"Обогнать мировую науку". Как в Сибири ученые раскрывают тайны глобального потепления

В глубинке Томской области есть уникальная экосистема — пойма Оби в районе исследовательской станции "Кайбасово". Не менее одного раза в 100 лет река здесь разливается настолько, что затапливает территорию в десятки километров, из-за чего в земле и воде начинают происходить уникальные процессы, влияющие на глобальное изменение климата и потепление в Арктике.

Как в Сибири ученые раскрывают тайны глобального потепления
© ТАСС

Именно ради них ученые со всего мира приезжают на расположенную там станцию мирового уровня и карбоновый полигон "Кайбасово".

Пройти сложный квест

Живописное место с названием "Кайбасово" расположено в самой глубинке Томской области — в пойме Оби. Добраться туда от Томска — отдельное приключение. Сначала нужно проехать по трассе, потом около 20 км по насыпной дороге, а последний участок пути в 7 км — на болотоходе по пойменным землям.

Когда-то здесь была деревня дворов на 20 с одноименным названием, но теперь от нее остались одни развалины. Если побродить по окрестностям, то можно увидеть призраки деревянных домов и одиноко стоящие в поле полуразрушенные печи.

Теперь здесь научная станция при Томском государственном университете (ТГУ). Здесь ученые проводят исследования мирового уровня, связанные с глобальным потеплением и эмиссией углерода.

"Незримый подвиг"

"Началось все не от большой науки, а от дружбы, от того, что были люди, готовые помогать и за свой счет участвовать в исследованиях, — рассказывает ученый ТГУ, один из ведущих российских исследователей Арктики Сергей Кирпотин. — На этом участке в "Кайбасово" наш сотрудник Виктор Дроздов имел свой дом, и первые годы мы использовали его в качестве базы, останавливались на ночлег. Там были даже не кровати, а что-то вроде нар, но зато могло поместиться восемь человек. Все началось с этого домика, а уже потом стало обрастать инфраструктурой".

Непосредственные исследования Арктики тоже начались с дружбы. Кирпотин познакомился с Терри Каллаганом — британским ученым-экспериментатором, лауреатом Нобелевской премии мира 2007 года. Он пригласил томича как молодого ученого в Швецию на исследовательскую станцию "Абиско", где был тогда директором, а потом и сам приехал в Томск. Так и начались первые проекты, которые постепенно стали получать гранты, например Российского научного фонда.

"Потом политика помешала, проекты закрыли, все наши работы, что называется, накрылись медным тазом. Возникло даже не напряжение, а пауза, которая продлилась с начала 2000-х примерно до 2010 года. Тогда я решил, что Терри нужно снова позвать — мы оставались с ним в очень хороших отношениях. Он приехал, прикипел к Томску, и появилась сибирская сеть по изучению изменений окружающей среды, создание которой он инициировал. "Кайбасово" тоже стало частью этой сети и мегапрофиля, который мы создали", — говорит Кирпотин.

Позже этими проектами заинтересовался еще один знаменитый ученый — Олег Покровский. Сейчас он работает в обсерватории Миди-Пиринейз (Тулуза, Франция) и является научным руководителем лаборатории биогеохимических и дистанционных методов мониторинга окружающей среды в ТГУ. В 2023 году он возглавил топ-5 российского рейтинга лучших ученых в области наук о Земле.

Благодаря его поддержке проект по изучению Оби, в том числе на станции "Кайбасово", в 2014 году выиграл мегагрант правительства РФ и вышел на международный уровень.

Сейчас здесь есть условия для проживания, лабораторных исследований и даже конференц-зал — все это расположено в специально оборудованных вагончиках. Станция участвует в федеральном проекте "Приоритет-2030" и является частью карбонового полигона.

"История исследований — это практически незримый подвиг, когда люди полностью работают на своем энтузиазме или с очень слабой финансовой поддержкой. А уже потом она наращивается, создаются школы, инфраструктура, лаборатория мирового уровня — все эти этапы мы прошли. И самое главное, развилась уникальная команда из профессоров и молодых ученых, аспирантов. Молодые кадры активно участвуют в реальных проектах, приезжая из разных частей страны", — рассказывает Кирпотин.

Маленькие части большой науки

Приезжают не только из России. По словам Сергея Воробьева — директора Центра коллективного пользования "Мегапрофиль", куда входит и эта станция, — в "Кайбасово" раньше постоянно приезжали ученые из Америки, Китая, Японии, Швеции, Франции, Новой Зеландии, Сингапура, стран Африки. Ученые делились опытом, а иногда и делали совместные проекты. За последний год практически все они свернулись, но приезжать продолжают до сих пор — отношения остались хорошими.

