Ένας αχανής αφρικανικός τυρφώνας, που κάποτε θεωρούνταν σταθερός, παρουσιάζει πλέον διαρροή άνθρακα ηλικίας χιλιάδων ετών. Οι τροπικοί βάλτοι και οι τυρφώνες αποτελούν βασικά συστατικά του συστήματος άνθρακα της Γης και διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση του κλίματος.
Περιοχές όπως η λεκάνη του Αμαζονίου, η λεκάνη του Κονγκό και οι υγρότοποι της Νοτιοανατολικής Ασίας συσσωρεύουν σταδιακά παχιά στρώματα μερικώς αποσυντεθειμένης φυτικής ύλης.
Με την πάροδο του χρόνου, αυτά τα τοπία παγιδεύουν τεράστιες ποσότητες άνθρακα, αποθηκεύοντας συνολικά περίπου 100 γιγατόνους. Στην Κεντρική Αφρική, η λεκάνη του Κονγκό φιλοξενεί ένα από τα μεγαλύτερα και σημαντικότερα αποθέματα άνθρακα παγκοσμίως. Αν και οι τυρφώνες και οι βάλτοι της καλύπτουν μόλις το 0,3% της χερσαίας επιφάνειας της Γης, συγκρατούν περίπου το ένα τρίτο του συνολικού άνθρακα που είναι αποθηκευμένος στους τροπικούς τυρφώνες.
Παρά την παγκόσμια σημασία τους, τα οικοσυστήματα αυτά παραμένουν ελλιπώς μελετημένα. Μεγάλο μέρος της κεντρικής λεκάνης του Κονγκό είναι δύσκολα προσβάσιμο, και η μετακίνηση προς απομακρυσμένες λίμνες και βάλτους εξαρτάται συχνά από πλοία ή παραδοσιακά σκαπτά πλεούμενα (πιρόγες).
Αυτή η απομόνωση έχει περιορίσει την επιστημονική κατανόηση σχετικά με το πόσο έντονα επηρεάζουν αυτοί οι τυρφώνες τον παγκόσμιο κύκλο του άνθρακα και το κλίμα.
Οι μαύρες λίμνες της λεκάνης του Κονγκό αποκαλύπτουν εκπλήξεις
Κατά την τελευταία δεκαετία, ερευνητές με επικεφαλής το ETH Zurich πραγματοποίησαν εκτεταμένη έρευνα πεδίου στη λεκάνη του Κονγκό. Οι έρευνές τους έχουν ήδη φέρει στο φως απροσδόκητα χαρακτηριστικά, συμπεριλαμβανομένου του ποταμού Ruki, ενός από τους πιο σκοτεινούς ποταμούς «μαύρου ύδατος» (blackwater) στον κόσμο.
Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Geoscience, η ομάδα επικεντρώθηκε σε δύο λίμνες με σκούρα νερά, το χρώμα των οποίων διαμορφώνεται από την οργανική απορροή των γύρω δασών: τη Λίμνη Mai Ndombe, τη μεγαλύτερη λίμνη «μαύρου ύδατος» της Αφρικής, και τη μικρότερη γειτόνισσά της, τη Λίμνη Tumba. Για άλλη μια φορά, τα ευρήματα ήταν εκπληκτικά.
Η λίμνη Mai Ndombe καλύπτει μια έκταση τετραπλάσια από τη Λίμνη Κωνσταντία. Τα νερά της θυμίζουν βαρύ μαύρο τσάι λόγω της διαλυμένης οργανικής ύλης που ξεπλένεται από τα γειτονικά ελώδη δάση και το παρθένο τροπικό δάσος των πεδινών περιοχών, το οποίο αναπτύσσεται πάνω σε βαθιά τυρφώδη εδάφη.
Καθώς τα φυτικά υπολείμματα και η ύλη του εδάφους αποσυντίθενται και ρέουν μέσα στη λίμνη, προσδίδουν στο νερό το έντονο καφέ χρώμα του.
