在刚果盆地深处，广阔的泥炭地悄然储存着地球上大量的碳——但新研究表明，这座古老的宝库可能正在泄漏。科学家在研究非洲最大的黑水湖时发现，大量冒泡进入大气的二氧化碳不仅来自近代植物，还来自已被封存数千年的泥炭。
在非洲的中心，刚果盆地拥有其中最大且最重要的碳储存地之一。尽管其泥炭地和沼泽仅占地球陆地表面的0.3%，但它们储存了全球热带泥炭地中约三分之一的碳。
尽管这些偏远的生态系统至关重要，但尚未得到广泛研究。刚果盆地中部的大片区域难以抵达，前往偏远的湖泊和沼泽通常需要船只或传统独木舟。因此，它们对全球气候的影响一直不明确。
刚果黑水湖的惊人发现
在过去的十年里，一个由苏黎世联邦理工学院领导的团队一直在更详细地研究刚果盆地。他们的工作已经揭示了意想不到的发现，包括地球上最黑的blackwater rivers之一——鲁基河（ETH News曾报道）。
在最近发表于《自然·地球科学》的一项研究中，研究人员将注意力转向了两个因植物物质而呈现黑色的湖泊：非洲最大的黑水湖——麦恩东贝湖，以及较小的通巴湖。他们再次遇到了意想不到的结果。
麦恩东贝湖的面积是博登湖的四倍多，其湖水酷似浓红茶。该湖被广阔的沼泽森林和大部分未受干扰、生长在深厚泥炭沉积层之上的低地雨林所环绕。随着植物残骸和土壤有机物质从周围的森林冲刷进入湖泊，它们将湖水染成了深褐色。
古老的碳被释放到大气中
测量显示，大量的二氧化碳正从这两个湖泊逸出到大气中。然而，这些碳的来源并非科学家们所预期的。
虽然部分排放来自近期生长的植物物质，但高达40%的二氧化碳源自数千年前在附近生态系统中积累的泥炭。研究人员通过使用放射性碳定年法分析溶解态CO2的年龄确定了这一点。
"我们惊讶地发现古老的碳正通过湖泊被释放出来，"该研究的主要作者Travis Drake解释道，他是苏黎世联邦理工学院Johan Six教授领导的可持续农业生态系统（SAE）小组的科学家。"可以说，这个碳库有一个漏洞，古老的碳正从中逸出，"合著者、SAE的研究技术员Matti Barthel补充道。
碳是如何被激活的？
此前，科学家们认为刚果盆地泥炭中储存的碳会在极长时间内被封存，并且只有在特定条件下（如长期干旱）才会被释放。
这些古老的碳究竟是如何从未分解的植物物质中释放出来的，目前仍不确定。研究人员也尚不清楚其从泥炭土壤转移到湖水中的确切路径。
了解这种释放是预示着生态系统不稳定的转变，还是反映了由新泥炭形成所抵消的自然平衡，现在是一个关键的研究问题。
气候变化与泥炭地干涸的风险
古老碳的逸出可能指向一个更广泛的担忧。由气候变化驱动的环境变化可能正在触发增加碳释放的过程。
如果条件变得更干燥，泥炭土壤可能会更频繁、更长时间地干涸。这使得氧气能够更深地渗透到泥炭层中，加速微生物对曾经稳定的有机物的分解。随着分解速度加快，这个巨大碳库中更多的CO2可能进入大气。
"我们的结果有助于改进全球气候模型，因为到目前为止，热带湖泊和湿地在这些模型中的代表性不足，"Six说道。
水位与甲烷排放
除了二氧化碳，该团队还研究了麦恩东贝湖的一氧化二氮和甲烷排放。在发表于《地球物理研究杂志》的一项平行研究中，他们发现水位强烈影响着甲烷的逸出量。
当湖泊水位高时，微生物在甲烷到达大气之前能更有效地消耗它。在旱季，当水位下降时，甲烷被分解的效率降低，因此有更多的甲烷被释放出来。
"我们担心气候变化也会打破这种平衡。如果干旱变得更长、更强烈，该地区的黑水湖可能成为影响全球气候的重要甲烷来源，"苏黎世联邦理工学院教授Jordon Hemingway说。"目前我们尚不清楚何时会达到临界点。"
森林砍伐与土地利用压力
气候并非唯一可能破坏这个系统的因素。土地利用变化可能构成更大的威胁。刚果民主共和国的人口预计到2050年将翻两番，这将增加对农田的需求，并导致进一步的森林砍伐。
森林砍伐会加剧干旱状况，可能使湖泊水位持续处于低位。"我们都知道森林是地球的绿色之肺这个比喻，"Barthel说。"然而，它们不仅像我们的肺一样负责气体交换，还通过叶子蒸发水分，从而使大气富含水蒸气。这促进了云的形成和降水，进而为河流和湖泊提供水源。"
这些发现为何重要
这些结果加深了我们对热带泥炭地和黑水湖如何影响全球气候动态的理解。它们也突显了保护刚果盆地湿地和限制温室气体排放的紧迫性。
这项研究是作为苏黎世联邦理工学院领导的TropSEDs项目的一部分进行的，由瑞士国家科学基金会资助，并与比利时鲁汶大学和刚果民主共和国的科学家合作完成。