Болото как проект
Зачем томские ученые разрабатывают технологию создания топей
Стремительные изменения климата, вызванные в том числе выбросами парниковых газов, провоцируют человечество на самые разные решения для сохранения биосферы. С недавнего времени государства используют природоориентированные решения, которые, по формулировке Еврокомиссии 2019 года, «являются эффективными и одновременно обеспечивают экологические, социальные и экономические выгоды».
В начале ноября 2023 года Владимир Путин подписал указ «О развитии природоподобных технологий в Российской Федерации». Одну из таких технологий уже разрабатывают в Томском госуниверситете (ТГУ), где в этом году биологи заложили два полигона отработки методики создания рукотворных болот. Для чего нужно искусственно производить болота, какое влияние на мир оказывают эти экосистемы и какие предприятия в этом заинтересованы, читайте в материале “Ъ”.
Полезные топи
У болота плохая репутация. Какие ассоциации оно вызывает? Опасная топь, неприятный запах, комарье, территория, на которой ничего не построишь, грязь. Но многие из этих стереотипов ошибочны: вода в верховых болотах пригодна для питья, а вокруг природных болот нет того запаха, какой витает над сточными канавами. При этом есть и прикладная польза болот: на них часто охотятся, собирают ягоды (клюкву, например) и, конечно, добывают торф — горючий ископаемый материал. В прошлом торф был главной причиной осушения болот: он был таким же популярным топливом, как уголь или нефть. Однако есть не такие очевидные, но более важные в глобальном смысле функции торфяных болот.
Накопление торфа в гигантских количествах — это фактически забирание углерода из атмосферы и его захоронение. В умеренных широтах на один квадратный километр болота содержат в семь раз больше углерода, чем прочие ландшафты. Как происходит накопление? Болотные растения в процессе фотосинтеза прибавляют в весе за счет атмосферного углерода. После естественного отмирания остатки растений погребаются слой за слоем, но не сгнивают полностью, как произошло бы на воздухе, потому что в толще болота бактериям, отвечающим за разложение, нечем дышать. Так год за годом образуется и накапливается торф — грубо говоря, спрессованный парниковый газ. Поэтому, поглощая углерод, болота тормозят нагревание атмосферы Земли. Снижение концентрации этого газа, как утверждает группа российских и немецких ученых, охладило климат приблизительно на 0,6°C.
Помимо экологической роли — самой острой сейчас — торфяные болота регулируют гидрологический режим. Проще говоря, они не дают рекам выходить из своих берегов. Во-первых, торф может удерживать объем воды, в десятки раз превышающий свой собственный. За счет этого болота сохраняют воду в засушливые периоды. Во-вторых, пористое строение сфагновых мхов — это главная болотная зелень — не дает ближайшим рекам сильно разливаться: мох способен впитывать воду в 30 раз больше собственного веса. И так, например, забрать часть речной воды во время паводка.
Вдобавок структура болот со своими перепадами высот — буграми и понижениями — образует систему фильтров. Вода, пропущенная через густой сфагновый «лес» внутри болота, избавляется от загрязняющих частиц. Таким образом иногда фильтруют воду с карьеров. Но несмотря на все очевидные и неочевидные функции болот, в Европе их активно осушали с ХVIII века для добычи торфа. В СССР вкладывали громадное количество сил и денег в мелиорационные программы, которые плохо себя окупали и наносили вред экосистемам. И в результате на территории болот обычно появляются осушенные торфяники.
Рядом со словом «торфяники» часто стоит глагол «горят». Торфяные пожары специфичны, потому что представляют собой не открытый огонь, который можно залить водой или потушить с помощью встречного пала, а подземное тление. Причем гореть торфяники могут в любой сезон. Так как масса торфа состоит из неразложившихся растений, при высыхании она становится легковоспламеняющейся. Достаточно неаккуратно брошенного окурка, оставленной на солнце бутылки или искры, чтобы спровоцировать горение. А главная проблема — дым, который распространяется на многие километры.
Болотные «саженцы»
Крупнейшее болото на Земле — Большое Васюганское. Вернее, это болотная система на территории Западной Сибири длиной 573 км и шириной 320 км. Ее называют «самой крупной формой жизни» на планете и сравнивают с Большим Барьерным рифом. Второй, правда, уже получил свой статус объекта Всемирного наследия, а Васюганские болота ждут этого с 2007 года. В целом Западно-Сибирская равнина — самый крупный торфяной бассейн. Болота здесь занимают 600 тыс. кв. км — это 15% от всей площади торфяных болот в мире и 12% от всего запасенного в торфе углерода. Именно у границ Большого Васюганского болота болотоведы ТГУ решили провести свой эксперимент по искусственному созданию болот.
