 0.36 %, la vapeur d'eau circulant dans l'atmosphère 0.001 %, celle qui est stockée dans les glaces continentales 1.8 % et enfin les eaux et les glaces marines forment le volume le plus important, soit 93.6%. L'eau présente dans les êtres vivants ne représente que 0.000 04% de l'ensemble.