Der Mai-Ndombe-See ist mehr als viermal so gross wie der Bodensee, sein Wasser sieht aus wie Schwarztee. Der See ist umgeben von ausgedehnten Sumpfwäldern und fast unberührtem Tiefland-Regenwald, die auf der dicken Torfschicht wachsen. Organische Stoffe, die aus verrottendem Pflanzen- und Bodenmaterial der umgebenden Sumpf- und Tieflandregenwälder ausgewaschen werden, färben das Seewasser dunkelbraun.
Uralten Kohlenstoff freigesetzt
Nun zeigen die Forschenden auf, dass die beiden Seen grössere Mengen Kohlenstoff in Form von CO2 in die Atmosphäre ausstossen.
Entgegen den Erwartungen der Forschenden stammt der Kohlenstoff aber nur teilweise aus in jüngster Zeit produzierter Pflanzenmasse. Bis zu 40 Prozent des Kohlenstoffs stammt aus Torf, der sich in den umliegenden Ökosystemen über Tausende von Jahren aufgebaut hat. Das zeigen Altersbestimmungen (Radiokarbondatierungen) des im Seewasser gelösten CO2.
«Dass über den See uralter Kohlenstoff freigesetzt wird, hat uns überrascht», erklärt Erstautor Travis Drake, Wissenschaftler in der Gruppe Nachhaltige Agrarökosysteme von ETH-Professor Johan Six. «Der Kohlenstoffspeicher hat quasi ein Leck, aus dem uralter Kohlenstoff austritt», ergänzt Co-Autor Matti Barthel.
Wie kommt der Kohlenstoff frei?
Bis anhin ging die Forschung davon aus, dass Kohlenstoff, der im Torf des Kongobeckens gespeichert ist, über sehr lange Zeit gebunden bleibt und nur unter bestimmten Bedingungen, wie langanhaltende Trockenheiten freikommt.
Noch ungeklärt ist, wie der Kohlenstoff aus den nicht abgebauten Pflanzenresten mobilisiert wird. Auch auf welchen Wegen der Kohlenstoff ins Seewasser gelangt, ist noch unbekannt.
Für die Forschenden ist deshalb entscheidend herauszufinden, ob die Freisetzung von altem Kohlenstoff einen destabilisierenden Wendepunkt anzeigt oder einen natürlichen Gleichgewichtszustand, der durch neue Torfablagerungen ausgeglichen wird.
Droht das Trockenfallen der Torfgebiete?
Dass alter Kohlenstoff freigesetzt wird, könnte auf ein grösseres Problem hinweisen: dass Umweltänderungen, die durch den Klimawandel angestossen werden, zu einer Kettenreaktion führen.
Wird das Klima beispielsweise trockener, könnte mehr Kohlenstoff mobilisiert werden, weil das Torf öfter und über längere Zeit trockenfällt und Sauerstoff in tiefere Torfschichten gelangt. Dies fördert den Abbau von einst stabiler organischer Materie durch Mikroorganismen, mit Folgen für das globale Klima, da vermehrt CO2 aus diesem riesigen Kohlenstoffspeicher in die Atmosphäre gelangt.
«Unsere Resultate helfen, globale Klimamodelle zu verbessern, denn tropische Seen und Feuchtgebiete sind darin bisher vernachlässigt worden», sagt Six.
Wasserstand beeinflusst Ausgasung massiv
Neben der Untersuchung des Alters und der Herkunft des ausgegasten CO2 untersuchten die Forschenden auch die Emissionen von zwei weiteren wichtigen Treibhausgasen aus dem Mai Ndombe-See, dem Lachgas und Methan.
In dieser parallelen Studie, die erst als externe Seite Preprint veröffentlicht wurde, fanden die Forschenden heraus, dass beispielsweise der Wasserstand einen starken Einfluss darauf hat, wie viel Methan in die Atmosphäre entweicht.
Je höher der Pegelstand des Sees, desto effektiver bauen Mikroorganismen Methan ab. Ist der Pegel tief(er) wie in der Trockenzeit üblich, wird Methan weniger stark abgebaut und entweicht in grösseren Mengen aus dem See.
«Wir befürchten, dass der Klimawandel auch dieses Gleichgewicht aus dem Lot bringt. Werden Trockenheiten länger und intensiver, könnten die Schwarzwasserseen dieser Region zu bedeutenden Quellen von Methan werden, die das globale Klima beeinflussen», sagt ETH-Professor Jordon Hemingway, der an der Studie beteiligt ist. «Wann der Kipppunkt erreicht ist, wissen wir derzeit nicht.»