Большая часть СО₂, который выделяют реки по всему миру, образуется из органики возрастом в сотни и тысячи лет.

За бурными дискуссиями о промышленных выбросах СО₂ легко забыть, что у него есть и природные источники. Два самых главных – почва и реки. Почвенными органическими веществами питаются разнообразные микро- (и не обязательно микро-) -организмы, выделяя углекислый газ, образующийся при переработке этой органики. Оценки тут могут быть разные, одна из более-менее последних даёт 39 PgC (петаграмм углерода) в год. Имеется в виду углерод преимущественно в составе СО₂; один петаграмм равен одному миллиарду тонн. Цифра, естественно, средняя, потому что почвы разные, и условия жизни для жителей почвы могут меняться год от года.

(Фото: Martin Sanchez / Unsplash.com) 

Большие и малые реки вместе с ручьями находятся на втором месте, выдыхая около 2 PgC, то есть двух миллиардов тонн углекислого газа в год. Здесь тоже речь об отмершей органике, которая разлагается сама и которой питаются разные организмы. И это не только, грубо говоря, листья и ветки, которые падают с берегов в реки – очень много органических веществ собирается в почвенных водах, которые стекаются в реки. До сих пор считалось, что весь речной СО₂ происходит из органических веществ, которые попали в воду относительно недавно. Однако, как выяснили сотрудники Бристольского университета вместе с коллегами из Оксфорда, Амстердамского свободного университета и других научных центров, большая часть высвобождаемого реками СО₂ образуется из органических остатков возрастом в сотни и тысячи лет.

Исследователи анализировали образцы речной воды методом радиоуглеродного датирования – иными словами, они измеряли уровень радиоактивного изотопа ¹⁴C. Он постоянно образуется в атмосфере, и живые организмы, пока живут, постоянно его поглощают. Но после смерти приток ¹⁴C прекращается и его уровень постепенно падает, потому что изотоп распадается. По количеству ¹⁴C можно понять, в какое время образец органики был ещё живой биомассой. Такие измерения делали и раньше, и сейчас исследователи добавили к ним те, которые сделали сами; в итоге образовалась база радиоуглеродных данных примерно из 1200 образцах, собранных почти из 700 рек по всему миру. Во время измерений учитывалось и то, что с середины прошлого века начались испытания ядерного оружия, а это сказалось на уровне ¹⁴C в атмосфере.

В статье в Nature говорится, что углекислый газ, выдыхаемый реками, делится на три временные группы. Первая группа – самая «молодая»: этот СО₂ образовался из органики возрастом порядка десятков лет. На его долю приходится 0,9 млрд тонн углекислого углерода из рек. Примерно 1,1 млрд тонн приходятся на СО₂ из более старой органики возрастом в сотни и тысячи лет. Третья возрастная группа, самая маленькая, составляет 0,1 млрд тонн – это углекислый газ из осадочных пород возрастом около 55 тыс. лет и более. Тысячелетний речной СО₂ замечали и раньше, но то были локальные измерения, и предполагалось, что его доля в целом не так велика. Теперь же, как видим, он превосходит количественно углекислый газ, образованный из относительно свежей биомассы. Больше всего «старого» СО₂ (точнее, СО₂ из старой биомассы) дают крупные реки, а также те, которые текут по засушливым ландшафтам, в горных ущельях, а также там, где есть старые осадочные породы, богатые карбонатными отложениями – такие реки либо активнее других питаются подземными водами, либо просто вымывают обильные углеродные соединения из земли, по которой им выпало течь.

Полученные результаты лишний раз демонстрируют, сколь долгий и сложный путь проделывает вода. Атмосферные осадки не обязательно сразу стекают в реки – вода уходит в почву, в водоносные горизонты, в трещины в породе, где может оставаться не то что десятки, а сотни и тысячи лет, прежде чем найдёт путь к реке. Может быть, какие-то события ускоряют это движение; может, какие-то из таких событий обусловлены человеческой деятельностью. 

Что до самих рек, то выдыхаемый ими углекислый газ не обязательно делится у всех на три части в одинаковых пропорциях. Во-первых, как было сказано, разные реки текут по разным ландшафтам, нередко меняют русло и т. д. Во-вторых, в умеренных широтах реки то покрываются льдом, который потом тает, то принимают в себя много дождей, то потом дожди прекращаются и начинается, к примеру, летняя сушь. Подобные события должны влиять на то, какой углекислый газ, «старый» или «новый», в данный момент времени выдыхает конкретная река.