Des scientifiques de l'ETH Zurich étudient l'une des rivières les plus sombres du monde

Lorsque les chercheurs et chercheuses sont tombées sur la rivière Ruki, elles et ils ont été très 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 la Ruki avec des collègues du groupe Sustainable Agroecosystems, dirigé par Johan Six, ainsi qu'avec d'autres universités.

Des comparaisons avec d'autres grands fleuves tropicaux montrent que la Ruki pourrait même être le grand fleuve d'eau noire le plus noir de la planète - elle est en tout cas 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 pas de sédiments en raison de la faible pente du fleuve. Ces substances riches en carbone sont principalement entraînées dans le fleuve par la pluie, qui tombe sur la végétation morte de la jungle et lixivie les composés organiques de la matière végétale en décomposition. De plus, la rivière inonde la forêt pendant la saison des pluies. Il faut parfois des semaines pour que l'eau, qui arrive souvent jusqu'à la taille, se retire lentement, ce qui entraîne le lessivage des substances organiques : «La Ruki est essentiellement du thé de la jungle», explique Travis Drake.

Tourbières et forêt vierge

Ce n'est pas seulement l'eau sombre qui est spéciale. La Ruki, qui fait un kilomètre de large et se jette dans le Congo, est unique dans son ensemble. Son bassin hydrographique, quatre fois plus grand que la Suisse, est encore couvert d'une forêt tropicale primaire de plaine intacte. Le long de la rivière, on trouve de grandes tourbières contenant de gigantesques quantités de végétaux morts non décomposés, ce qui en fait d'importants puits de carbone.

Malgré son caractère unique et sa taille, la Ruki n'a jamais fait l'objet d'une étude scientifique. Alors que les différents niveaux d'eau saisonniers de la rivière sont documentés depuis les années 1930, aucune donnée sur sa composition chimique n'était disponible jusqu'à présent. Personne n'avait encore déterminé la quantité de carbone organique dissous (COD) dans l'eau et, surtout, son origine.

En 2019, Travis Drake et ses collègues ont donc installé une station de mesure près de la ville de Mbandaka, à une courte distance en amont de l'endroit où la Ruki et le Congo convergent, et ont mesuré le débit d'eau toutes les deux semaines et le niveau d'eau quotidien pendant un an afin de déterminer le débit annuel.

«Nos méthodes de mesure sur place étaient très rudimentaires», explique Travis Drake. Mbandaka n'a pas d'alimentation électrique permanente, seulement quelques générateurs diesel et pratiquement aucune infrastructure - pas même une perceuse électrique pour installer le repère de niveau de crue. «Nous avons donc souvent dû improviser», dit-il en souriant.

Ce que les échantillons d'eau révèlent sur la Ruki

Des échantillons d'eau ont été prélevés à chaque mesure de débit et envoyés au laboratoire de l'ETH Zurich pour analyse. Les scientifiques y ont déterminé la teneur en COD des échantillons ainsi que l'âge de la matière organique sur la base du carbone radioactif présent dans le COD. Ils et elles voulaient notamment savoir si la tourbe le long de la rivière libère du carbone (et se décompose à un moment donné en CO₂).

Les chercheurs et chercheuses ont décidé d'examiner l'eau parce qu'elle contient des signatures de carbone provenant de l'ensemble de la zone de drainage, qui fournissent à leur tour des informations sur l'origine et l'utilisation des terres. L'avantage de l'analyse de l'eau : «Il suffit de prélever 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 ou une patiente», explique le coauteur de l'étude, Matti Barthel.

Une hydrologie inexplorée

Les analyses ont confirmé l'impression visuelle : «La Ruki est l'un des systèmes fluviaux les plus riches en COD au monde», déclare Matti Barthel. Son eau contient quatre fois plus de composés de carbone organique que celle du Congo et 1,5 fois plus que celle du Rio Negro en Amazonie.

Et bien que le bassin hydrographique de la Ruki ne représente qu'un vingtième de l'ensemble du bassin du Congo, un cinquième du carbone organique dissous dans le Congo provient de ce seul affluent.

Le COD se présente généralement sous la forme d'acides organiques qui augmentent l'acidité de l'eau du fleuve. Cela stimule la libération de dioxyde de carbone (CO₂) lorsque les acides dissolvent les carbonates présents dans l'eau. «Les émissions de CO₂ sont relativement élevées dans l'ensemble du bassin hydrographique de la Ruki, mais ne diffèrent pas de celles d'autres rivières tropicales», explique Travis Drake. Cela s'explique par le fait que la Ruki est une rivière lente et calme, ce qui rend plus difficile l'évacuation dans l'air du CO₂ présent dans l'eau. «Dans une rivière turbulente, les émissions seraient plus importantes», ajoute-t-il.

Selon Travis 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 pic de débit, que les chercheurs ont constaté que les tourbières libéraient du carbone dans l'eau. On ne sait pas exactement comment et pourquoi cela se produit à ce moment précis. «Dans l'ensemble, cependant, nous voyons très peu de tourbe dans la rivière», précise Travis Drake. «C'est une bonne nouvelle, car cela signifie également que les tourbières sont stables.»

Selon lui, il n'y a actuellement aucun risque que la matière organique contenue dans les tourbières soit libérée, car elles sont sous l'eau presque toute l'année et ne sont donc pas exposées à l'oxygène. Cependant, des entreprises se sont intéressées aux ressources naturelles du bassin de Ruki. Des changements dans l'utilisation des terres, tels que la déforestation, pourraient modifier le régime de la rivière. Les tourbières pourraient alors s'assécher et être décomposées par des bactéries, ce qui libérerait une énorme quantité de CO₂. «Les tourbières du bassin du Congo stockent quelque 29 milliards de tonnes de carbone», explique Matti Barthel. «Il serait préférable pour le climat qu'elles restent humides.»

Un projet de recherche de longue date

Johan Six et son groupe étudient le cycle du carbone dans le 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 hydrographique influe sur le cycle du carbone, tout comme l'utilisation des terres. C'est au cours d'un voyage de reconnaissance visant à étudier le cycle du carbone - la biogéochimie - dans le bassin du Congo que les chercheurs et chercheuses sont tombées sur la rivière Ruki.

Après leur excursion sur la Ruki, les scientifiques étudient maintenant d'autres affluents du Congo, tels que le Kasaï et la rivière Fimi, et complètent le puzzle du carbone pièce par pièce.