Яков Кузяков: Почвы играют ключевую роль в депонировании углерода

Успешно завершилась экспедиция междисциплинарной Лаборатории почвоведения и изотопной биогеохимии, поддержанная средствами мегагранта Правительства Тюменской области «TerrArctic» в Ямало-Ненецком автономном округе. Мы поговорили с профессором Яковом Кузяковым, руководителем проекта «TerrArctic», о промежуточных результатах работы по проекту и о глобальных вызовах, стоящих перед наукой: о запросе на декарбонизацию и уменьшении концентрации парниковых газов в атмосфере.

сен
1
Яков Кузяков: Почвы играют ключевую роль в депонировании углерода
Яков Кузяков: Почвы играют ключевую роль в депонировании углерода

– Давайте начнем с определений основных понятий. Что такое декарбонизация и чем опасны парниковые газы?

­­– Наверное, лучше начать с того, чем опасны парниковые газы. К основным парниковым газам относят углекислый газ (СO2), закись азота (N2O) и метан (СН4), а также водяной пар. При накоплении парниковых газов в атмосфере они действуют как парник, то есть, пропускают коротковолновое излучение, которое отражается от поверхности Земли уже как длинноволновое излучение и нагревает атмосферу. Таким образом, чем выше будет содержание парниковых газов в атмосфере, тем сильней будет нагреваться поверхность Земли, просто потому, что они действуют как стекло или полиэтиленовая пленка в парнике – не пропускают тепловое излучение.

Что такое декарбонизация.  Практически вся индустрия человечества сейчас основана на ископаемом топливе, сохранившемся в качестве органических остатков, которые накопились 200-300 миллионов лет тому назад в виде нефти, газа и угля. И вся индустрия пользуется именно этой накопленной энергией органического углерода - "карбона". При сжигании этих органических остатков, конечно, выделяется углекислый газ как один из двух основных продуктов. Другой продукт – это вода, или водяной пар. И чем больше мы пользуемся углеродными источниками, тем, соответственно, больше в атмосфере накапливается углекислого газа и тем тяжелее его из атмосферы изымать.

Декарбонизация – это переход на другие источники энергии, которые не связаны с накопленными запасами органических веществ. Переход этот возможен за счет солнечной, ветровой и других видов энергии.

В настоящее время в ТюмГУ реализуются масштабные проекты, связанные с решением проблемы декарбонизации и контролем парниковых газов.

Проект «TerrArctic», 2020-2024 гг., поддержан мегагрантом Правительства Тюменской области и выполняется по программе деятельности Западно-Сибирского межрегионального НОЦ. Он направлен на изучение возможностей восстановления почв и арктических экосистем в целом, испытывающих две основные проблемы – это перевыпас оленей и пожары. Из-за перевыпаса разрушается поверхностный покров почв, в частности, ягель. Пожары идут и по всему миру, и по всей России, но в тундре они особенно опасны, потому что скорость восстановления любых экосистем в тундре очень медленная. Я руковожу этим проектом, в ТюмГУ координацию деятельности осуществляет директор Научно-исследовательского института экологии и рационального использования природных ресурсов ТюмГУ Андрей Соромотин.Yakov_2020_SAM_7079_Cut.JPG

Второй проект – «CarboRus», 2021-2023 гг., на реализацию которого получен федеральный грант по Постановлению № 220 Правительства Российской Федерации, предусматривает создание в ТюмГУ Центра изотопной биогеохимии и направлен на восстановление деградированных земель в результате их «забрасывания», которое происходило и отчасти до сих пор происходит на значительных сельскохозяйственных площадях в стране. Почвы играют ключевую роль в депонировании углерода. Интенсивное сельское хозяйство, или, скорее, не совсем правильное сельское хозяйство ведет к деградации почв. После того, как почвы использованы и заброшены, они до естественного состояния восстанавливаются медленно. Но восстанавливаются. И наша цель – посмотреть, с какой скоростью и как они восстанавливаются, как это можно использовать, как сохранить восстановленные почвы при новом сельскохозяйственном использовании. Работа по проекту “CarboRus” в настоящее время начинается. Я – руководитель проекта, координатор – зав. лабораторией седиментологии и эволюции палеобиосферыX-BIO Павел Смирнов

О карбоновых полигонах расскажу чуть позже.

