Необычно жаркая и сухая летняя погода и малоснежные и обильные таяния зимы в последние годы стали гораздо заметнее. На нашей планете происходит не только повышение среднегодовой температуры, но и таяние ледников, подъем уровня мирового океана, увеличение числа ураганов и наводнений и температурных аномалий. Это свидетельствует о «сбое» климатической системы Земли: повышение глобальной температуры воздуха связано с увеличением концентрации углекислого газа в атмосфере, причиной чего является резкое увеличение использования ископаемых видов топлива частью человечества за последние полтора века. Следовательно.
Мы спросили ученых из научно-исследовательских институтов, что они делают для борьбы с изменением климата.
Восстановление торфяников
Торфяники в своем естественном состоянии уменьшают парниковый эффект, поглощая углекислый газ из атмосферы. В условиях избытка влаги и недостатка кислорода неразложившаяся часть отмирающих болотных растений накапливается в виде торфа. Водно-болотные угодья во много раз опережают другие экосистемы по запасам углерода на единицу площади. Например, в таежной зоне этот показатель превышен примерно в семь раз. На нашей планете болота составляют всего 3% суши. Россия лидирует в мире по площади болот. По данным Института лесного хозяйства РАН (ИЛАН), они занимают почти 140 млн га, а всего более 1/5 территории страны покрыто торфяными отложениями различной мощности.
В некоторых районах страны значительная часть болот была осушена для развития сельского и лесного хозяйства, добычи торфа. Это привело к увеличению выбросов парниковых газов. Осушение увеличивает разложение торфа и выброс углекислого газа в атмосферу. Основными объектами пожаров становятся неиспользуемые осушенные торфяники. Наиболее эффективным способом снижения выбросов углекислого газа и предотвращения пожаров на заброшенных и осушенных торфяниках является их орошение.
Результаты научных исследований и разработки ученых ИЛАН РАН используются для научного обеспечения мероприятий по орошению осушенных торфяников в различных регионах страны. Мониторинг в течение многих лет позволил оценить потоки парниковых газов с осушенных торфяников, объективно показать влияние затопления на снижение частоты торфяных пожаров.
Анализ воды в Онежском озере
Онежское озеро – второе по величине в Европе, уникальный источник чистой питьевой воды. Но, несмотря на свои размеры, обладает низкой способностью к самоочищению и высокой уязвимостью к загрязнениям. Основными угрозами для озера являются антропогенное воздействие, изменение климата и биологические инвазии, поэтому необходим постоянный экологический мониторинг его состояния. Изучением качества воды Онежского озера занимается Институт водных проблем Севера Карельского научного центра (КарНЦ) РАН.
Сотрудники института изучают органическое вещество водоемов Карелии, основными компонентами которого являются углерод и азот.
«Вода в водохранилищах Карелии слабоминерализованная. Поскольку этот регион находится на Балтийском хрустальном щите, у нас мало четвертичных отложений и много болот, в которых скапливается органическое вещество. Желтый, а иногда и коричневый цвет воды в реках и озерах Карелии обусловлен растворенным органическим углеродом, поступающим с поверхностным стоком с болот. В этом смысле наши озера очень разные: в одном мы видим воду цвета хорошо заваренного чая, а буквально на другой стороне дороги — прозрачную. Изучая распределение органического углерода в малых озерах и реках, мы смотрим, как формируется качество воды в самом Онежском озере», — рассказал Михаил Зобков, заведующий лабораторией гидрохимии и гидрогеологии Северного института водных проблем. КарНЦ РАН.
Кроме того, вещества органического происхождения попадают в озера со сточными водами населенных пунктов, отходами рыбных хозяйств, промышленными стоками, за счет загрязнения прибрежных территорий.
Для автоматического определения количества углерода и азота в пробах воды КарНЦ РАН на средства, выделенные в рамках национального проекта «Наука и университеты», приобрел анализатор. Этот прибор позволяет в течение двух часов определять содержание веществ одновременно в 9 пробах. Ранее такие манипуляции аналитики выполняли вручную, и за один день можно было обработать не более 10 проб. По словам Михаила Зобкова, прибор можно использовать для определения как общего количества углерода в воде, так и различных его форм и некоторых групп веществ. Кроме того, анализатор работает и с твердыми пробами: он позволяет анализировать углерод в отложениях и донном грунте. Это поможет ученым изучить круговорот углерода в водоемах. Исследование проводится в рамках государственного задания Минобрнауки России.
