Des chercheurs de l'ETH étudient l'un des fleuves les plus sombres du monde
Ils voulaient étudier le cycle du carbone dans le bassin du Congo et sont tombés sur l'une des rivières d'eau noire les plus sombres du monde : le Ruki. Comment se produit cette noirceur et ce qu'elle révèle sur le CO2-du système fluvial, une équipe de recherche internationale dirigée par l'ETH Zurich le décrit dans la première étude sur le courant de la jungle.
En bref
- La rivière Ruki au Congo est l'une des rivières d'eau noire les plus sombres au monde en raison de sa teneur élevée en matières organiques dissoutes.
- La matière organique provient principalement de la végétation forestière.
- Les tourbières le long du fleuve ne libèrent actuellement que très peu de matière organique dans le Ruki, car les tourbières sont immergées presque toute l'année.
Les chercheurs ont été étonnés lorsqu'ils sont tombés sur le fleuve Ruki : L'eau de ce fleuve, un affluent du puissant fleuve Congo, est si sombre qu'il est impossible de voir la main devant les yeux. "La couleur du fleuve nous a profondément impressionnés", explique Travis Drake, chercheur à l'ETH, qui vient de réaliser avec des collègues de la chaire d'agroécosystèmes durables de Johan Six et d'autres universités une page externe?tude publié sur la rivière Ruki.
La Ruki, comme le montrent des comparaisons avec d'autres fleuves tropicaux, est peut-être la grande rivière d'eau noire la plus noire de la planète. Il est en tout cas plus sombre que le célèbre Rio Negro en Amazonie. Si l'eau du Ruki est si sombre, c'est parce qu'elle charrie peu de sédiments en raison de sa faible pente, mais de grandes quantités de matières organiques dissoutes.
Ces substances carbonées arrivent dans la rivière principalement avec l'eau de pluie. La pluie tombe sur la végétation morte de la jungle et dissout ainsi les composés organiques de la matière végétale morte. En outre, la rivière inonde la forêt pendant la saison des pluies. L'eau stagne alors souvent jusqu'à la taille au-dessus du sol de la forêt pendant des semaines et ne s'écoule que très lentement. Elle s'enrichit alors de substances organiques. "Le Ruki est en fait un lac de la jungle", dit Drake.
Tourbières riches en tourbe et forêt tropicale intacte
Il n'y a pas que l'eau sombre qui soit particulière. Le Ruki, qui se jette dans le Congo sur une largeur d'un kilomètre, est unique dans son ensemble. Aujourd'hui encore, son bassin versant - plus de quatre fois la taille de la Suisse - est recouvert d'une forêt pluviale de plaine originelle et intacte. Le long du fleuve se trouvent en outre de grandes tourbières qui contiennent de gigantesques quantités de végétaux morts non décomposés et constituent donc d'importants réservoirs de carbone.
Malgré son caractère unique et sa taille, le Ruki n'a encore jamais été étudié scientifiquement. On sait certes depuis les années 1930 à quelle période de l'année le fleuve a quel débit, mais il n'existait jusqu'à présent aucune donnée sur sa composition chimique. Ainsi, la teneur en carbone organique dissous (COD) et surtout son origine n'ont pas encore été recensées et déterminées.
Drake et ses collègues ont donc installé en 2019 un point de mesure près de la localité de Mbandaka, juste avant la confluence du Ruki et du Congo, et ont mesuré pendant un an le débit toutes les deux semaines et le niveau quotidien.
"Nos mesures sur place devaient être effectuées avec des moyens simples", explique Travis Drake. A Mbandaka, il n'y a pas d'électricité permanente, seulement quelques générateurs diesel, presque aucune autre infrastructure, pas même une perceuse pour pouvoir monter la jauge de niveau. "Il faut donc souvent improviser", dit-il en souriant.
Ce que les échantillons d'eau révèlent sur le Ruki
En même temps que la mesure des débits, des échantillons d'eau ont été prélevés à chaque fois et envoyés au laboratoire de l'ETH Zurich pour analyse. Dans les échantillons, les chercheurs ont déterminé la quantité de GOK ainsi que l'?ge des matières organiques à l'aide du carbone radioactif intégré dans le GOK. Les chercheurs voulaient ainsi savoir, entre autres, si la tourbe le long de la rivière libérait du carbone et se transformait t?t ou tard en CO2 est décomposé.