– В каких районах проходила экспедиции?

– По проекту TerrArctic экспедиция работала между Новым Уренгоем, Тазовским и Надымом. Отбирали образцы почвы, чтобы узнать, как они изменились после пожаров, которые прошли от трёх до пятнадцати лет назад. Другая часть научного коллектива ездила и на более дальний Север собирать там почвы на местах, где был отмечен перевыпас оленьих стад.

– Есть какие-то выводы по экспедиции?

– Выводы подтверждают ранее сделанные заключения коллег из Тюмени – Андрея Соромотина и других, – что после пожаров происходит очень быстрое оттаивание вечной мерзлоты. Сгоревшие мох и покров ягеля, других лишайников, не действуют более как изолятор, и на таких участках температура летом очень быстро проникает в глубину почвы, начинает таять вечная мерзлота, что приводит к целому ряду негативных последствий. Это единственный пока результат. В научной среде не очень-то принято говорить о результатах через два-три месяца после экспедиции. Результаты будут через год – самое раннее.

– Вы там взаимодействовали с нашими магистрантами…

– Да. Мы там провели три недели, магистранты из ТюмГУ с нами были десять дней, приобретали ценные навыки полевой исследовательской работы. За несколько лет выполнения проектов мы планируем сформировать молодой, нацеленный на перспективу исследовательский коллектив. Надеюсь, что многие магистранты выберут научную карьеру, пойдут в аспирантуру. Для аспирантов наши проекты предусматривают особые условия, в том числе заработную плату и возможность прохождения стажировок в российских и зарубежных научных центрах, в том числе в моей научной лаборатории в Гёттингенском университете.

– Какая перспектива у арктических исследований?

– Мы должны проанализировать степень деградации различных арктических экосистем и скорость восстановления растительности, различных параметров в почве: кислотности, содержания органического углерода, доступности органического углерода для микробной активности, выделение углекислого газа, и так далее. Разные процессы происходят с разной скоростью, и мы будем смотреть, с какой скоростью идёт процесс восстановления. После этого будем пытаться перенести единичные исследования на большие площади и, по возможности, также давать рекомендации, как быстрее восстанавливать окружающую среду после пожаров; есть ли какие-то возможности для восстановления нарушенных площадей после интенсивного перевыпаса оленей; и с какого состояния, какими методами проводить восстановление экосистем.

– В науке есть уже разработанные методы восстановления?

– В науке чего только нет. Всегда вопрос в том, как научные результаты реализуются на практике. Это вопрос не только и не столько научный. Если мы даем какие-то рекомендации, то это совсем не значит, что им кто-то будет следовать. И это – серьёзная проблема, связанная как с экономическими и финансовыми вложениями, так и руководством на местах.

– Значит, нужно пропагандировать и бить в набат…

– Это точно. И я думаю, что этот как раз одна из ваших целей как журналистов и пропагандистов. Так что бейте во все колокола.

– Хотелось бы ещё немного услышать о декарбонизации. Переход на альтернативные методы добычи энергии спасет экологическую ситуацию. Но и там есть свои подводные камни. В этом году в Техасе замерзли ветряные мельницы. Вертолеты разбрызгивали специальную жидкость на лопасти ветряков. «Техас замерз, а отогревать ветряные мельницы пришлось такими способами, которые далеки от охраны окружающей среды», – прокомментировал ситуацию президент РФ Владимир Путин. И в разговоре с Министром науки и высшего образования Валерием Фальковым попросил, чтобы, разрабатывая переход на альтернативные энергии, ученые в России учитывали вот такие негативные экологические последствия.

– Ветряные мельницы – один из очень серьёзных хороших методов добычи энергии, которая как раз и является одним из пунктов декарбонизации. В Германии более 30 процентов таких альтернативных методов получения энергии, что очень много. Лет 10-15 назад это было 5-7 процентов. Так что переход на возобновляемые источники энергии очень быстро увеличивается, и цель, конечно, перейти на эти методы. Мельницы могут быть подвержены проблемам, как и любой технический прибор. Но в любом случае эти проблемы значительно меньше, чем разлив нефти в водоемах на почвы и других частях экосистем. на участках её добычи и транспортировки. То есть, переход на эти альтернативные источники, даже если происходят какие-то катаклизмы, лучше. Как правило, эти источники более дорогие. Но это только потому, что мы не учитываем последствия использования карбоновых источников. Если будем учитывать экономически последствия использования ископаемого топлива, то, безусловно, альтернативные источники будут более эффективны. Конечно, эффективность атомных электростанций значительно выше.