Защита почвы
Почва является своеобразным буфером, предотвращающим резкое изменение концентрации парниковых газов в атмосфере. Он регулирует выбросы и сток парниковых газов и является средой обитания растений, животных, грибков и микроорганизмов. Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения Пущинского центра биологических исследований РАН изучает последствия изменений современного климата и палеоклимата (доисторического) для углеродного цикла наземных экосистем планеты.
Лаборатория почвенного азота и круговорота углерода проводит исследования природных источников и резервуаров парниковых газов. В течение четверти века сотрудники Института непрерывно отслеживали выбросы CO2 из почв в пяти различных экосистемах. Эти уникальные по своей продолжительности исследования проводятся пущинскими учеными для получения реальных значений эмиссии СО2 из почв, а также для оценки климаторегулирующей функции наземных экосистем и подтверждения прогнозов потоков эмиссии двуокиси почвенного углерода в в контексте современных климатических тенденций.
«Впервые для нашей страны был рассчитан углеродный баланс, в котором показано, что территория России является абсолютным поглотителем атмосферного углекислого газа. Нашу страну также можно назвать экологическим донором, так как наши леса поглощают углекислый газ, поступающий в атмосферу планеты из других промышленно развитых стран. За годы работы появилась база данных «Почвенное дыхание России» и созданы карты суммарной эмиссии СО2 из почвы, корневого и микробного дыхания в почвах, а также баланса углерода», — говорит ее руководитель о о работе лаборатории почвенных круговоротов азота и углерода член-корреспондент РАН Валерий Кудеяров.
По словам кандидата биологических наук, научного сотрудника Института физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН Анны Квиткиной, деревья десятилетиями выводят углекислый газ из атмосферы, зрелые леса с большим количеством мертвых древесина может хранить углерод в своей биомассе сотни лет. Однако в наземных экосистемах самым большим хранилищем углерода является почва. Органические вещества в виде гумуса сохраняются в почве на протяжении тысячелетий. Но с потеплением климата ускоряются процессы разложения гумуса в почве, и в атмосферу начинает поступать больше парниковых газов.
«Важность исследований определяется реальностью, которая нависла над нами, к которой мы должны адаптироваться, чтобы выжить. Установлено потепление климата и увеличение повторяемости экстремальных погодных явлений, причем мы ощущаем это не только в себе в периоды очередной засухи или метели, но и на уровне хозяйственного планирования. Поэтому исследования, приближающие нас к точному прогнозу будущих изменений окружающей среды, чрезвычайно актуальны. Они позволяют планировать экономическое развитие не только с учетом возрастающей нагрузки в связи с экстремальными обстоятельствами, но и реализуют меры, смягчающие антропогенное воздействие на нашу планету. Это важная часть устойчивого развития», — говорит молодой ученый.
Исследования проводятся в рамках государственных ассигнований Минобрнауки России. Кроме того, в 2021 году в рамках национального проекта «Наука и университеты» Пущинский научный центр биологических исследований РАН приобрел современное оборудование для определения содержания углерода и азота в почвах, растениях и водных средах, что позволит получение качественных аналитических данных: рентгенофлуоресцентный спектрометр S6 JAGUAR для анализа содержания элементов от азота до урана (Bruker, Германия, 18,65 млн руб.), анализатор CHNS Vario EL Cube (Elementar GmbH, Германия, 14, г).
Напоминаем, что ранее министр науки и высшего образования Российской Федерации Валерий Фальков в ходе заседания Совета по науке и образованию, которое проходило под председательством президента Владимира Путина, заявил, что научные исследования в области климат в России будет осуществляться по четырем основным направлениям: разработка системы мониторинга и с учетом данных о потоках парниковых газов и цикле углерода в наземных экосистемах разработка системы мониторинга ключевых районов Мирового океана , прибрежные зоны и моря России, включая наблюдения на границе океан-атмосфера, моделирование климата,разработка экономико-математических моделей для оценки планируемых и реализуемых мероприятий применительно к народному хозяйству.
Участники встречи обсудили реализацию важнейших инновационных проектов общегосударственного значения в области климата, медицины и энергетики. Владимир Путин подчеркнул необходимость единого и надежного механизма сбора и оценки данных о вкладе нашей страны в изменение концентрации климатически активных газов в атмосфере. Эту задачу призвана решить Федеральная научно-техническая программа в области экологического развития Российской Федерации и изменения климата на 2021-2030 годы.
На фото: молодой ученый, младший научный сотрудник Института физико-химических и биологических проблем почвоведения Дмитрий Хорошаев наблюдает за вегетационным экспериментом
