剛果盆地的黑水湖將古老的碳釋放到大氣中

在中部非洲，剛果盆地是此類碳儲量最大、最重要的盆地之一。儘管泥炭地和沼澤僅覆蓋地球陸地表面的 0.3%，但它們儲存的碳量約佔全球熱帶泥炭地總碳量的三分之一。

儘管它們很重要，但這些偏遠的生態系統尚未被廣泛研究。剛果盆地中部的大部分地區交通不便，前往偏僻的湖泊和沼澤通常需要船隻或傳統的獨木舟。因此，其對全球氣候的影響仍不確定。

剛果黑水湖的驚人發現

在過去的十年裡，蘇黎世聯邦理工學院領導的一個團隊對剛果盆地進行了密切調查。他們的工作已經發現了意想不到的發現，包括地球上最黑暗的黑水河流之一洛基河（ETH News 報導）。

在最近發表的一項研究中 自然地球科學研究人員將注意力轉向兩個被植物物質染成黑色的黑水湖：非洲最大的黑水湖 Lac Mai Ndombe 和較小的 Lac Tomba。他們再次面臨意想不到的結果。

麥恩東貝湖比康斯坦茲湖大四倍，湖水像濃濃的紅茶。它的邊界是廣闊的沼澤森林和生長在深層泥炭沉積物上的低矮、未受干擾的雨林。當土壤中的植物碎片和有機物從周圍的森林流入湖中時，它們會將水染成深棕色。

將古老的碳釋放到大氣中

測量結果顯示，大量二氧化碳正從這兩個湖逃逸到大氣中。然而，這種碳的來源並不是科學家所期望的。

雖然部分排放來自新種植的植物材料，但高達 40% 的二氧化碳來自附近生態系統中數千年來累積的泥炭。研究人員透過分析溶解二氧化碳的壽命確定了這一點₂ 使用放射性碳定年法（放射性碳定年法）。

「我們驚訝地發現古代碳正在通過湖泊釋放，」主要作者特拉維斯·德雷克（Travis Drake）解釋道，他是蘇黎世聯邦理工學院約翰·六號教授領導的可持續農業生態系統（SAE）小組的科學家。 「可以說，碳儲存器有洩漏，舊的碳正在從那裡逸出，」合著者、SAE 研究技術員 Matti Barthel 補充道。

碳是如何包裝的？

先前，科學家認為，儲存在剛果盆地泥炭中的碳會被鎖定很長一段時間，只有在特定條件下才會釋放，例如長期乾旱。

這種古老的碳是如何從未分解的植物材料中釋放出來的仍然不確定。研究人員還不知道它從泥炭土轉移到湖水的確切途徑。

了解這種釋放是否表明不穩定的轉變或反映了新泥炭形成抵消的自然平衡現在是一個主要的研究問題。

氣候變遷與泥炭地乾燥的風險

古代碳的逃逸可能表明了更廣泛的擔憂。氣候變遷所造成的環境變遷可能會引發增加碳排放的過程。

如果天氣變得乾燥，泥炭土可能會更頻繁地乾燥，並且乾燥的時間也會更長。這使得氧氣能夠更深入地滲透到泥炭層中，加速先前穩定的有機物的微生物分解。隨著分解過程加速，二氧化碳增加₂ 從這個巨大的碳儲存可以進入大氣層。

「我們的結果有助於改善全球氣候模型，因為到目前為止，熱帶湖泊和濕地在這些模型中的代表性不足，」六說。

水位和甲烷排放

除了二氧化碳之外，團隊還研究了邁恩東貝湖的一氧化二氮和甲烷排放。在《地球物理研究雜誌》上發表的一項平行研究中，他們發現水位強烈影響甲烷逃脫量。

當湖泊水位較高時，微生物在甲烷到達大氣之前會更有效地消耗甲烷。在旱季，當水位較低時，甲烷分解效率較低，釋放量較多。

「我們擔心氣候變遷也會破壞這種平衡，」戈登·海明威教授說。 “如果乾旱變得更長、更嚴重，該地區的黑水湖可能成為影響全球氣候的重要甲烷來源。” “目前我們不知道何時會達到臨界點。”

森林砍伐與土地利用壓力

氣候並不是破壞這個系統的唯一因素。土地利用的變化可能造成更大的威脅。到 2050 年，剛果民主共和國的人口預計將增加兩倍，對農業用地的需求增加，並導致更多的森林砍伐。

森林砍伐會加劇乾旱，導致湖泊水位持續偏低。 「我們都知道森林是地球的綠肺，」巴特爾說。 「它們不僅像我們的肺部一樣負責氣體交換，而且還通過葉子蒸發水分，從而使大氣中充滿水蒸氣。這促進了雲的形成和降水，進而為河流和湖泊提供水源。”

為什麼這些結果很重要？

這些結果增加了我們對熱帶泥炭地和黑水湖如何影響全球氣候動態的理解。它也強調了保護剛果盆地濕地和減少溫室氣體排放的迫切需求。

這項研究是由蘇黎世聯邦理工學院領導、瑞士國家科學基金會資助、與比利時魯汶大學和剛果民主共和國的科學家合作進行的 TropSEDs 計畫的一部分。