– Ну и надо учитывать климатические пояса. На юге Тюменской области, например, нет таких ветров, чтобы устанавливать мельницы.

– Да, но у вас есть водные потоки! Гидроэлектростанции – это возможный вариант. Только они не должны быть глобальными, огромными. Огромные гидроэлектростанции приводят к затоплению огромных территорий. Небольшие станции могли бы быть размещены на средних, небольших реках, и по количеству их должно быть больше.

A_Notebook-Work.jpg– Расскажите таки немного о карбоновых полигонах…

– Я могу сказать только общие вещи о полигонах, поскольку я участвовал в научном планировании и запуске первого полигона, который был создан в Калужской области около деревни Александровка. На пилотных полигонах, которые планируют сделать сейчас (идет этап закупки оборудования и создания инфраструктуры), пока ещё реальные исследования не начались. Я считаю, что эти полигоны – хорошая новая возможность для университетов и для научных учреждений проводить исследования на экосистемном уровне. То есть, связать разные части экосистем, где исследуются потоки углерода, в одно единое целое. Исследовать разные стороны проблемы могут коллеги, занимающиеся растительностью, а также атмосферой и потоками в атмосфере, потоками в почве, частично связанными с гидрологией. То есть, полигоны – это очень хорошая лаборатория «под открытым небом» как для научной работы, так и, конечно, для обучения студентов современным методам инструментальных исследований.

Что касается основной цели углеродных полигонов – оценить концентрацию углерода – конечно, это тоже будет существенным вкладом в научный багаж. Для оценки секвестрации углерода есть много и других возможностей, не только карбоновые полигоны, но и полигон – одно из возможных дополнений.

– Судя по всему, полигоны созданы для отслеживания изменений, связанных с климатом. И что произойдет в худшем случае с климатом планеты?

– Климат меняется в последние 100-150 лет, очень сильно начал меняться в последние несколько десятилетий. И как бы мы ни старались, это не вопрос, который можно решить за пять или 10 лет. Даже если все страны приложат все усилия по части уменьшения выделения в атмосферу углекислого газа и других парниковых газов, то увеличение этих выбросов все равно будет продолжаться в ближайшие лет 20-30. Это в лучшем случае. Но это не значит, что на тот момент остановится изменение климата – оно будет происходить и дальше. Но сейчас, конечно, уже нужно думать о том, что будет через 30-50 лет, если не задуматься, то будет хуже.   

– Вы приедете на открытие карбонового полигона ТюмГУ 30-31 августа?

– Я получил приглашение от руководства ТюмГУ. Цель – не приехать в гости, а инициировать совместные исследования на полигоне. Нужна группа людей, которая будет этим заниматься. Эти вопросы сейчас решаем. Планирую принять участие в открытии карбонового полигона и представить своё видение возможных направлений и результатов деятельности сети карбоновых полигонов, разворачиваемых в Российской Федерации.

Справка

Яков Кузяков – заведующий кафедр почвоведения умеренных зон и агропочвоведения Гёттингенского университета, Германия. Работал в университетах Москвы, Германии, Великобритании, Китая, США. Занимается изучением потоков углерода, азота, фосфора, отчасти серы в системах «почва - растения», «почва - микроорганизмы»; деградацией и восстановлением почв в различных условиях климата и землепользования; состоянием почв в условиях глобальных изменений.

По данным InCites ТюмГУ в 2021 году занимает 2-е место в России и 79-е место в мире в предметной области «Почвоведение» по числу публикаций, преимущественно по биологии почв и биогеохимии почв. Исследователи ТюмГУ выполняют совместные проекты с почвоведами и биологами почв из 50 научных центров России и зарубежных стран: Германии, Дании, Израиля, Норвегии и США. 

В Институте X-BIO ТюмГУ открыта аспирантура по профилю «Почвоведение».

Источник:

Управление стратегических коммуникаций ТюмГУ

 


 

Меню