Наука о лесе: итоги минувшего года и планы на 2020!

Доктор биологических наук, главный научный сотрудник Центра по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН Дмитрий Геннадьевич Замолодчиков рассказал «Научной России» о ярких научных событиях 2019 года в области исследовательской деятельности ЦЭПЛ РАН. А также о планах на будущий год и о том, каким будет 2020 год для леса в условиях глобального потепления.

«В своей научной деятельности в рамках ЦЭПЛ РАН я бы выделил три таких события за минувший год.  Первое из них – выход первой публикации по проекту, в который наша группа вошла в прошлом году. Это восстановление популяции туранского тигра в долине реки Или на юго-востоке Казахстана.

Всемирный фонд дикой природы (Настоящий материал (информация) произведен, распространен и (или) направлен иностранным агентом Всемирным фондом дикой природы (WWF) либо касается деятельности иностранного агента Всемирного фонда дикой природы (WWF)) – известная международная организация. Значительна роль WWF в сохранении популяций крупных кошачьих в Приморье. Кроме того, фонд ведет активное восстановление видов там, где они исчезли. Например, на Кавказе речь идет о леопардах.

Туранский тигр жил на территории современного Казахстана и вымер еще к середине XX века. Основная причина вымирания – преобразования ландшафтов в этой области. Раньше в долине реки Или на несколько сотен тысяч гектар росли пойменные леса. На сегодняшний день их осталось 15%. Это территория безлесная или малолесная. Если говорить о восстановлении тигра, то животное как раз обитает в лесу. У него и окраска маскирующая с расчетом на жизнь в лесу. Для возобновления популяции, требуется восстановить лес. 

Но, кроме того, лес приносит комплекс экосистемных услуг. Среди них поддержание гидрологического режима реки Или. Это обеспечение более полноводного и равномерного стока, что важно в условиях аридизации территорий под воздействием изменения климата. Но еще учитывается и углерод. Если восстанавливаются леса, то запасается дополнительное количество углерода. Перед нашей группой стояла задача подсчета количества углерода, которое возможно получить при различных режимах восстановления лесных насаждений. 

От постановки задачи до проведения расчётов и до выхода публикации прошло определенное время. В декабре в российском журнале «Теоретическая и прикладная экология» вышла наша первая статья по проекту, чему я очень рад.

Этот проект очень интересен. Но намечены определенные проблемы. Проект требует масштабного финансирования, поскольку лесовосстановительная деятельность пройдет на площади 200 тысяч гектар. Финансирование планируется получить из Зеленого климатического фонда. Это имеет отношение к Парижскому соглашению. Пока этот проект - одна из теоретических возможностей.

С другой стороны, мы теперь меньше завидуем западным ученым, получая информацию о проработке проекта по лесовосстановлению в Сахаре. У проекта несколько целей: углерод и формирование более мягкого климата. Еще лес при достижении определенной площади способен сам себя поддерживать. А для включения процессов саморегуляции леса, необходимо создавать массивные насаждения площадью не менее 20 тысяч гектар.

Второй проект 2019 года связан с ренессансом моей арктической деятельности. Если рассматривать путь в науке, то в 90-е годы я в большей степени работал в тундрах, чем в лесу. С середины нулевых ситуация изменилась. Последний раз я побывал в тундре в 2016 году на Чукотке. В этом году вернулся в настоящие арктические тундры на север Ямала и стал участником проекта по восстановлению тундровых экосистем.

На Ямале идет добыча полезных ископаемых — в первую очередь, природного газа. Среди добывающих предприятий Ямал СПГ – организация по производству сжиженного газа. Любая строительная, транспортная, индустриальная активность в тундре приводит к нарушению растительного покрова. Вездеход прошел один раз, а путика зарастет в течение десятков лет.  Если вездеход проходит несколько раз, то начинаются термоэрозионные процессы. Происходит мощная деградация мерзлоты под путиком. Земля протаивает и просаживается. Если процессы на склоне, идет размыв. Очевидно, что добыча природных ресурсов в тундрах приводит к нарушениям. Глубина оттаивания в этих областях резко увеличивается. Уничтоженные мхи, кустарники, лишайники больше не предотвращают попадание тепла в мерзлоту в летнее время. Увеличенный талый слой грунта становится источником углерода. Органическое вещество в почвах всегда присутствует, но растений уже нет. То есть, ликвидирована продукционная составляющая, но усилена дистракционная. И открытые нарушенные участки становятся источником углерода для атмосферы.

