ETH チューリッヒの研究者らは、スイスにある世界で最も暗い川の一つを発見した。
ルキ川が非常に暗いのは、水中に溶存有機物が高濃度で含まれているためである。
研究者らは、ルキ川の暗さが気候変動からの保護に役立つ可能性があると考えている。
この川には独特の生態系があり、多様な魚種が生息しているが、その多くは他の場所では見られない。
研究者らがルキ川に出会ったとき、彼らは大きく面食らった。力強いコンゴ川の支流であるこの川の水は非常に暗く、文字通り目の前の自分の手さえ見えないほどである。「この川の色に強い衝撃を受けました」と、ETH チューリッヒの研究者トラビス・ドレイク氏は語る。同氏はこのたび、ヨハン・シックス氏が率いる持続可能な農生態系グループの同僚や、他の大学の研究者らとともに、ルキ川に関する研究を発表したばかりである。
他の主要な熱帯の川と比較すると、ルキ川は地球上で最も黒い大型の黒水河川である可能性さえある。少なくとも、アマゾンの有名なリオネグロ川よりもはるかに暗いことは確かである。
水が黒いのは、川の勾配が緩やかなため、堆積物がほとんどなく、大量の溶存有機物を含んでいるからである。これら炭素を多く含む物質の大半は、降雨によって川に流れ込む。雨は密林の枯れた植生に降り注ぎ、分解の進む植物材料から有機化合物を溶出させる。さらに、雨季には川が森林を浸水させる。しばしば腰まで浸かるほどの水が、ゆっくりと引くまでに数週間を要し、その間に有機物が溶出する。「ルキ川は、本質的にはジャングルの紅茶のようなものです」とドレイク氏は語る。
世界経済フォーラムは自然に関して何に取り組んでいるのか。
気候・自然センターは、気候、自然、経済発展の相互関係を理解する上で、リーダーたちを支援している。レジリエンスと繁栄を支える道筋を、地球の限界の範囲内で探るためのプラットフォームを提供している。
このセンターは、セクターや地域を越えた協力を可能にすることで、共有された理解を実践的な気候および自然の解決策へと具体化する取り組みにおいて、パートナーを支援している。
泥炭湿地と原生熱帯雨林
特別なのは暗い水だけではない。幅1キロメートルのルキ川は、コンゴ川へと注ぎ込んでおり、その全体が唯一無二である。その流域は、スイスの4倍の面積を持ち、今なお手付かずの原生低地熱帯雨林に覆われている。川沿いには大規模な泥炭湿地があり、分解されていない膨大な量の枯れた植物材料を含んでいる。このため、これらは重要な炭素吸収源となっている。
その独自性と規模にもかかわらず、ルキ川はこれまで科学的に研究されたことがなかった。1930年代以降、この川の季節ごとの異なる水位は記録されてきたが、その化学組成に関するデータは、これまで一切入手できなかった。水中に溶存有機炭素（DOC）がどれほど含まれているのか、そして何より、その炭素がどこから来ているのかは、まだ誰も明らかにしていなかった。
そこで2019年、ドレイク氏と同僚の研究者らは、ルキ川とコンゴ川が合流する地点のわずかに上流、マバンダカ市近郊に観測所を設置した。そして、1年間にわたり2週間ごとに流量を、毎日水位を測定し、年間の流量を算出した。
「現地での測定方法は、かなり基本的なものでした」とドレイク氏は語る。同氏によれば、マバンダカには恒常的な電力供給がなく、ディーゼル発電機が数台あるだけで、インフラもほとんど整っていないという。洪水水位標を設置するための電動ドリルさえなかった。「そのため、しばしば即興で対処しなければなりませんでした」と、同氏は笑みを浮かべて語る。
水のサンプルが明らかにするルキ川の実態
水のサンプルは、流量を測定するたびに採取され、分析のためETH チューリッヒの研究室へ送られた。そこで研究者らは、サンプルのDOC含有量と、DOC中の放射性炭素に基づく有機物の年代を測定した。とりわけ、川沿いの泥炭が炭素を放出しているか（そして最終的にCO2へと分解されるか）を明らかにしたいと考えていた。
研究者らが水を調べることにしたのは、水が流域全体の炭素の痕跡を含んでおり、それが起源や土地利用に関する情報をもたらすからである。水分析の利点について、本研究の共著者であるマッティ・バルテル氏は次のように語る。「わずか一か所からサンプルを採取するだけで、広大な地域に関する情報を得ることができます。患者の健康状態を判断するために血液サンプルを採取する医師のようなものです」
未踏の水文学
分析結果は、目視による印象を裏付けるものであった。「ルキ川は、世界で最もDOCに富む河川システムの一つです」とバルテル氏は語る。その水に含まれる有機炭素化合物は、コンゴ川の4倍、アマゾンのリオネグロ川の1.5倍に上る。
ルキ川の流域は、コンゴ盆地全体のわずか20分の1にすぎないが、コンゴ川の溶存有機炭素の5分の1は、この一本の支流に由来している。
DOCは通常、河川水の酸性度を高める有機酸の形で存在する。これらの酸が水中の炭酸塩を溶解させることで、二酸化炭素（CO2）の放出が促進される。「ルキ川の流域全体でCO2排出量は比較的多いですが、他の熱帯の河川と大差はありません」とドレイク氏は説明する。ルキ川は流れが緩慢で穏やかな川であるため、水中のCO2が大気中へ逃げにくい。「流れの激しい川であれば、排出量はもっと多くなるでしょう」と同氏は語る。
ドレイク氏によれば、炭素同位体分析からは、炭素の大部分が泥炭ではなく森林の植生に由来していることも示されている。3月から4月にかけての雨季の終わり、ピーク流量を過ぎたごく短期間にのみ、泥炭湿地が炭素を水中に放出している証拠が見つかった。なぜ、またどのようにして、その時期にそれが起こるのかは明らかになっていない。「しかし全体としては、川にはごくわずかな泥炭しか見られません」とドレイク氏は語る。「それは良いニュースです。なぜなら、泥炭湿地が安定していることも意味するからです。」
同氏によれば、泥炭湿地に含まれる有機物は、ほぼ一年中水没しており、酸素にさらされていないため、現時点で放出される危険はないという。しかし、企業はルキ流域の天然資源に関心を寄せている。森林伐採などの土地利用の変化は、川の水文体制を変えかねない。その結果、泥炭湿地が乾燥し、細菌によって分解されれば、膨大な量のCO2が放出される可能性がある。「コンゴ盆地の泥炭湿地には、約290億トンの炭素が蓄えられています」とバルテル氏は語る。「湿った状態を保てば、気候にとってより良いのですが。」
長期にわたる研究プロジェクト
ヨハン・シックス氏と彼のグループは、2008年以来、コンゴ盆地の炭素循環を研究してきた。コンゴ川は、地球上で最も重要な熱帯河川システムの一つである。それは膨大な量の炭素を海へと運び出している。その流域の植生は炭素循環に影響を与えており、土地利用もまた同様である。研究者らがルキ川に出会ったのは、コンゴ盆地の炭素循環、すなわち生物地球化学を研究するための予備調査旅行の最中であった。
ルキ川への寄り道の後、科学者らは現在、カサイ川やフィミ川など、コンゴ川の他の支流を研究しており、炭素のパズルを一つずつ埋めている。
