Август 2021 года, согласно плану Года науки и технологий, объявлен месяцем климата и экологии. В России расположено 20% всех лесов мира, они занимают 815 млн гектар. Сохранение и восстановление лесов, создание национальной системы мониторинга парниковых газов – важнейшие задачи, реализация которых требует проведения научных исследований и практического внедрения инноваций.

В Год науки и технологий в России утверждена программа развития карбоновых полигонов. Это территории с уникальной экосистемой, созданные для реализации мер контроля климатических активных газов с участием университетов и научных организаций.

Карбоновые полигоны позволяют проводить ряд важнейших исследований в сфере экологии. Они закладывают основу для создания отечественной системы мониторинга парниковых газов, использующей дистанционные методы измерения и обработку полученных данных с помощью искусственного интеллекта.

В первый год реализации проекта, запущенного Минобрнауки России, карбоновые полигоны создаются в Чеченской Республике, Краснодарском крае, Калининградской, Новосибирской, Сахалинской, Свердловской и Тюменской областях. Кроме того, будут организованы полигоны в Татарстане и Московской области - на базе Казанского федерального университета и Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Научной базой проекта в Московской области станет межфакультетская научно-образовательная школа «Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды», объединившая сразу четыре профильных факультета МГУ. Над исследованиями углеродного следа готовы работать ученые и преподаватели биологического, географического, почвенного и химического факультетов. Для решения отдельных задач привлекут специалистов механико-математического и экономического факультетов, факультетов вычислительной математики и кибернетики, наук о материалах.

Основная часть мониторинговых работ будет проводиться на территории Учебно-опытного почвенно-экологического центра «Чашниково» МГУ в Солнечногорском районе Московской области. Площадь карбонового полигона составит 600 гектар. Преимуществом полигона «Чашниково» станет возможность изучения наиболее распространенных реальных ландшафтов центральной части Европейской части России. Первые метеорологические исследования на новом полигоне проведут уже этой зимой.

Кроме того, во многих проектах по развертыванию карбоновых полигонов будут участвовать Научно-образовательные центры мирового уровня, которые созданы в регионах благодаря национальному проекту «Наука и университеты».

Так, карбоновый полигон Тюменского государственного университета (ТюмГУ) будет выполнять координирующую функцию для сети карбоновых полигонов Западно-Сибирского научно-образовательного центра (НОЦ), которые охватят территорию от арктических тундр до лесостепи. Помимо мониторинга эмиссии парниковых газов, на карбоновом полигоне будут отрабатываться инновационные технологии секвестрации углерода и регенеративного земледелия. Проект будет реализован совместно с индустриальным партнером — компанией «СИБУР». 

На базе Уральского федерального университета (УрФУ), который входит в Научно-образовательный центр мирового уровня НОЦ «Передовые производственные технологии и материалы», идут работы по созданию карбонового полигона «Урал-Карбон», который будет представлен таежными лесами. Для усиления исследований уже к ноябрю 2021 г. на площадке появится новое оборудование и модульные здания.

Лесные земли составляют 70% территории Свердловской области, а тайга — один из наиболее значимых резервуаров стока углерода из атмосферы за счет фотосинтеза и его долговременного хранения. Площадками их исследований станут Коуровская астрономическая обсерватория Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина (УрФУ) и Уральский учебно-опытный сельхоз Уральского государственного лесотехнического университета. В проекте будут также участвовать Уральский государственный аграрный университет, Институт экологии растений и животных Уральского отделения (УрО) РАН, Институт промышленной экологии УрО РАН, Институт математики и механики УрО РАН, Ботанический сад УрО РАН.

Образовательная часть проекта предполагает усиленную подготовку специалистов в области мониторинга климатически активных газов. По словам ректора УрФУ Виктора Кокшарова, Свердловская область и Уральский федеральный университет обладают серьезной научной базой в исследованиях климатически активных газов, а для подготовки специалистов будут разработаны новые образовательные программы. Также появятся специализированные образовательные модули и междисциплинарные курсы. Площадка полигона «Урал-Карбон» станет просветительским центром с экскурсиями, летними школами и мастер-классами. К работе полигона планируется привлечь более 400 студентов. В Год науки и технологий в ботаническом саду УрФУ, который являются частью карбонового полигона, высадят цветы для мониторинга фотосинтетической активности и дыхания растений.

В Краснодарском крае российские ученые Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН при проведении работ на морском участке Черного моря определят возможности морских водорослей по поглощению углерода из атмосферы в процессе фотосинтеза. А на карбоновом полигоне Калининградской области «Росянка» Балтийского федерального университета им. И. Канта особое внимание будет уделено обводнению торфяника «Виттгирренский», измерению потока климатически активных газов и изучению потоков углерода на морском участке карбонового полигона в Балтийском море. 

По сути, БФУ им. И. Канта тестирует технологию вторичного заболачивания с целью сокращения эмиссии парниковых газов. Название полигона «Росянка» выбрано не случайно. В Калининградской области общая площадь болот составляет примерно 84 000 га (это лишь 6% всей территории). Одно из обитателей болот — росянка — насекомоядное растение. Росянка обитает на болотах, на которых достаточно влаги, и исчезает при осушении болот. Многие из болот области сегодня разрушены в результате торфодобычи и мелиоративных работ. Таковым является и торфяник «Виттгирренский», расположенный на территории Славского района Калининградской области. Он занимает 112,44 га.

Болота — это единственные экосистемы, которые связывают углерод и надолго выводят его из дальнейшего круговорота, накапливая в форме торфяных отложений. Во всем мире болота представляют собой огромные хранилища углерода. Экосистемы болот занимают лишь 3% поверхности Земли. Однако в них связано 30% всего наземного углерода.

Сохранение болот в естественном состоянии – важная задача как для охраны природы, так и для стабилизации климата. Будучи мощными аккумуляторами углекислого газа (CO2), болота играют особую роль в смягчении изменения климата. Растущие болота способствуют связыванию (секвестрации) CO2 — одного из ключевых газов, создающих парниковый эффект.

Также известно, что торфяные пожары значительно хуже поддаются тушению, чем любые другие виды лесных пожаров, поскольку огонь уходит с поверхности в толщу торфа на глубину в несколько метров, где его не достать никакими средствами. На неосушенном болоте этого не случается, так как уровень грунтовых вод расположен практически вровень с поверхностью, и даже в засушливые годы обнажается лишь поверхностный слой. Никаких тлеющих на глубине нескольких метров очагов во влажном, ненарушенном болоте быть не может. Многим памятны торфяные пожары 2010 г., вызвавшие сплошную дымовую завесу в крупных городах. А ведь пожаров на торфяниках можно избежать, проводя мероприятия по восстановлению уничтоженных болот.

Карбоновый полигон в Чеченской Республике будут создавать два вуза — Чеченский государственный университет имени А.А. Кадырова и Грозненский государственный нефтяной технический университет имени академика М.Д. Миллионщикова. Специалисты в Чеченской республике будут уделять особое внимание технологиям создания регенеративных пастбищ, методам реабилитации территорий, загрязненных нефтью, и оценке секвестрационного потенциала плантаций быстрорастущих деревьев.