Когда исследователи наткнулись на реку Руки, они были совершенно озадачены. Вода в этой реке, притоке могучей реки Конго, настолько темная, что перед лицом буквально не видно руки. «Мы были поражены цветом реки», — говорит исследователь ETH Zurich Трэвис Дрейк, который только что опубликовал в журнале Limnology and Oceanography исследование Руки вместе с коллегами из Группы устойчивых агроэкосистем под руководством Йохана Сикса. как и в других университетах. Сравнение с другими крупными тропическими реками показывает, что Руки, возможно, даже самая черная большая река с черной водой на Земле — она определенно намного темнее, чем знаменитая Риу-Негро в Амазонке. Причина, по которой вода черная, заключается в том, что она содержит большое количество растворенных органических веществ и практически не содержит осадка из-за низкого уклона реки. Эти богатые углеродом вещества в основном смываются в реку дождями, которые выпадают на мертвую растительность джунглей и вымывают органические соединения из разлагающегося растительного материала.
Более того, в сезон дождей река затопляет лес. Для медленного отступления воды, часто по пояс, могут потребоваться недели, в течение которых она вымывает органические вещества. «Руки — это, по сути, чай из джунглей», — говорит Дрейк. Не только темная вода особенная. Руки, ширина которой составляет один километр и впадает в Конго, уникальна во всей своей полноте. Ее водосборный бассейн, который в четыре раза превышает площадь Швейцарии, до сих пор покрыт нетронутыми первичными низинными тропическими лесами. Вдоль реки расположены большие торфяники, содержащие гигантские количества неразложившегося мертвого растительного материала, что делает их значительными поглотителями углерода. Несмотря на свою уникальность и размер, Руки никогда прежде не подвергался научному изучению. Хотя различные сезонные уровни воды в реке были зафиксированы с 1930-х годов, до сих пор нет данных о ее химическом составе. Никто еще не определил, сколько растворенного органического углерода (РОУ) содержится в воде и, прежде всего, откуда он берется.
Поэтому в 2019 году Дрейк и его коллеги установили измерительную станцию недалеко от города Мбандака, недалеко вверх по течению от места слияния рек Руки и Конго, и измеряли расход воды каждые две недели и ежедневный уровень воды в течение года, чтобы определить уровень воды. годовой сток. «Наши методы измерения на месте были довольно простыми», — говорит Дрейк. Он рассказывает, что у Мбандаки нет постоянного источника электроэнергии, есть только несколько дизельных генераторов и почти никакой инфраструктуры – даже электродрели для установки указателя уровня паводка. «Поэтому нам часто приходилось импровизировать», — говорит он с улыбкой. Пробы воды отбирались при каждом измерении сброса и отправлялись в лабораторию ETH Zurich для анализа. Там исследователи определили содержание DOC в образцах, а также возраст органического материала на основе радиоактивного углерода в DOC. Помимо прочего, они хотели выяснить, выделяет ли торф вдоль реки углерод (и в какой-то момент разлагается на CO2).
Исследователи решили изучить воду, поскольку она содержит углеродные следы со всей водосборной площади, которые, в свою очередь, передают информацию о происхождении и использовании земли. Преимущество анализа воды: «Нам нужно собирать образцы только из одного места, чтобы получить информацию об огромной территории — как врач, который берет образец крови, чтобы определить состояние здоровья пациента», — говорит соавтор исследования Матти. Бартель. Анализы подтвердили визуальное впечатление: «Руки — одна из самых богатых DOC речных систем в мире», — говорит Бартель. Его вода содержит в четыре раза больше органических соединений углерода, чем в Конго, и в 1,5 раза больше, чем в воде Риу-Негро в Амазонке. И хотя водосборный бассейн Руки составляет лишь двадцатую часть всего бассейна Конго, пятая часть растворенного органического углерода в Конго поступает именно из этого притока.
DOC обычно бывает в виде органических кислот, повышающих кислотность речной воды. Это стимулирует выделение углекислого газа (CO2), поскольку кислоты растворяют карбонаты, присутствующие в воде. «Выбросы CO2 относительно высоки во всем водосборном бассейне Руки, но не отличаются от других тропических рек», — объясняет Дрейк. Это связано с тем, что Руки — вялая и спокойная река, из-за чего углекислому газу, содержащемуся в воде, труднее выходить в воздух. «В бурной реке мы увидим более высокие выбросы», — говорит он. По словам Дрейка, изотопный анализ углерода также показывает, что большая часть углерода поступает из лесной растительности, а не из торфа. Лишь в течение короткого периода времени в конце сезона дождей с марта по апрель, после пикового стока, исследователи находят свидетельства того, что торфяники выделяют углерод в воду. Непонятно, как и почему это происходит именно в этот конкретный момент. «Однако в целом мы видим в реке очень мало торфа», — говорит Дрейк. «И это хорошая новость, потому что это также означает, что торфяники стабильны».
В настоящее время, по его словам, нет опасности, что органический материал, содержащийся в торфяниках, выйдет наружу, поскольку они почти круглый год находятся под водой и, следовательно, не подвергаются воздействию кислорода. Однако компании проявили интерес к природным ресурсам бассейна Руки. Изменения в землепользовании, такие как вырубка лесов, могут изменить режим реки. Это может привести к высыханию торфяников и их разложению бактериями, которые высвободят огромное количество CO2. «Торфяники в бассейне Конго хранят около 29 миллиардов тонн углерода», — говорит Бартель. «Для климата было бы лучше, если бы они оставались влажными». Йохан Сикс и его группа изучают углеродный цикл бассейна Конго с 2008 года. Конго — одна из самых важных тропических речных систем на Земле. Он выносит огромное количество углерода в море. Растительность в водосборном бассейне влияет на углеродный цикл, как и землепользование. Именно во время разведывательной поездки по изучению углеродного цикла (биогеохимии) бассейна Конго исследователи наткнулись на реку Руки. После поездки на Руки ученые сейчас изучают другие притоки Конго, такие как Касаи и Фими, и постепенно решают углеродную головоломку.