Активно включаются в исследования и местные жители из соседних сел и деревень. С ними ученые всегда стараются сразу подружиться, ведь кто, как не они, трепетно относятся к своей земле.

"Когда мы приезжаем в экспедиции на новые места, то всегда знакомимся с администрацией, с местными жителями, выступаем перед школьниками. Представьте: в сельскую школу приехали ученые! Да еще дали несложные задания, например что-нибудь собрать, рассказали, почему это важно, оставили им приборы и датчики. Даже если они делают простые вещи, то все равно вносят свой вклад в мировые исследования, помогают науке", — рассказывает главный ученый секретарь по научной и инновационной деятельности ТГУ Людмила Борило.

Здесь, на "Кайбасово", ученым удалось сложить очень доброжелательную и мягкую атмосферу. Еще на середине дороги на станцию, куда мы отправились вместе с учеными, нас начали встречать местные, по приезде — сразу усадили за стол. По рассказам Борило, летом, когда ученые могут обитать на станции по несколько месяцев, местные нередко привозят овощи, яйца, молоко и мясо из своих хозяйств, а зимой — присматривают за станцией.

"Мы их не просим об этом, но всегда привечаем, приглашаем на свои встречи. Мы с ними очень дружим. К тому же мы всегда стараемся дать им возможность подзаработать — устраиваем охранниками, лаборантами и даже экскурсоводами. И на каждой станции есть свои особенности, со всеми нужно ужиться, иначе только уедешь — они тут же спалят всю твою станцию", — смеется Борило.

"Людмила Павловна" — именно так, немного с придыханием и любовью, ее здесь называют абсолютно все. И это тоже, помимо природы и тишины, придает месту умиротворение. Часто ученые приезжают сюда и для того, чтобы написать статьи или подумать, систематизировать результаты исследования — здесь все к этому располагает. Точно так же, по словам ученых, до сих пор периодически делает и Покровский.

Некоторые из ученых могут проводить на станции до полугода, поэтому здесь уже выросло несколько небольших деревянных срубов, расположенных неподалеку друг от друга. Их называют "птичьей улицей". Это по фамилиям ученых — в них живут Дроздов, Воробьев, Сорочинский.

"Вторая Амазония"

Пойма Оби, где расположена станция, заинтересовала ученых, потому что она очень ярко выражена. "Вторая Амазония" — так называют ее между собой исследователи. Протекая по низине недалеко от Томска, она иногда разливается на 60 км вширь, затапливая огромную территорию. Все травы, луга, сено, кустарники и деревья оказываются под водой.

"Когда пойма заливается, то в первые несколько дней процессы идут нам понятные. Разлагается органика, углерод выделяется в воду, из воды — в атмосферу. Но через небольшое время там появляются водоросли, и все меняется. Там уже разложение растительности не настолько важно, как деятельность самих водорослей. Они могут накапливать растворимый диоксид углерода (СО2), а водоросли используют его для построения своей биомассы", — говорит Воробьев.

Он обьясняет, что по логике — чем больше СО2 в воде, тем больше его должно выделяться в атмосферу, а здесь ученые столкнулись с тем, что в воде очень много СО2, но он в атмосферу не выделяется. И даже наоборот: вода начинает еще больше вытягивать из атмосферы углекислый газ.

По словам Кирпотина, самым главным открытием стало, что в бассейне Оби, в малых реках, содержание углерода существенно выше и его эмиссия в разы выше, чем на других северных и арктических территориях. А это значит, что климат будет меняться не столь стремительно.

"Вклад в процессы замедления изменения климата Западной Сибири неизмеримо выше, чем вклад других территорий. Здесь огромное количество болот, торфяных почв, большая пойма", — рассказывает он.

"Большое видится на расстоянье"

"Главным фокусом нашего внимания была Арктика, но нельзя изучать Арктику, сидя в Арктике, потому что "большое видится на расстоянье", как говорил Есенин. Иначе взгляд будет неправильным. Все крупные сибирские реки берут начало в горах Алтай-Саянской системы и бегут на север", — говорит Кирпотин.

Растительность, которая здесь затапливается Обью, "заваривается", как чай, а после стекает в реку, откуда поступает в Мировой океан — основной регулятор климата. По словам ученых, все процессы, связанные с глобальным потеплением, начинаются на юге, а вовсе не на севере.

"Это было очень необычно и фактически, кроме нас, этим никто не занимался. Мы на 10 лет обогнали мировую науку, создав этот мегапрофильный, или мегатрансетный, подход", — отмечает он.

