12.11.2020

Как ученые спасают экологию Арктики

Арктика – бескрайние заснеженные просторы, где средняя температура в июле не превышает +10°C. Ее уникальная природная территория включает более 20 тысяч видов растений, животных, грибов и микроорганизмов.

Русская часть Арктики протянулась на шесть тысяч километров: от Земли Франца-Иосифа на северо-западе до островов Врангеля и Геральд на востоке. На сегодняшний день освоено лишь 10% территории шельфа России, но найденные запасы полезных ископаемых потрясают своим обилием: здесь скрыты огромные залежи нефти, природного газа и газоконденсата.

Как заниматься освоением Арктики и не нанести вреда ее уникальной природе – в нашем материале.

Как ученые с помощью птиц исследуют влияние выбросов предприятий на экосистемы севера

В процессе производства цветных металлов в воздух попадают выбросы с предприятий – диоксид серы и ионы меди и никеля. Они считаются основными загрязняющими (по объему) компонентами, которые оседают и накапливаются в природных экосистемах.

С 2006 года в Печенгском районе Мурманской области ученые Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина совместно с Государственным природным заповедником «Пасвик» ведут мониторинг состояния окружающей среды в районах, примыкающих к промышленным площадках АО «Кольская ГМК». Мониторинг нужен, чтобы накопить знания об этапах восстановления этих экосистем.    

Ученые выяснили, что основные объемы выбросов пришлись на 1970-1980-е годы. Это привело к постепенному усыханию лесной растительности и послужило условием для возникновения масштабных лесных пожаров. Дальше на «гари» воздействовали естественные процессы водной и ветровой эрозии. В итоге на ряде территорий, где ранее произрастали березовые леса, не осталось никакой растительности. Но с тех пор, вслед за постепенным уменьшением воздействия предприятий, эти участки начали восстанавливаться.

«Основная цель мониторинга в том, чтобы понять, что происходит с экосистемами сейчас и как они будут развиваться в дальнейшем. В этих исследованиях много направлений: это ландшафтный, геохимический компоненты, вопросы восстановления растительности и вопросы реакции других компонентов биологических систем – например, насекомых, птиц, млекопитающих. Соответственно, разные группы исследователей изучают на одних и тех же модельных территориях отдельные компоненты экосистем», – рассказывает  руководитель научной лаборатории эволюционной экологии Рязанского государственного университета имени С.А. Есенина, кандидат биологических наук Иван Зацаринный.

Ученые РГУ имени Есенина решили в качестве модели мониторинга использовать многолетние данные по изменению состава и структуры населения птиц. Уже удалось установить полный видовой состав птиц на исследуемой территории и начать анализ изменений их численности. В качестве видов-индикаторов решили использовать воробьиных птиц. Их разделили на несколько групп, к первой отнесли те виды, количество которых постепенно растет от сильно трансформированных участков к коренным по структуре растительности территориям: пеночка-весничка, рябинник, лесной конек, горихвостка и другие. Вторую группу формируют виды, которые предпочитают участки, имеющие признаки трансформации структуры растительности: белая трясогузка, серая ворона. К третьей группе отнесли виды, тяготеющие к территориям с сильно нарушенной коренной структурой – обыкновенная каменка.

Исследования позволили определить, что вне зависимости от близости участка леса к предприятиям на популяции птиц воздействуют одни и те же факторы не техногенного характера – популяционные, климатические и так далее. В совокупности это может говорить о постепенном восстановлении структуры населения птиц и об отсутствии выраженного негативного воздействия даже на близко примыкающих к предприятиям участках. «То, что мы сейчас наблюдаем, это результат масштабного воздействия на местные экосистемы, который осуществлялся в конце советского периода. И так как это северные экосистемы, то процессы естественного восстановления экосистем идут медленно, но идут», – добавил ученый.  

Исследования продолжат в рамках программы мониторинга. На новом этапе ученые планируют понять, изменяется ли скорость восстановления экосистем и будут ли происходить какие-то иные изменения. В планах запустить полевой эксперимент по привлечению воробьиных дуплогнездящихся птиц на участках, где пока структура древесной растительности не позволяет им гнездиться. Исследования осуществляются при поддержке АО «Кольская ГМК»  (дочернего предприятия ПАО «ГМК «Норильский никель»).

Как сохранить болотные системы в Арктике

Болота занимают первое место на суше и второе место на планете по запасу углерода. В Арктике запас углерода в болотах в три раза больше, чем в тундре. Однако болота, особенно в арктической зоне, очень уязвимы при изменении климата. Рост обводненности из-за таяния усиливает эмиссию метана – парникового газа в 20 раз более сильного, чем диоксид углерода. Нарушение растительного покрова лишает торф защиты от эрозии. Смытая органика оказываясь в реках влияет на водную фауну, накапливается на шельфе морей и становится материалом для образования метана. Кроме того, строительство дорог, проезд автотранспорта и все другие воздействия человека на природу разрушают растительный покров, который в условиях Севера восстанавливается очень плохо и долго.

Летом 2020 года многопрофильная команда специалистов Центра сохранения и восстановления болотных экосистем Института лесоведения Российской академии наук, Петрозаводского ГУ и экологических организаций Ненецкого автономного округа начала экспедиционные работы на территории округа, включая Государственный природный заповедник «Ненецкий». Ученые изучают состояние болотных экосистем Арктики в условиях современного изменения климата и воздействия человека на природу: как традиционное землепользование, например, выпас оленей, так и индустриальное – нефтегазодобыча, строительство дорог, нефте-газопроводов.

Исследование пройдет на основе двух подходов: междисциплинарного и интегрального. Последний включает в себя учет всех экосистемных услуг болот (биоразнообразие, накопление углерода, регулирование стока и пр.), интересов всех групп населения и разных отраслей народного хозяйства. «Будут проводиться комплексные исследования (изучение растительности, почв, торфяных отложений, измерение потоков парниковых газов, температурного режима торфа и пр.) на естественных, нарушенных и восстанавливаемых тестовых участках, которые охватывают основные типы болот. Исследования базируются на тестовых площадках, заложенных специалистами Института еще в 2015 году и будут включать как изучения наземных данных, так и космическую съемку и съемку с БПЛА», – отметил Андрей Сирин, главный научный сотрудник Центра сохранения и восстановления болотных экосистем Института лесоведения РАН.

Предполагается оценить состояние характерных болот и заболоченных местообитаний Арктической зоны в условиях Большеземельской тундры, изучить динамику растительных сообществ, термического режима торфяных почв и подстилающей мерзлоты, запасов и потерь углерода, потоков парниковых газов. Результаты проекта помогут оценке последствий климатических изменений для Арктических ландшафтов, разработке комплексного подхода к решению задач смягчения и адаптации к изменению климата, выработке рекомендаций по минимизации антропогенных воздействий.

Исследования проходят по проекту РФФИ «К устойчивости болотных экосистем Арктики путем интегрального управления и восстановления».

Как «зеленые» реагенты помогут очистить Арктику

Профессора Владимир Докичев, Александр Волошин из Уфимского государственного авиационного технического университета, член-корреспондент РАН Николай Нифантьев из Института органической химии РАН и директор ООО «Малая нефтяная компания «Ишимбайнефтегаз» Сергей Греков поставили перед собой задачу разработать принципиально новые нефтепромысловые реагенты. Эти материалы должны быть эффективными, технологичными и экологически чистыми, конкурентоспособными как на российском, так и мировом рынках.

В течение пяти лет шли интенсивные теоретические и экспериментальные исследования, в результате которых на основе природного сырья растительного происхождения и углерод-кремнеземного композита был разработан новый диспергент. Как рассказал Владимир Докичев, его действие основано на фрагментации нефтяного пятна на водной поверхности, адсорбции нефтяных углеводородов (не дать нефти осесть на дно и битуминизироваться) и последующей их биодеструкции под действием природных микроорганизмов. Применение новых реагентов возможно для очистки любых негативных загрязнений как техногенного, так и природного происхождения.

«Новые реагенты относятся к углерод-кремнеземным композиционным сорбентам, содержащим онионоподобные структуры и сочетающим в себе свойства как гидрофобных углеродных соединений, так и силикагелей, признанных эффективными сорбционными материалами, – рассказывает ученый. –  На основе олиго- и полисахаридов нами получены не имеющие аналогов “зеленые” ингибиторы газогидратообразования, которые эффективны в дозировках 50–100 миллионных долях (в 100-300 раз меньше метанола). Для предотвращения образования газогидратных отложений в газовых, газоконденсатных и газонефтяных скважинах, а также в трубопроводных системах разработан новый ингибитор газогидратообразования “Гликан”».  

«Это большой успех наших химиков, – комментирует ректор УГАТУ Сергей Новиков, – налицо результативное взаимодействие ученых вуза, научных академических структур и производственников. УГАТУ является участником Национального арктического научно-образовательного консорциума, и я уверен, что создание новых реагентов способствует консолидации ресурсов в сфере кадрового и научного обеспечения освоения северных и арктических территорий России».

Новые реагенты «родились» в научно-исследовательской лаборатории нефтепромысловой химии, которая была создана в 2014 году в Уфе совместными усилиями коллектива единомышленников при поддержке Российского научного фонда и ООО «Малая нефтяная компания «Ишимбайнефтегаз». В его составе – ученые Уфимского государственного авиационного технического университета, Уфимского института химии УФИЦ РАН, Института органической химии имени Н.Д.Зелинского РАН и производственники.

Новая линейка реагентов прошла испытания на скважинах Приобского, Приразломного, Омбинского и Западно-Угутского месторождений и рекомендована к использованию в промышленности.


Источник: https://www.minobrnauki.gov.ru