Увидеть «летописи» игарской природы

В марте Игарскую геокриологическую лабораторию посетили научные сотрудники Института леса имени В. Н. Сукачёва и МГУ имени Ломоносова. Группа ученых из Красноярска и Москвы не первый год проводит исследования, связанные с изменением климата в настоящем и в прошлом.

Анатолий Станиславович Прокушкин, заведующий лабораторией биогеохимических циклов лесных экосистем Института леса имени В. Н. Сукачёва: «Мы работаем в Игарке примерно с 2014 года. Установили систему, которая измеряет обменные потоки парниковых газов между экосистемой и атмосферой. В РФ есть такая очень популярная система карбоновых полигонов – это сеть, которая как раз направлена на получение данных, например, сколько экосистема России поглощает парниковых газов из атмосферы и обменивается с ней. Мы пока в сеть не входим, в Красноярском крае у нас есть таких пять точек, одна из них находится в трех километрах от Игарки вниз по течению Енисея, там протекает ручей. На нем, на плоском торфянике, поставили измерительную систему, которая работает с мая по октябрь. В течение этого периода измеряется, сколько климатически активных газов – углекислого газа и метана – поглощается и выделяется на территории. Метан выделяется в результате разложения органики, диоксид углерода поглощается процессом фотосинтеза и выделяется процессом дыхания».

Карбоновый полигон в Игарке представляет собой шестиметровую вышку, на которой размещено метеорологическое оборудование газоанализаторы, определяющие концентрацию и потоки парниковых газов.

Как отметил Анатолий Станиславович, вечная мерзлота сейчас теплеет, деградирует. Поэтому нужно знать, в каком объеме происходит обмен парниковыми газами в этих условиях. Для чего?

Анатолий Станиславович Прокушкин: «Многие слышали про глобальное потепление и знают, из-за чего оно возникает. Выделяются парниковые газы – диоксид углерода и метан. Их концентрация в атмосфере растет, и нам нужно знать, как отвечают вечномерзлотные экосистемы на потепление. Сейчас этот почвенный углерод находится в мерзлом состоянии, соответственно, микробы там не функционируют. Как только мерзлота деградирует, парниковые газы начинают распространяться в больших количествах. Также мы следим за химическим составом поверхностных вод. Сотрудники лаборатории регулярно собирают пробы в Енисее и в реке Гравийка. Берем образцы, измеряем биохимический состав».

В Красноярском крае функционирует своя самодостаточная сеть карбоновых полигонов: 1 точка в Игарке, 1 точка в Туре, 3 точки в Зотино.

На территории Игарки реализуется еще один проект, поддержанный Российским научным фондом, он связан именно с мерзлыми торфяниками.

Анатолий Станиславович Прокушкин: «Мы бурим, а коллеги проводят анализ, чтобы восстановить, какой был ботанический состав в прошлом. Например, в районе Гравийки процесс торфообразования начался больше 6000 лет назад. По ботаническому составу можно определить, как за этот период здесь изменялись климатические условия. Ботанический состав торфа – это пыльца, которая накапливается, угли в слоях торфа, по которым возможно восстановить пожарный режим на этой территории. В некотором смысле, это реконструкция климата на территории примерно за период позднего голоцена».

Специалисты из Института леса имени В. Н. Сукачёва изучают текущий климат, погодные условия каждого года, а ученые МГУ – что было в прошлом.

Если климат потихонечку меняется, соответственно, меняется и растительный покров, происходит деградация вечной мерзлоты, это взаимосвязанные вещи. Исходя из прошлого, сотрудники могут делать прогнозы на будущее. Им нужно знать, как определенный тип растительности влияет на потепление. Есть страшные, но маловероятные прогнозы. Экосистемы могут стать колоссальным источником и углекислого газа, и метана при потеплении, потому что сейчас огромные запасы углерода сосредоточены, например, в мерзлых торфяниках. Как только увеличится температура, мерзлота перейдет в талое состояние, и начнут «работать» микробы, которые будут выделять СО2. Поскольку у нас концентрация угле- кислого газа и метана и так растет, то таяние торфяников может являться дополнительным источником парниковых газов в атмосферу.