Он пояснил, что мегапрофиль — это ось, условная линия, вдоль которой проводятся исследования. В частности, "Кайбасово" — это одна из станций мегапрофиля, созданного вдоль реки Обь от самого истока до устья. Но есть и другая ось, к исследованию которой ученые только приступают, — она тянется с запада на восток, по градиенту континентальности — возрастанию суровости климата.

В разговоре Борило упомянула "третью ось" — горизонтальную, где "третьим полюсом" являются горы и ледники, которые там находятся. "Например, в горах Алтая тоже есть мерзлота, но там она высотная. Если смотреть сверху вниз: сначала лед, потом начинаются мхи, кустарники, потом лес. То же самое, когда едешь в тундру, но горизонтально. А процессы одни и те же, погода меняется на всей Земле", — обьясняет она.

Сибирь — это вселенная

"Для понимания процессов на первом этапе мы уже много сделали, некоторые считают, что тему можно закрывать: основные тренды уже выявлены, а они вряд ли будут существенно меняться. Но эта территория уникальная — бескрайнее поле для деятельности. Сибирь — это целая вселенная, которую можно исследовать бесконечно", — подмечает Кирпотин.

Например, он сейчас заинтересовался земляными муравьями. Гуляя по пойме, можно увидеть огромное количество муравейников — они разбросаны буквально на каждом квадратном метре, а иногда и чаще. Но никто не знает, какую именно работу проделывают эти мелкие существа с точки зрения экологии, какой вклад они вносят, на что влияют.

"Мы прошли всю Обь — от Алтая до Салехарда. Везде измерили и выяснили, что в верховьях, до Томска, Обь поглощает СО2, а после Томска начинает выделять. Почему так происходит? Выясняем. Все это очень сложно: все занимаются углеродным балансом, а механизмами воздействия на него — практически никто. Когда узнаем эти механизмы, то следующим этапом мы сможем на них воздействовать, улучшить атмосферу Земли. А когда приведем ее в порядок, то можем взяться за атмосферу Марса, Венеры, будем бороздить космические просторы", — рассказывает Воробьев.

И с улыбкой добавляет, что изучить все эти механизмы до конца практически невозможно, тем более что со временем все меняется: и климат, и углеродный баланс, и даже сами механизмы.

Как отмечает Кирпотин, проводить такой длительный мониторинг — очень важно. Чем дольше он идет, тем ценнее и значимее становятся его результаты.

Без Сибири не смогут

"Все эти исследования нужны, чтобы создать модель пойменной экосистемы. Любое подобное исследование в конечном итоге заканчивается математической моделью, представляется мировому научному сообществу и используется в глобальных климатических выводах. А последние, в свою очередь, постоянно пересчитываются, обновляются, улучшаются. И этот маленький, казалось бы, кусочек земли — Сибирь — дает очень большие показатели эмиссии", — говорит Воробьев.

Все это позволяет сложить полноценную картину об атмосфере Земли и создавать механизмы уменьшения углеродного следа.

Именно для этого "Кайбасово" стало частью одного из карбоновых полигонов, где будут собирать данные о выбросах и эмиссии углекислого газа по международным методикам с помощью специального оборудования. Всего в один полигон ТГУ входят четыре территории, которые все вместе охватывают три экосистемы — лес, болото и пойму.

"Мы в прошлом году закупили одну американскую вышку, скоро ее поставим. И будем закупать еще две в этом году, чтобы поставить на все экосистемы. И когда все будет готово, одновременно на всех станциях запустим новую серию климатического мониторинга", — сказала Борило.

По ее словам, первую вышку было закупить не так сложно — были предварительные договоренности, поэтому цена изменилась совсем немного и только из-за логистики. А в этом году к логистике прибавляется еще и большой рост в цене.

"Если мы до этого могли закупить три, то теперь нам хватает только на две, и то не самых навороченных. Помимо самой вышки нужно же еще к ней специальное оборудование. Нам пришлось взять самый минимум. Проблема еще и во времени — нам никто не гарантирует, что мы в этом году их получим. Но, во всяком случае, процесс пошел", — рассказа ученая.

Рядом с полигоном "Кайбасово" будет располагаться и карбоновая ферма. Она нужна для того, чтобы отрабатывать технологии, которые позволяют эффективно аккумулировать углерод из воды, воздуха и почвы для последующей переработки или утилизации. Конечная цель всего этого — возместить экологический ущерб от выбросов парниковых газов в атмосферу.

"Что бы ни происходило в политике, в плане климата мы не можем быть изолированы от каких бы то ни было стран. В Сибири и России расположена слишком существенная часть экосистем, необходимых для понимания глобальных климатических процессов", — подытожила Борило.