В пойме Оби. Новое оборудование отслеживает потоки парниковых газов

Ученые Томского государственного университета разрабатывают систему оценки совокупного потока СО₂ наземных и водных экосистем. На участке Кайбасово Томского карбонового полигона, созданного при поддержке Минобрнауки РФ, исследователи отрабатывают технологии измерения потоков парниковых газов с помощью нового оборудования. Итогом их работы станет получение фундаментальных знаний о цикле углерода пойменных экосистем в разные времена года.

Томский карбоновый полигон является важнейшей частью междисциплинарного проекта «Глобальные изменения Земли: климат, экология, качество жизни», реализуемого при поддержке федеральной программы «Приоритет 2030». В рамках данного проекта ученые исследуют причины и процессы трансформации климата, полигон выступает главной исследовательской площадкой.

– В настоящее время на фоне трансформации климата наблюдается увеличение поступления растворенного органического углерода в реки и эмиссии парниковых газов в атмосферу, – рассказывает руководитель проекта, директор центра коллективного пользования «Мегапрофиль» ТГУ Сергей Воробьев. – Существующая система наблюдений за этими процессами в основном ориентирована на территории водораздельных пространств. В то же время всё больший интерес проявляется к отдельным ландшафтным комплексам, отличающимся большими объемами эмиссии парниковых газов в атмосферу.

Одним из таких показательных участков является пойма Оби – одной из крупнейших рек в мире. Здесь расположена исследовательская станция ТГУ «Кайбасово», которая входит в карбоновый полигон, созданный университетом вместе с партнёрами: ИОА им. В.Е. Зуева СО РАН, ИМКЭС СО РАН, Институтом химии нефти СО РАН и СибНИИСХиТ.

Пойменная экосистема Оби отличается плодородными почвами, высокой надземной и подземной фитомассой и разнообразием флоры. Весной во время масштабного затопления водой пойма превращается в «биореактор», в котором происходит активное разложение органики с выделением больших объемов парниковых газов.

– Недоучет потоков СО₂ пойменных экосистем может приводить к ошибкам в оценке потоков углекислого газа в Западной Сибири, – поясняет старший научный сотрудник лаборатории биоразнообразия и экологии ТГУ Лариса Колесниченко. – Чтобы обеспечить точность измерений и минимизировать погрешности, ТГУ в рамках нескольких проектов закупает новое оборудование для станции «Кайбасово». Так, на средства соглашения «Реализация мероприятий и выполнение работ по дооснащению УНУ «Мегаустановка» приобретено оборудование для пульсационных измерений с газоанализатором LI-7200RS, которое позволяет четко отслеживать потоки парниковых газов, сопоставляя их со скоростью и направлением ветра.

Здесь же установлена современная метеостанция, производящая замеры в режиме реального времени и передающая их на сервер в ТГУ. Это помогает оценивать интенсивность потоков в зависимости от погоды: влажности, температуры и прочего. Наряду с этим в рамках выполнения программы Томского карбонового полигона закуплено большое количество стационарных автоматических почвенных камер отечественного производства, с помощью которых происходит регулярное измерение углекислого газа, выделяемого почвами. Почвенное «дыхание» отличается в разных ландшафтах, поэтому камеры устанавливаются на долгий срок – на болотах, естественных лугах, сенокосах, в лесах.

– Поскольку многие наши объекты находятся в труднодоступных, а в определенные времена года и вовсе непроходимых местах, были закуплены аэролодки, – рассказывает Сергей Воробьев. – Сейчас на них устанавливается оборудование, которое будет измерять концентрацию интересующих нас соединений в воде во время движения плавсредства. Для передвижных лабораторий приобретены система оценки потоков СО₂ EGM-5 (PP-Sestem); газоанализаторы Vaisala; многопараметровые датчики EXO2; переносные измерители pH/EC/TDS/DO/Temp; георадары, эхолот и другое оборудование.

После накопления данных ученые проведут сравнительный анализ и выяснят, какие ландшафты поймы обеспечивают наибольшую эмиссию климатически активных газов в разные сезоны года. Одним из практических результатов проекта государственного задания «Оценка совокупного потока СО₂ наземных и водных экосистем в условиях высокой неоднородности ландшафтов Томского карбонового полигона», в рамках которого ведутся научные работы на участке, станет создание геоинформационной системы, обобщающей данные о пулах углерода наземных и водных ландшафтов.

Помимо этого, исследования цикла углерода ТГУ расширяются за счет приобретения аналитического оборудования. Ранее были приобретены анализатор, с помощью которого ученые определяют концентрацию органического и неорганического углерода в болотных, речных и озерных водах, и спектрофлуориметр DW-F96PRO, который дает информацию о структуре органического вещества вод. При помощи нового CHNS-O анализатора EMA-502 выполняются исследования содержания углерода, азота, серы и водорода в природных средах. Недавно в одной из лабораторий были установлены ферментер и камера роста «тепло-холод-влажность-освещение», MLR-352H (PHCbi) для проведения экспериментов с микроорганизмами, водорослями и растениями.

Часть работы в рамках масштабного проекта выполняют магистранты образовательной программы «Изучение Сибири и Арктики». Это дает им возможность получить не только фундаментальные знания, но и широкий спектр профессиональных навыков, включая освоение самых современных мониторинговых технологий. В ТГУ стартовала приемная кампания, и студенты, поступившие на эту программу, получат возможность вместе с ведущими учеными ТГУ работать по проектам РНФ, «Приоритет 2030», госзаданию Минобрнауки.

Для справки: карбоновый полигон является площадкой для мониторинга круговорота углерода в трех экосистемах – это лес, болото и пойма Оби. Мониторинговая площадка в Томской области выступает значимым звеном сети из 80 карбоновых полигонов, создаваемых в России по поручению президента РФ.

На фото: камерная и пульсационная системы измерения парниковых газов, 4 камеры для мониторинга парниковых газов. Снимки предоставлены Ларисой Колесниченко, источник — ТГУ