Анатолий Станиславович Прокушкин: «Сейчас порядка 550 гигатонн СО2 находится в атмосфере. В мерзлотных почвах накоплено 1600 гигатонн – в три раза больше, чем в атмосфере. При положительных температурах, микробиологическом разложении, часть углерода может поступить в атмосферу. Содержание газа может увеличиться более чем в два раза, но такое вряд ли произойдет, природа не такая глупая. Так или иначе, есть обратные связи. Торфяники они же есть на юге. Именно болота являются долговременным «депо» углерода. Из-за обводнения торф все равно накапливается, он не будет разлагаться. Здесь торф сейчас «мерзнет», а если растает этот лед, там будет воды много, соответственно, разложение все равно не произойдет. Но вот почва под лесами немножко другая».

Самый простой способ избежать таяния торфяников – охранять, чтобы они не подвергались пожарам, а люди не нарушали баланс.

Елена Юрьевна Новенко, ведущий сотрудник кафедры физической географии и ландшафтоведения МГУ им. Ломоносова, доктор географических наук: «В Игарке мы проводим исследования в рамках большого проекта, финансируемого Российским научным фондом, он посвящен изучению истории растительности и климата за последние 11 000 лет, и как природные архивы мы используем торфяники, занимаемся бурением болота, собираем образцы. В торфе накапливается очень много информации о живых организмах в прошлом, потому что в торфе бескислородная среда и не разлагаются остатки растений, животных, пыльца, частицы угля, древесины и даже археологические артефакты. Мы проводим исследования на пяти ключевых участках: плато Путорана, Эвенкия, Ванавара, Туруханск и Игарка – главный ключевой участок. Работаем здесь уже три года и изучили уже третий объект. Как выглядит работа: мы выбираем объект – наиболее подходящее для наших исследований болото, проводим бурение торфяника, отбираем торфяные керны, режем их на образцы, после этого их можно датировать радиоуглеродным методом, то есть, узнать возраст их образования. Если мы знаем возраст образцов, и извлекаем из них пыльцу, остатки растений, животных и уголь, то можем создать реконструкцию условий прошлого, то есть представить себе ландшафт и климат того времени, когда торф накапливался. После определения нескольких этапов изменений растительности и климата, которые можем реконструировать, мы в конечном итоге можем восстановить последовательность событий, так же как историки изучают летописи. Например, в определённый период истории были войны, потом крестовые походы, далее, наоборот, развивалась торговля, потом пришли кочевники. Так же и здесь – сначала был ледниковый период и в окрестностях Игарки существовали тундры, затем стало теплее, начали расти леса. Около 6000 лет назад здесь было очень тепло, и растительность по своему облику была близка к средней и даже южной тайге. В настоящее время район Игарки расположен в северной тайге. В то время в лесах много пихты. Условия для роста леса были благоприятные. Затем стало холоднее, и леса постепенно стали изреживаться приобретать современный облик».

Также ученые из МГУ изучают историю пожаров: выявляют периоды, когда они происходили часто, а когда редко. Уже выяснили, что пожары часто случались примерно 1000, 3500, 6000 лет назад. Специалисты из МГУ используют для исследования несколько объектов не просто так. Елена Юрьевна Новенко: «В одной точке природная летопись может быть неполная, последовательность не получится воссоздать правильно. Могут быть локальные особенности болота, которые замаскируют климатический сигнал. Поэтому изучаются несколько участков, их данные сопоставляются, и получается некая общая картина. Для чего это нужно? Почему мы так это изучаем? Потому что исследования эволюции природной среды — это фундаментальная проблема, и изучение истории природы так же важно, как изучение истории общества. Знать «Как ныне сбирается вещий Олег отмстить неразумным хозарам» так же важно, как знать историю развития флоры. Кроме того, сейчас меняется климат, и изменения достаточно быстрые, масштабные. В прошлом известны такие периоды, когда климат был теплее. Поэтому важно рассмотреть реакцию ландшафтных компонентов, реакцию природы при потеплении или похолодании, оценить как быстро идет перестройка растительного покрова . Для прогноза изменения природной среды в условиях меняющегося климата очень важно знать информацию о палеогеографии и палеоэкологии региона – то, чем мы занимаемся».

Мы не знаем, что будет, но есть различные сценарии потепления климата в ближайшие 100 лет. Прогнозом занимаются специалисты в области моделирования, и ученые-палеогеографы могут под каждый сценарий подобрать аналог из прошлого: как это будет, как может развиваться, как быстро начнутся изменения, как быстро это может произойти?

