Aussi sombre que le thé – Des scientifiques résolvent le mystère des eaux sombres de la rivière Ruki

Les scientifiques se sont lancés dans une enquête sur la dynamique du carbone dans le bassin du Congo et, au cours de leurs recherches, ont découvert des informations sur l’une des rivières à eaux noires les plus sombres de la planète, le Ruki. Dans cette recherche pionnière sur cet important fleuve de forêt tropicale, une équipe mondiale de scientifiques dirigée par l’ETH Zurich a décrypté les origines des eaux sombres du fleuve et interprété ses implications pour l’équilibre carbone du système fluvial.

Ils ont entrepris d’étudier le cycle du carbone du bassin du Congo et ont ainsi découvert l’une des rivières aux eaux noires les plus sombres du monde : le Ruki. Dans la première étude sur cette grande rivière de la jungle, une équipe de recherche internationale dirigée par l’ETH Zurich explique comment se produit cette noirceur et ce qu’elle dit sur le bilan carbone du système fluvial.

Lorsque les chercheurs sont tombés sur la rivière Ruki, ils ont été assez surpris. L’eau de cette rivière, un affluent du puissant fleuve Congo, est si sombre que vous ne pouvez littéralement pas voir votre main devant votre visage. «Nous avons été frappés par la couleur de la rivière», déclare Travis Drake, chercheur à l’ETH Zurich, qui vient de publier une étude sur le Ruki avec des collègues du Sustainable Agroecosystems Group, dirigé par Johan Six, ainsi que d’autres universités.

Des comparaisons avec d’autres grands fleuves tropicaux montrent que le Ruki est peut-être même le grand fleuve à eaux noires le plus noir de la planète – il est certainement beaucoup plus sombre que le célèbre Rio Negro en Amazonie.

La raison pour laquelle l’eau est noire est qu’elle contient de grandes quantités de matières organiques dissoutes et pratiquement aucun sédiment en raison du faible gradient de la rivière. Ces substances riches en carbone sont principalement entraînées dans la rivière par la pluie, qui tombe sur la végétation morte de la jungle et lessive les composés organiques de la matière végétale en décomposition. De plus, la rivière inonde la forêt pendant la saison des pluies. Cela peut prendre des semaines pour que l’eau, souvent jusqu’à la taille, se retire lentement, période pendant laquelle elle lessive les substances organiques. « Le Ruki est essentiellement du thé de la jungle », explique Drake.

Tourbières et forêt tropicale vierge

Il n’y a pas que l’eau sombre qui est spéciale. Le Ruki, large d’un kilomètre et se jetant dans le Congo, est unique dans son ensemble. Son bassin hydrographique, qui fait quatre fois la taille de la Suisse, est encore recouvert d’une forêt tropicale primaire intacte de plaine. Le long de la rivière se trouvent de grandes tourbières contenant d’énormes quantités de matières végétales mortes non décomposées, ce qui en fait d’importants puits de carbone.

Malgré son caractère unique et sa taille, le Ruki n’a jamais été étudié scientifiquement. Si les différents niveaux d’eau saisonniers du fleuve sont documentés depuis les années 1930, aucune donnée sur sa composition chimique n’est disponible jusqu’à présent. Personne n’a encore déterminé la quantité de carbone organique dissous (COD) présent dans l’eau et surtout d’où il vient.

Ainsi, en 2019, Drake et ses collègues ont installé une station de mesure près de la ville de Mbandaka, à une courte distance en amont de la convergence du Ruki et du Congo et ont mesuré le débit d’eau toutes les deux semaines et le niveau d’eau quotidien pendant un an pour déterminer le débit annuel. flux.

« Nos méthodes de mesure sur place étaient assez basiques », explique Drake. Il raconte que Mbandaka n’a pas d’alimentation électrique permanente, seulement quelques générateurs diesel et pratiquement aucune infrastructure – pas même une perceuse électrique pour installer le marqueur de niveau de crue. « Il fallait donc souvent improviser », dit-il en souriant.

