Уникальный опыт проводят ученые-биологи Тульского государственного университета на территории Государственного музея-заповедника «Куликово поле». Используя биологические и химические препараты, исследователи хотят выяснить, могут ли растительные сообщества агростепей Куликова поля более эффективно связывать диоксид углерода — CO2.
Карбоновый след, парниковый эффект
Часто ученые, по аналогии с английским вариантом, диоксид углерода называют карбоном — ведь молекула диоксида углерода содержит атом углерода. Диоксид углерода вместе с метаном выделяется при расчистке земель, производстве и потреблении продуктов питания, промышленных товаров, древесины, строительстве дорог, зданий, транспорта, и способствует разогреву нижних слоев атмосферы, т.е. нарастанию парникового эффекта.
С момента промышленной революции температура у поверхности Земли выросла на 1,1°C, и каждые следующие четыре десятилетия, начиная с 1850 года были теплее, чем любое предыдущее десятилетие.
Повышение температуры воздуха, в свою очередь, приводит к изменению климата. Научное сообщество серьезно озабочено тем, как уменьшить карбоновый след в атмосфере, уменьшить нарастание парникового эффекта и препятствовать изменениям погоды.
Расти, цвести, депонировать углерод
«На территории Куликова поля вот уже почти 20 лет проводится эксперимент по восстановлению естественной степной растительности. На значительных площадях сформированы, так называемые, агростепи. Как любая экосистема, агростепи участвуют в накоплении или, выражаясь научным языком, депонировании углерода. Как это происходит? Растение в процессе фотосинтеза „забирает“ углекислый газ из атмосферы и при помощи воды, хлорофилла и солнечного света создает органическое вещество», — рассказывает один из организаторов эксперимента Елена Волкова, заведующая кафедрой биологии ТулГу, доктор биологических наук.
Упомянутое органическое вещество, где уже в связанном виде находится углерод, запасается в биомассе растений. Отмирая, организм любого растения разлагается бактериями и грибами. После этого органическое вещество растений «переходит» в почву, образуя гумус. Углерод в гумусе почвы находится в связанном или депонированном состоянии и может храниться очень долго. И такой углерод уже не способствует нарастанию парникового эффекта.
Цель эксперимента на Куликовом поле — выявить методы и подходы, которые помогут агростепям более активно участвовать в связывании углерода, уменьшая тем самым его «след» в атмосфере.
Давить на массу
Один из способов, который поможет растениям активнее забирать и накапливать CO2 — увеличение их биомассы. Чтобы этого добиться, на Куликовом поле начали испытание несколько биологических и химических препаратов.
«Мы поставили 6 вариантов опыта на агростепях, созданных в 2010 году. На поле заложили квадраты площадью по 100 кв м и растения на них опрыскали препаратами, полученными из Института биохимии и физиологии микроорганизмов имени Г. К. Скрябина. 4 препарата были биологическими, которые созданы на основе бактерий рода Pseudomonas и Rhodococcus. Они должны повышать устойчивость растений к окружающим негативным факторам и способствовать накоплению биомассы. Также использовали два химических препарата «Стимунол» и «Лигрогумат.» — описывает опыт Елена Волкова.
Опыт в заповеднике был заложен 20 мая. В середине лета ученые начнут оценку результатов и попытаются выяснить, какой из препаратов более эффективно влияет на продуктивность растений агростепей.
Первым исследователи измерят содержание фотосинтетических пигментов, которые участвуют в формировании органического вещества. Увеличение их содержания будет первым признаком того, что препараты сработали. Эффект может быть неравномерным — на одних растениях в большей степени выраженным, на других — в меньшей степени.
Также ученым предстоит сделать укосы участков и определить запасы сухих трав — так производится оценка накопленной растениями биомассы (а в ней — связанный углерод!).
Сверхзадача и сверхподарок к предстоящему юбилею
«Сверхзадача нашего эксперимента — найти действующие способы, которые снизят снизить содержание углерода в атмосфере. Сегодня, очевидно, добиться этого какими-то техническими или химическими методами нельзя, только с использованием естественных природных экосистем. Только они могут стать стоком, депозитарием карбона, удерживать его в своей биомассе, гумусе, торфе. Это могут делать разные природные экосистемы — не только степи или агростепи, но и леса и болота. Наша задача оценить, какие природные системы с этим лучше справляются, как их можно поддержать, чтобы они эффективнее функционировали для того, чтобы снизить парниковый эффект», — рассказывает Елена Волкова о цели эксперимента.
Опыт уже стал частью комплекса мероприятий, которые проводятся в Государственном музее-заповеднике «Куликово поле» в рамках подготовки к празднованию 650-летия Куликовоской битвы.
«Сезон исследований для нас начался успешно, и, как видите, они будут не только археологическими. Новое направление для нас — создание центров мониторинга состояния природных экосистем. Это поможет нам прогнозировать работы в рамках программы восстановления природной среды, даст интересную информацию в целом всему научному сообществу. На Куликово поле возлагается важная миссия в рамках подготовки к юбилею битвы в 2030 году. Мы продолжаем не только развивать инфраструктуру — например, завершается работа по созданию фондохранилища в Епифани. Также ведется обширная издательская деятельность. И очень важна поддержка вот таких серьезных фундаментальных исследований», — подчеркивает важность эксперимента Владимир Гриценко, генеральный директор Государственного музея-заповедника «Куликово поле».