В прошлом все изменения происходили благодаря природе, а сейчас на климат очень сильно влияет человек.

Елена Юрьевна Новенко, ведущий сотрудник кафедры физической географии и ландшафтоведения МГУ им. Ломоносова, доктор географических наук: «Когда мы работали в Европейской части России, у нас была большая тема – это влияние деятельности человека на природу, которое часто не позволяет отделить природные процессы от тех, что обусловлены человеком. В Сибири влияние антропогенного фактора минимальное. Поэтому так интересно проводить здесь исследования, здесь можно выявить природный сигнал. В этом важность Игарки и вообще Сибири, потому что мы видим именно природные процессы».

Приезжающим для проведения исследований ученым колоссальную помощь оказывают сотрудники Игарской геокриологической лаборатории, которая относится к Институту мерзлотоведения имени П. И. Мельникова. Их консультации высоко ценятся среди научных сотрудников.

Сергей Иванович Сериков, заведующий Игарской геокриологической лабораторией: «Наше учреждение всегда старается найти контакт, общие интересы с научными организациями, которые приезжают сюда со своими задачами. Сложные вопросы, связанные, например, с реконструкцией ботанического состава, требуют понимания множества направлений, в том числе мерзлотных. Поэтому коллеги, приехавшие из МГУ им. Ломоносова, Института леса имени В. Н. Сукачёва, прекрасно владеют своей научной базой, а мы помогаем в рамках своей компетенции, происходит обмен знаниями. Среда, компоненты среды имеют множество физических, химических и других параметров, особенностей, и если за этим нужно проследить, мы, работающие здесь, организовываем мониторинговые исследования, проводим отбор воды, образцов в течение продолжительного периода, потому что приезжие коллеги находятся в Игарке от недели до месяца, а картина становится более ясной только при долгих наблюдениях. Сопоставляем их данные с нашими, чтобы сделать сравнительный анализ, увидеть корреляционные связи, проводим совместную работу, которая дает хороший и интересный результат».

Сергей Иванович часто ученикам и студентам на лекциях повторяет, что наука о мерзлотоведении находится на стыке многих направлений – работают не просто географы, а еще математики, физики, химики, ботаники, гидрогеологи, геологи. Изучая те или иные процессы, невозможно одному человеку владеть знаниями во всех отраслях. Каждый сотрудник – специалист в своей дисциплине и применяет свои знания.

Сергей Иванович Сериков: «Приезжают сотрудники нашего института, кто-то занимается наледями, кто-то – буграми пучения, заболачиваниями, торфяниками, изучают воздух. Очень много ресурсов отдано на исследование климатических изменений – не просто следим за погодой, а проводим глубокий анализ. Сейчас мы ищем научных сотрудников, поэтому хочется пожелать, чтобы подрастающее поколение посещало нашу лабораторию. Здесь мы расскажем, насколько увлекательна работа научного сотрудника. Может быть, кто-то сильно заинтересуется этим и захочет стать геокриологом или мерзлотоведом. У нас есть все возможности помогать в обучении. В Институте мерзлотоведения имени П. И. Мельникова есть аспирантура, куда может поступить выпускник по той или иной специальности. Если выпускник школы заинтересовался нашим направлением, тем более, если в его портфолио есть работы, связанные с нашей деятельностью, то мы окажем помощь при поступлении в университет или институт. Директор института или научный сотрудник лаборатории может написать прошение для поступления человека в учебное заведения, потому что он нам интересен».

Кропотливая работа ученых любой сферы дает результат, который рано или поздно может найти практическое применение. Может быть, на сегодняшний день какие-либо вещи трудно воплотить в силу экономических или естественных проблем, но прогресс не стоит на месте, и самые смелые выводы наших умов имеют шанс претвориться в жизнь. Одной из наиболее значительных задач образования является поддержание молодежи к познанию мира, тяги к изучению неизведанного. Работа ученого представляется монотонной, скрупулезной, поэтому помимо умственных способностей, способностей к разным методам анализа и исследования, человек должен иметь богатую фантазию и быть максимально увлеченным такой работой.

Е. ХАМИДУЛИН.
Март 2022 года.