Εκπομπές αρχαίου Άνθρακα από τις λίμνες του Κονγκό
Οι μετρήσεις και από τις δύο λίμνες δείχνουν ότι σημαντικές ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα διαφεύγουν στην ατμόσφαιρα. Αυτό που εξέπληξε τους ερευνητές ήταν η ηλικία μέρους αυτού του άνθρακα. Δεν προέρχεται όλο το CO₂ από φυτά που αναπτύχθηκαν πρόσφατα.
Ένα ποσοστό που αγγίζει το 40% προέρχεται από τύρφη που συσσωρεύτηκε πριν από χιλιάδες χρόνια στους γύρω υγροτόπους. Οι επιστήμονες το διαπίστωσαν αυτό αναλύοντας την ηλικία του διαλυμένου διοξειδίου του άνθρακα μέσω της μεθόδου της ραδιοχρονολόγησης με άνθρακα (radiocarbon dating).
«Μας εξέπληξε το γεγονός ότι αρχαίος άνθρακας απελευθερώνεται μέσω της λίμνης», εξηγεί ο κύριος συγγραφέας της μελέτης Travis Drake, επιστήμονας στην ομάδα Βιώσιμων Αγροοικοσυστημάτων (Sustainable Agroecosystem – SAE) υπό την καθοδήγηση του καθηγητή του ETH, Johan Six. «Η δεξαμενή άνθρακα παρουσιάζει μια διαρροή, τρόπος του λέγειν, από την οποία διαφεύγει αρχαίος άνθρακας», προσθέτει ένας από τους συγγραφείς της μελέτης, ο Matti Barthel και τεχνικός ερευνητής στην ομάδα SAE.
Πώς απελευθερώνεται ο άνθρακας της αρχαίας τύρφης;
Μέχρι τώρα, οι ερευνητές υπέθεταν γενικά ότι ο άνθρακας που είναι παγιδευμένος στην τύρφη της λεκάνης του Κονγκό θα παρέμενε σταθερός για πολύ μεγάλες χρονικές περιόδους και θα απελευθερωνόταν μόνο υπό ειδικές συνθήκες, όπως μια παρατεταμένη ξηρασία.
Το πώς ακριβώς αυτός ο αρχαίος άνθρακας απελευθερώνεται από τα στρώματα της μη αποσυντεθειμένης φυτικής ύλης παραμένει ασαφές. Επίσης, οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη τις ακριβείς διαδρομές μέσω των οποίων μετακινείται από τα τυρφώδη εδάφη στα νερά της λίμνης.
Ένα κρίσιμο ερώτημα είναι αν αυτή η απελευθέρωση αντιπροσωπεύει μια αποσταθεροποιητική μεταβολή στο οικοσύστημα ή μια φυσική διαδικασία, η οποία εξισορροπείται με την πάροδο του χρόνου από τον σχηματισμό νέας τύρφης.
Κλιματική αλλαγή και κίνδυνοι αποξήρανσης των τυρφώνων
Η παρουσία αρχαίου άνθρακα στις εκπομπές των λιμνών ενδέχεται να σηματοδοτεί ευρύτερες περιβαλλοντικές αλλαγές που συνδέονται με την κλιματική αλλαγή. Εάν οι περιφερειακές συνθήκες γίνουν πιο ξηρές, τα τυρφώδη εδάφη θα μπορούσαν να αποξηραίνονται συχνότερα και για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα. Καθώς η τύρφη στεγνώνει, το οξυγόνο μπορεί να διεισδύσει βαθύτερα στο έδαφος, διεγείροντας τους μικροοργανισμούς που αποσυνθέτουν την οργανική ύλη η οποία προηγουμένως ήταν σταθερή.
Αυτή η διαδικασία μπορεί να απελευθερώσει επιπλέον CO₂ στην ατμόσφαιρα από μια περιοχή που αποτελούσε επί μακρόν μια αχανή αποθήκη άνθρακα. «Τα αποτελέσματά μας βοηθούν στη βελτίωση των παγκόσμιων κλιματικών μοντέλων, καθώς οι τροπικές λίμνες και οι υγρότοποι υποεκπροσωπούνταν σε αυτά τα μοντέλα μέχρι τώρα», δήλωσε ο Six.
