CO2 и метан, фитомасса и почва
Учёные ЮГУ вернулись с полевых работ, которые они провели на болотном массиве Берказан-Камыш в Башкирии. Здесь заведующий лабораторией геоинформатики экосистем ЮГУ Данил Ильясов и младший научный сотрудник лаборатории Александр Каверин провели мониторинг совместно с коллегами из Уфимского института биологии УФИЦ РАН. Полевые работы включали
измерение потоков парниковых газов, изменений свойств растительного и почвенного покровов обводненного торфяника.
Взаимовыгодное сотрудничество
Для обоих научных центров это перспективное и взаимовыгодное партнёрство. В
Югорском госуниверситете сложилась превосходная
школа изучения свойств экосистемы как источников или стоков парниковых газов, а
коллеги из Уфы, в первую очередь,
геоботаники имеют очень мощную
школу изучения свойств растительного покрова.
«Специалисты ЮГУ помогают Уфимскому институту биологии с измерением парниковых газов, интерпретацией полученных данных, ретроспективным анализом данных, которые накоплены у нас в рамках нашей прошлой работы. А для нас это хороший тандем со специалистами в области геоботаники, потому что все
свойства экосистем как источников или поглотителей углерода очень тесно связаны с характеристиками растительного покрова, можно сказать, что растительность - это зеркало состояния экосистемы, отражающие тенденции происходящих в ней изменений», - отмечает Данил Викторович.
Тайга & лесостепь
В отличие от ненарушенных деятельностью человека болот
Мухрино, которое находится в
таёжной зоне,
Берказан-Камыш - это
лесостепной торфяник, который ранее подвергся
осушению. Более того, это наглядный пример возможного приложения усилий в рамках функционирования карбоновых полигонов. Торфяник, с одной стороны, поможет понять, какие мероприятия необходимо выполнить на нарушенном природном объекте, чтобы он перестал быть источником углерода и стал его стоком (накопителем). С другой стороны, данные, полученные с лесостепного болотистого массива, обогатят уже существующую базу, полученную на карбоновом полигоне «Мухрино».
«Природные закономерности могут быть интерпретированы при помощи математических моделей, при помощи карт, если речь идет о пространственной изменчивости свойств экосистем. Любые подобные подходы должны быть основаны желательно на как можно большем и разнообразном массиве полевых данных. Конечно, условия Мухрино и Берказан-Камыш очень сильно отличаются, но это именно то, что поможет нам получить более адекватный результат, особенно в критических условиях применимости моделей», - подчеркнул югорский учёный.
Берказан-Камыш, как более южное болото, поможет понять, как функционируют такие экосистемы в жарких и засушливых условиях, а также при изменении запаса фитомассы, в случае изменений растительного покрова.
«Это способ расширить диапазон входной информации, которую мы используем для интерпретации наших полевых данных. Также важным критерием является совместная отработка методики измерения потоков и составление высокодетальных карт при помощи беспилотных летательных аппаратов. Сотрудники Института биологии Уфы также используют и БПЛА для интерпретации наземных точечных данных», - добавил Данил Ильясов.
История торфяника: сохранить, нельзя уничтожить!
Торфяник Берказан-Камыш вызывает особый интерес у учёных ЮГУ не случайно. Это уникальный природный объект России. Несколько десятилетий назад болотный массив подвергся полному осушению для ведения сельского хозяйства, тогда крупный торфяник превратился в пастбище. В таком состоянии он представлял собой пожароопасный объект, ведь сухой торф - это пороховая бочка, которая может вспыхнуть в любой момент. Что и произошло в 1990-е годы, когда от крупного пожара сильно пострадали близлежащие населённые пункты. Такая ситуация актуальна и в других регионах, в том числе в Ханты-Мансийском автономном округе, Тюменской области, где нарушенные природные объекты являются дополнительными источниками пожарной опасности. Изучение осушенных торфяников поможет адаптироваться и предупредить пожароопасные ситуации, возникающие в результате экстремальных природных условий.
«Поэтому очень важно сохранять такие торфяники, предотвращать их возгорание и стараться ограничивать там пастьбу скота, потому что это две основные причины, которые вызывают нарушение их гидрологического режима, неправильное функционирование и увеличивающуюся эмиссию (выбросы) потоков парниковых газов», - рассказал заведующий лабораторией геоинформатики экосистем ЮГУ.