Эксплуатационными нормами предписано вести рекультивацию в этих зонах. Но проблема в том, что ее методики созданы для средних широт. Предприятие, которое проводит рекультивацию, высевает травы. Эти травы растут в Москве на газонах. В тундре после посева они поднимаются успешно, но выжить не могут. И на следующий год видим отдельные куртинки на расстоянии метра друг от друга.

В этом проекте коллеги разработали систему восстановления тундровой исходной экосистемы, которая была уничтожена. Активно сажают тундровые злаки, кустарники ивы. Создают элементы микроландшафтов, которые обеспечивают нужные климатические и гидрологические условия. При типовой рекультивации поверхность участка полностью разравнивают. Когда трава исчезнет, ровные пространства развиваются ветром, поскольку почвы на Ямале имеют песчаную основу. При восстановлении тундровых экосистем, наоборот, создают пересеченный микрорельеф, поскольку настоящая тундра ровной никогда не бывает.

Моя задача в проекте – отслеживать изменения углеродного цикла, которые происходят при нарушении тундровых экосистем. Я надеюсь на продолжение проекта. В будущем мы будем следить, как восстановление отражается на углеродных потоках. Проект и жизнь вахтового поселка Сабетта очень интересны во всех отношениях.

Третье яркое событие 2019 года – участие во Всемирном конгрессе Международного союза лесных научно-исследовательских организаций (ИЮФРО) в бразильском городе Куритиба. Конгресс проходит раз в 5 лет. Прошлый я посетил в США в Солт-Лейк-Сити. Конгресс признан лидером-площадкой для представления научных результатов и общения лесных исследователей. В конференции участвует множество делегатов с интересными докладами. Под проведение мероприятия был отведен целый экспоцентр. Остались самые хорошие воспоминания об этом конгрессе.

Бразилия – это здорово, интересно и тепло. В районе Куритиба ландшафт сильно изменен. Но, тем не менее, там до сих пор растет много араукарий. Это хвойные деревья, у которых плоская сильно распространенная крона, придающая дереву  характерный грибовидный силуэт.

В планах на 2020 год развитие существующих проектов. Я надеюсь, что снова посетим летом Ямал. В июле этого года мы фиксировали ситуацию. В сентябре провели восстановление тундровой экосистемы: перенос семян, корневищ, веточек кустарниковой ивы. Эта ива легко укореняется черенками. К июлю следующего года будут результаты – оценка прогресса, к которому привели наши попытки восстановления.

Мы планируем активно работать по Илинскому проекту. Главная задача – поиск крупных спонсоров. В первую очередь, мы будем работать с зарубежными организациями. В рамках проекта планируется поездка в Рим на конференцию по устойчивому развитию и окружающей среде. Мы представим информацию о проекте и будем популяризировать эту активность.

В планах – работа, работа и работа. Функционирование научного сообщества зарегулировано. Я как главный научный сотрудник должен за год написать 11 статей в рецензируемых журналах. И это непростая задача. Таким образом, работать, писать и временами разбавлять свою жизнь яркими мероприятиями, связанными с поездками по научным либо коммуникационным задачам.

Поздравления коллегам 

В новом 2020 году я желаю коллегам прежде всего открытий. Наука – это достижение нового. Но при этом следует понимать, что открытия не происходят каждый день. С начала своей научной карьеры в 80-х годах я сделал два открытия. И для того, чтобы их совершать, должна быть устойчивая материальная основа. Второе пожелание – успеха в заявочных компаниях. Мы регулярно отправляем заявки в фонды. И я хотел бы, чтобы у каждого проекты были бы утверждены и реализованы. И, конечно, здоровья. Все-таки среди моих коллег много людей в возрасте. Ученые нарабатывают репутацию в течение своей жизни. А после признания у них не так много времени для ее реализации. Это сильно зависит от здоровья.