Στάθμη Υδάτων και Εκπομπές Μεθανίου
Οι ερευνητές εξέτασαν επίσης τις εκπομπές άλλων αερίων του θερμοκηπίου από τη λίμνη Mai Ndombe, συμπεριλαμβανομένου του υποξειδίου του αζώτου και του μεθανίου. Σε μια παράλληλη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Journal of Geophysical Research, διαπίστωσαν ότι η στάθμη των υδάτων της λίμνης επηρεάζει έντονα την ποσότητα του μεθανίου που διαφεύγει.
Όταν η στάθμη των υδάτων είναι υψηλή, οι μικροοργανισμοί είναι πιο αποτελεσματικοί στην κατανάλωση του μεθανίου προτού αυτό φτάσει στον αέρα. Κατά τη διάρκεια περιόδων με χαμηλότερη στάθμη υδάτων, όπως η περίοδος της ξηρασίας, το μεθάνιο διασπάται λιγότερο αποτελεσματικά και μεγαλύτερες ποσότητες απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα.
«Ο φόβος μας είναι ότι η κλιματική αλλαγή θα ανατρέψει και αυτή την ισορροπία. Εάν οι ξηρασίες γίνουν μεγαλύτερες σε διάρκεια και πιο έντονες, οι λίμνες “μαύρου ύδατος” αυτής της περιοχής θα μπορούσαν να μετατραπούν σε σημαντικές πηγές μεθανίου που θα επηρεάσουν το παγκόσμιο κλίμα», αναφέρει ο καθηγητής του ETH, Jordon Hemingway. «Επί του παρόντος, δεν γνωρίζουμε πότε θα φτάσουμε στο σημείο καμπής (tipping point)».
Αποδάσωση και πιέσεις στη χρήση Γης στη λεκάνη του Κονγκό
Η κλιματική αλλαγή δεν είναι η μόνη ανησυχία. Οι αλλαγές στη χρήση γης θα μπορούσαν να έχουν ακόμη σοβαρότερες συνέπειες. Ο πληθυσμός της Λαϊκής Δημοκρατίας του Κονγκό αναμένεται να τριπλασιαστεί έως το 2050, αυξάνοντας τη ζήτηση για καλλιεργήσιμη γη και οδηγώντας σε περαιτέρω αποψίλωση των δασών.
Η αποδάσωση μπορεί να εντείνει τις συνθήκες ξηρασίας, διατηρώντας ενδεχομένως τη στάθμη των λιμνών επίμονα χαμηλή. «Όλοι γνωρίζουμε την αναλογία σύμφωνα με την οποία τα δάση είναι οι πράσινοι πνεύμονες της Γης», λέει ο Barthel.
«Δεν είναι υπεύθυνα μόνο για την ανταλλαγή αερίων όπως οι πνεύμονές μας, αλλά εξατμίζουν επίσης νερό μέσω των φύλλων τους, εμπλουτίζοντας έτσι την ατμόσφαιρα με υδρατμούς. Αυτό προωθεί τον σχηματισμό νεφών και τις βροχοπτώσεις, οι οποίες με τη σειρά τους τροφοδοτούν ποτάμια και λίμνες».
Γιατί οι τυρφώνες του Κονγκό έχουν σημασία για το Παγκόσμιο Κλίμα
Αυτά τα ευρήματα αποσαφηνίζουν τον ρόλο που διαδραματίζουν οι τροπικοί τυρφώνες και οι λίμνες «μαύρου ύδατος» στη διαμόρφωση των παγκόσμιων κλιματικών προτύπων.
Υπογραμμίζουν επίσης τη σημασία της προστασίας των υγροτόπων στη λεκάνη του Κονγκό και σε άλλες ισημερινές περιοχές, παράλληλα με την ανάπτυξη στρατηγικών για τον περιορισμό των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου.
Η έρευνα πραγματοποιήθηκε στο πλαίσιο του έργου TropSEDs υπό την καθοδήγηση του ETH Zurich και χρηματοδοτήθηκε από το Ελβετικό Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, σε συνεργασία με επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Louvain στο Βέλγιο και τη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό.