刚果盆地黑水湖正向大气释放远古碳

非洲中部的刚果盆地拥有全球最大、最重要的碳储量之一。尽管其泥炭地和沼泽仅占地球陆地表面的0.3%，却储存着全球热带泥炭中约三分之一的碳。不过，由于这些生态系统地处偏远，刚果盆地中部大部分地区难以抵达，前往偏远湖泊和沼泽往往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：过去十年，苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）领导的团队对刚果盆地进行了更深入的研究。他们的研究已取得意想不到的发现，包括地球上最黑的黑水河流之一——鲁基河（ETH新闻曾报道）。在近期发表于《自然·地球科学》（Nature Geoscience）的一项研究中，研究人员将目光投向两个因植物物质而呈深色的黑水湖：非洲最大的黑水湖——马伊恩东贝湖（Lac Mai Ndombe）和较小的通巴湖（Lac Tumba），并再次得到了意想不到的结果。

马伊恩东贝湖面积是康斯坦茨湖的四倍多，湖水颜色类似浓红茶。它被广阔的沼泽森林和生长在深厚泥炭沉积层上的基本未受干扰的低地雨林所环绕。当植物残骸和土壤有机质从周围森林冲刷入湖时，湖水便呈现出深棕色。

测量显示，大量二氧化碳正从这两个湖中释放到大气中。但这些碳的来源并非科学家所预期：虽然部分排放来自近期生长的植物物质，但高达40%的二氧化碳来自附近生态系统中数千年前积累的泥炭。研究人员通过放射性碳定年法分析溶解二氧化碳的年龄得出了这一结论。该研究第一作者、ETH教授约翰·西斯（Johan Six）领导的可持续农业生态系统（SAE）小组科学家特拉维斯·德雷克（Travis Drake）解释道：“我们惊讶地发现，古老的碳正通过湖泊释放出来。”SAE研究技术员、共同作者马蒂·巴特尔（Matti Barthel）补充说：“可以说，这个碳库出现了泄漏，古老的碳正从中逸出。”

此前，科学家认为刚果盆地泥炭中储存的碳会被长期锁定，只有在长期干旱等特定条件下才会释放。目前尚不确定这些古老碳是如何从未分解的植物物质中释放出来的，研究人员也尚未明确其从泥炭土进入湖水的具体路径。理解这种释放是预示着不稳定的转变，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。

古老碳的释放可能指向一个更广泛的担忧：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。如果环境变得更加干燥，泥炭土可能会更频繁、更长时间地干涸。这使得氧气能更深入地渗透到泥炭层，加速曾经稳定的有机物质的微生物分解。随着分解速度加快，这个巨大碳库中的更多二氧化碳可能会进入大气。“我们的研究结果有助于改进全球气候模型，因为热带湖泊和湿地在这些模型中一直代表性不足，”西斯表示。

除了二氧化碳，该团队还研究了马伊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》（Journal of Geophysical Research）的一项平行研究中，他们发现水位对甲烷的释放量有强烈影响。当水位较高时，微生物能更有效地在甲烷到达大气之前将其消耗；在干季，水位下降，甲烷分解效率降低，释放量更大。“我们担心气候变化也会打破这种平衡。如果干旱变得更长、更严重，该地区的黑水湖可能会成为影响全球气候的重要甲烷来源，”ETH教授乔丹·海明威（Jordon Hemingway）说，“目前我们还不知道何时会达到临界点。”

气候并非唯一可能破坏这一系统的因素。土地利用变化可能构成更大威胁。刚果民主共和国的人口预计到2050年将增加两倍，对农田的需求增加，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偏低。“我们都知道森林是地球的绿色肺腑这一比喻，”巴特尔说，“然而，它们不仅像我们的肺一样负责气体交换，还通过叶片蒸发水分，从而使大气中的水汽增加。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，也凸显了保护刚果盆地湿地和限制温室气体排放的紧迫性。这项研究是由苏黎世联邦理工学院领导的TropSEDs项目的一部分，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开展。