Les chercheurs étudient l'eau parce qu'elle contient des signatures de carbone provenant de l'ensemble du bassin versant, ce qui permet de tirer des conclusions sur son origine et l'utilisation des terres. L'avantage de l'analyse de l'eau : "Nous n'avons besoin de prélever des échantillons qu'à un seul endroit pour obtenir des informations sur un vaste territoire. Comme lorsqu'un médecin prélève un échantillon de sang pour évaluer l'état de santé d'un patient", explique Matti Barthel, coauteur de l'étude.
Une hydrologie inexplorée
Les analyses ont confirmé l'impression visuelle : "Le Ruki est l'un des systèmes fluviaux les plus riches en GOK au monde", souligne Barthel. Son eau contient quatre fois plus de composés organiques carbonés que celle du Congo et 1,5 fois plus que l'eau du Rio Negro en Amazonie.
Et bien que le bassin versant de la Ruki ne représente qu'un vingtième de l'ensemble du bassin du Congo, la rivière fournit un cinquième du carbone organique dissous présent au Congo.
Il s'agit généralement d'acides organiques qui abaissent le pH de l'eau de la rivière, la rendant ainsi plus acide. Il en résulte un dégagement plus important de dioxyde de carbone (CO2), car les acides dissolvent les carbonates dans l'eau et produisent ainsi du CO2 libérer. "Les émissions de CO2-Les émissions de CO2 dans l'ensemble du bassin versant de la Ruki sont assez élevées, mais comparables à celles d'autres rivières tropicales", explique Drake. Cela est d? au fait que le Ruki s'écoule lentement. Ainsi, le CO2ne s'échappent pas aussi facilement. "Si le flux était turbulent, nous observerions des émissions plus élevées", explique le chercheur.
L'analyse des isotopes du carbone a en outre montré que la majeure partie du carbone provient de la végétation forestière et non de la tourbe, poursuit Drake. Ce n'est que pendant une courte fenêtre de temps, à la fin de la saison des pluies, entre mars et avril, lorsque le pic de débit est déjà brisé, que les chercheurs trouvent des indices montrant que les tourbières libèrent du carbone dans l'eau. La raison pour laquelle cela se produit précisément à ce moment-là et comment cela se produit n'est pas claire. "Mais dans l'ensemble, on voit très peu de tourbe dans la rivière", explique Drake. "Et c'est une bonne nouvelle. Car cela signifie aussi que les tourbières sont stables".
Actuellement, il n'y aurait pas non plus de risque de libération de cette matière organique, car les tourbières sont immergées presque toute l'année, ce qui les prive d'oxygène. Toutefois, des entreprises gardent un ?il sur les ressources naturelles du bassin de Ruki. Des changements dans l'utilisation des terres, par exemple le défrichage des forêts, pourraient modifier le régime d'écoulement du fleuve. Les tourbières pourraient ainsi s'assécher et être ensuite décomposées par des bactéries. Une grande quantité de CO2libérée par le soleil. "Les tourbières du bassin du Congo stockent environ 29 milliards de tonnes de carbone", fait remarquer Barthel. "Pour le climat, il est préférable qu'elles restent humides".
Un projet de recherche de longue haleine
Johan Six et son groupe étudient depuis 2008 le cycle du carbone du bassin du Congo. Celui-ci est l'un des plus importants systèmes fluviaux tropicaux de la planète. Le Congo transporte de grandes quantités de carbone vers la mer. Le cycle du carbone est influencé par la végétation du bassin versant et l'utilisation des terres. Les chercheurs ont découvert le Ruki lors d'une mission de reconnaissance au cours de laquelle ils voulaient étudier le cycle du carbone - la biogéochimie - du bassin du Congo.
Après le détour par le Ruki, les scientifiques étudient d'autres affluents du Congo, par exemple le Kasa? ou le fleuve Fimi. Ils reconstituent ainsi le puzzle du carbone pièce par pièce.
Référence bibliographique
Drake TW, Barthel M, Mbongo Ekemba C, et al. Hydrology drives export and composition of carbon in a pristine tropical river, Limnography and Oceanography, 13 October 2023, doi : page externe10.1002/lno.12436