Ce que révèlent les échantillons d’eau sur le Ruki

Des échantillons d’eau ont été collectés à chaque mesure de débit et envoyés au laboratoire de l’ETH Zurich pour analyse. Là, les chercheurs ont déterminé la teneur en DOC des échantillons ainsi que l’âge de la matière organique sur la base du carbone radioactif présent dans le DOC. Entre autres choses, ils voulaient savoir si la tourbe le long de la rivière libère du carbone (et se décompose à un moment donné en CO).₂).

Les chercheurs ont décidé d’examiner l’eau car elle contient des signatures carbone de l’ensemble de la zone de drainage, qui à leur tour transmettent des informations sur l’origine et l’utilisation des terres. L’avantage de l’analyse de l’eau : « Nous devons collecter des échantillons à un seul endroit pour obtenir des informations sur une vaste zone – comme un médecin qui prélève un échantillon de sang pour déterminer l’état de santé d’un patient », explique Matti Barthel, co-auteur de l’étude.

Hydrologie inexplorée

Les analyses ont confirmé l’impression visuelle : « Le Ruki est l’un des systèmes fluviaux les plus riches en DOC au monde », explique Barthel. Son eau contient quatre fois plus de composés organiques carbonés que celle du Congo et 1,5 fois plus que celle du Rio Negro en Amazonie.

Et bien que le bassin versant du Ruki ne représente qu’un vingtième de l’ensemble du bassin du Congo, un cinquième du carbone organique dissous au Congo provient de ce seul affluent.

Le DOC se présente généralement sous forme d’acides organiques qui augmentent l’acidité de l’eau de la rivière. Cela stimule la libération de dioxyde de carbone (CO₂) car les acides dissolvent les carbonates présents dans l’eau. « CO₂ les émissions sont relativement élevées dans l’ensemble du bassin versant du Ruki, mais elles ne sont pas différentes de celles des autres rivières tropicales », explique Drake. En effet, le Ruki est une rivière lente et calme, ce qui rend la tâche plus difficile pour le CO.₂ dans l’eau pour s’échapper dans les airs. « Dans une rivière turbulente, nous constaterions des émissions plus élevées », dit-il.

Selon Drake, l’analyse des isotopes du carbone montre également que la majeure partie du carbone provient de la végétation forestière et non de la tourbe. Ce n’est que pendant une courte période, à la fin de la saison des pluies, entre mars et avril, après le débit de pointe, que les chercheurs constatent que les tourbières libèrent du carbone dans l’eau. On ne sait pas exactement comment et pourquoi cela se produit à ce moment-là. « Mais dans l’ensemble, nous voyons très peu de tourbe dans la rivière », explique Drake. « Et c’est une bonne nouvelle car cela signifie aussi que les tourbières sont stables. »

À l’heure actuelle, dit-il, il n’y a aucun danger que la matière organique contenue dans les tourbières soit libérée puisqu’elles sont sous l’eau presque toute l’année et ne sont donc pas exposées à l’oxygène. Cependant, des entreprises s’intéressent aux ressources naturelles du bassin de Ruki. Les changements d’utilisation des terres, tels que la déforestation, pourraient modifier le régime du fleuve. Cela pourrait conduire à l’assèchement des tourbières et à leur décomposition par des bactéries, ce qui libérerait une énorme quantité de CO.₂. « Les tourbières du bassin du Congo stockent quelque 29 milliards de tonnes de carbone », explique Barthel. « Ce serait mieux pour le climat s’ils restaient humides.

Un projet de recherche de longue date

Johan Six et son groupe étudient le cycle du carbone du bassin du Congo depuis 2008. Le Congo est l’un des systèmes fluviaux tropicaux les plus importants de la planète. Il transporte d’énormes quantités de carbone vers la mer. La végétation de son bassin versant affecte son cycle du carbone, tout comme l’utilisation des terres. C’est lors d’un voyage de reconnaissance pour étudier le cycle du carbone – la biogéochimie – du bassin du Congo que les chercheurs ont découvert la rivière Ruki.

Après leur détour par le Ruki, les scientifiques étudient désormais d’autres affluents du Congo, comme le Kasaï et la rivière Fimi, et complètent pièce par pièce le puzzle du carbone.