О научных открытиях

«У меня широкий спектр научных интересов. Я занимаюсь самыми разными вопросами. Недавно принимал участие в научно-техническом совете РусГидро по секции «Водохранилища и охрана окружающей среды».

Самое первое научное открытие я совершил еще в годы аспирантуры. Я занимался моделированием динамики численности и потоков энергии в популяциях рептилий. Это открытие «Предпочитаемой пассивности у видов рептилий, обитающих в умеренных широтах». Его суть: ящерицы активны в солнечную погоду. И считалось, чтобы определить численность популяции, достаточно пройти некий биотоп и в ясную погоду просчитать, поскольку они все будут на поверхности. 

Мне удалось прийти к выводу, что эти ящерки, когда они сыты, остаются в убежище. Это тип активности, установленный для змей. Питон съедает кролика и не показывается две недели, пока его переваривает. Живородящая ящерица делает то же самое. Оказывается, что в популяции ящериц только треть активна в любой момент. То есть, когда ты прошел и посчитал, ты посчитал не более трети.

Второе открытие «Пороговая температура углеродного баланса в тундровых экосистемах» мы сделали в середине 90-х годов. Мы измеряли потоки углерода и установили зависимость углеродного баланса от температуры. Если среднесуточная температура меньше 14 градусов, то тундра работает как сток углерода. А если температура превышает этот порог, то тундра, наоборот, теряет углерод. Этот оборот температуры в 14 градусов жестко держится. Дыхание растет быстрее при увеличении температуры. Зависимость установлена для кустарниковых тундр в окрестностях Воркуты. Затем такую же границу мы нашли для типичных тундр Чукотки – 11 градусов. И то же самое мы обнаружили в 2000-е годы для лесов на Валдае – 23 градуса.

Каким будет 2020 год для леса в условиях глобального потепления

Глобальное потепление – это факт. Достаточно взглянуть за окно. Середина декабря, а снега нет. Данная ситуация определяется длительным вторжением атлантических масс воздуха.  Но причина тому – изменения климата. В климате Земли много корреляций между погодной ситуацией в различных регионах.

В современной климатической науке хорошо разработаны методы краткосрочного прогноза (до двух недель) на основе текущего положения воздушных масс и т.д. Неплохо развита система длительного прогнозирования (10, 20, 30 лет) средних значений. К прогнозам глобального изменения климата следует относиться серьезно. Глобальная цель Парижского соглашения – удержать рост температуры в 2 градуса. Но мир сейчас идет по траектории в 3,5 градуса, поэтому мер, предпринимаемых разными странами, пока недостаточно.

Среднесрочный прогноз от месяца до года сложен. На этом уровне вмешиваются случайные процессы, и прогноз системы становится затруднительным. Современные среднесрочные и долгосрочные прогнозы погоды похожи на гадание по приметам. Такие прогнозы концептуально не отличаются от того, как предсказывали погоду наши предки сотни лет назад. Проводят аналогии: если 13 декабря было солнечным и холодным, значит, июль следующего года будет жарким и сухим. Если же, наоборот, теплым и сумрачным, то лето будет холодным и дождливым. Это метод аналогий. Выбирают похожую ситуацию по ряду наблюдений с формальной точки зрения. Точность такого прогноза мала.

Я надеюсь, что в следующем году не будет экстремальных, сухих и ветреных ситуаций. Пусть будет тепло, но при этом с дождем. До сих пор в стране не решены системные проблемы в организации профилактики и борьбы с лесными пожарами. Если произойдут экстремальные погодные ситуации, то опять, к сожалению, не избежать катастрофических лесных пожаров.

Как ученые-биологи отмечают Новый Год

«Декабрь и январь для ученого – очень тяжелое время. В рамках регуляции в это время мы пишем отчеты в Министерство науки, в РАН, в научные фонды. Мы так устаем, что хочется только перевести дух. Мы все-таки несовременны в этом отношении и поэтому отмечаем Новый год достаточно консервативно. Безумного корпоратива с приглашением артистов мы не проводим. Это дружеские посиделки за праздничным столом: шампанское, тосты, разговоры, песни, танцы, конкурсы и подарки. Стараемся, чтобы каждый член коллектива (около 40-ка человек) почувствовал личное участие».