Шесть лет назад на торфянике провели мелиорационные мероприятия. После обводнения пожары не возникали, и пожарная опасность в целом очень сильно уменьшилась. При этом учёные ЮГУ проводили исследование экосистемы как до обводнения, так и продолжают его сейчас.
«В 2015-16 годах до того, как было выполнено обводнение, мы оценили потоки парниковых газов, изучили свойства растительного и почвенного покрова. Сделали это на территории практически всего торфяника. Мы посетили разные его участки и заложили пробные площади, относительно равномерно распределённые по его территории, и рассчитали нулевую, иными словами базовую линию его состояния на момент, предшествующий обводнению», - подчеркивает Данил Ильясов.
Более того, учёный ЮГУ начал изучать этот природный объект ещё будучи сотрудником Института лесоведения РАН, когда участвовал в проекте по отслеживанию изменений потоков парниковых газов и уровня почвенно-грунтовых вод и свойств почвы и растительного покрова обводняемого торфяника в рамках проекта ПРООН/ГЭФ (глобальный экологический фонд). Это программа развития ООН, которая была направлена на восстановление торфяников лесостепной зоны европейской части России.
Когда была построена дамба, которая задерживает и помогает регулировать уровень воды на территории торфяника, исследователи ЮГУ продолжили мониторинг, но он заиграл новыми красками. Потоки парниковых газов - диоксида углерода и метана - очень сильно зависят от уровня стояния воды: чем вода выше, тем меньше выбрасывается диоксида углерода, но при этом может до некоторой степени возрастать эмиссия метана.
«При правильно подобранном режиме регулирования уровня воды можно добиться результата, при котором и
эмиссия диоксида углерода достаточно
сократилась, и
эмиссия метана не сильно возросла», - добавляет Данил Викторович.
После обводнения на болотном массиве начала распространяться характерная для него в естественном состоянии влаголюбивая растительность – тростник, рогоз, камыш, различные виды осок. «И это в принципе тоже очень хороший признак восстановления растительного покрова болота, с одной стороны, а с другой - накопления растительной фитомассы, которая, по сути, в будущем станет запасенным в болоте углеродом», - отмечает исследователь.
Сейчас учёные продолжают накапливать данные об изменении потоков парников газов, растительного покрова и влажности почвы в процессе обводнения. Это три основных критерия, которые отражают характеристики углеродного баланса этого торфяника. Исследователи подчёркивают, что такой большой природный объект меняется очень медленно: «В 2017 году всё просто затопило водой и было непонятно, какой будет следующий сукцессионный шаг для этого болота (
сукцессия - это процесс смены разных экосистем по мере изменения условий). На второй год мы увидели, что открытые водные поверхности постепенно зарастают тростником, на третий год даже наиболее сухие ранее участки стали более увлажнёнными».
«Пока мы продолжаем этот мониторинг, видим, что он еще не пришел в новое стабильное состояние и изменения все еще продолжаются. То есть все возможные положительные эффекты от обводнения еще не достигнуты. Хотя прошло уже около шести лет, торфяник по-прежнему продолжает накапливать влаголюбивую растительность, которая характеризуется стоком углерода и его запасанием в тканях растений. Это значит, что торфяник продолжает возвращаться в естественное состояние», - отмечают исследователи.
Важнейшие федеральные проекты
Проводимое исследование ложится в канву двух крупных федеральных проектов –
«Карбоновые полигоны» и
ВИП ГЗ (важнейший инновационный проект государственного значения), участником которых является
Югорский государственный университет.
Оба федеральных проекта направлены на изучение
углеродного баланса различных экосистем на территории России и оценки их возможной
секвестрационной (поглотительной) способности, то есть оценки этих экосистем как поглотителей парниковых газов. Берказан-Камыш и прилежащие степные территории будут включены в объекты исследования программы «Карбоновые полигоны», куда входит и «Мухрино».
«В будущем торфяник Берказан-Камыш также может стать участником программы ВИП ГЗ. И там будет установлен долговременный мониторинг потоков парниковых газов при помощи вышек Eddy-сovariance, которые уже установлены в Югре. Я думаю, в рамках этой работы мы также продолжим свой обмен опытом», - отметил заведующий лабораторией геоинформатики экосистем ЮГУ Данил Ильясов.