«Мы заложили экспериментальные площадки, предварительно изучив экологические условия, в которых формируются болота, и пытаемся смоделировать похожие,— рассказывает доцент Биологического института ТГУ и один из авторов проекта Ирина Волкова.— Эксперимент идет первый год, и вернее будет назвать это первыми шагами к разработке технологии по искусственному заболачиванию. И наша цель — если все получится и мы будем фиксировать прогресс — создать эффективную методику искусственного заболачивания, которую можно будет транслировать на разные территории, благоприятные для развития болот. Западная Сибирь, конечно, не особо нуждается в этом. У нас их много, но есть области, где болота осушались или их целостность была нарушена каким-то другим образом. Например, Тверская, Московская, Ленинградская и другие области, в том числе в Сибири».
Ученые извлекли из торфяных залежей десять фрагментов с различными видами сфагновых мхов и заложили эти «саженцы» площадью метр на метр в заболоченном лесу в окрестностях Васюганских болот. Выбор места объясняется тем, что туда лет через 50–100 болото так или иначе дойдет. Эксперимент ускоряет этот процесс.
Однако проходит он в любом случае медленно, так как торф формируется из отмирающих тканей мхов, а в год они отрастают на 5–8 мм. Поэтому «резкого» разлива болот это не спровоцирует. Жизнь этих экосистем течет вяло, но уверенно, и если в нее не лезть, то она может сохраняться тысячелетиями. Торфяным отложениям в Западной Сибири больше 10 тыс. лет, то есть они возникли в конце ледникового периода. Оттаявшая вода скапливалась в низменностях и на равнинах, и таким образом возникли болота.
«Мы заложили площадки на одной из станций Томского госуниверситета, она в сотнях километров от города. В следующем году хотим посмотреть, как чувствуют себя растения на клеточно-генетическом уровне: какой прирост мхов, как они отнеслись к пересадке и так далее. Сфагновые мхи — классные экосистемные инженеры. Они растут все вместе, опираясь друг на друга, и представляют собой природную губку, которая отлично впитывает влагу. А благодаря капиллярным внутренним системам они поднимают ее к верхушке болота. Если мы мысленно уберем из болота всю зелень и весь торф, то получится выпуклая линза воды. Мхи эту воду удерживают. И все малые речки как раз ею питаются, постепенно сливаясь в великую сибирскую реку Обь. Поэтому вода в ней бурая, окрашенная болотами»,— объясняет Ирина Волкова.
Углеродный сейф
Экологическая повестка успела крепко связаться с политикой и экономикой. С 2016 года действует Парижское соглашение, в рамках которого государства устанавливают правила регулирования «углеродного рынка», иначе говоря, углеродные квоты. По этим нормам предприятия, выбрасывающие в атмосферу парниковые газы, отдают налог за количество выпущенного углекислого газа в тоннах. Превысив допустимую норму, компании платят штраф.
Объем этих выбросов измеряется в карбоновых единицах, которыми можно торговать на бирже, как валютой. Экологичные предприятия обычно продают углеродные единицы компаниям с избытком выбросов и таким образом зарабатывают. Также уложиться в углеродную квоту можно, если вкладываться в климатические проекты, компенсирующие выброс парниковых газов. Болота в этом случае впоследствии могут превратиться в своеобразную индульгенцию для предприятий, добывающих углероды. Сколько извлек из-под земли, столько же нужно захоронить в болотный сейф.
«Когда мы запатентуем технологию искусственного заболачивания, мы будем предлагать ее в качестве основы климатических проектов для различных организаций. Предприятия в этом заинтересованы, потому что они обязаны соответствовать низкоуглеродной политике — снижать и ограничивать выбросы парниковых газов. А чтобы этот эффект снизить, лучше создать что-то альтернативное, что-то, что запасает углерод. И тут не надо далеко ходить — болота совсем рядом, можно создавать что-то подобное на своих территориях. Они похожи на майнинговые фермы, где вместо денег — углеродные единицы. Поэтому экономическую роль болот для страны трудно переоценить»,— говорит Ирина Волкова.
Болотные сокращения
Несмотря на свой размер и кажущуюся со стороны устойчивость, болота — довольно хрупкие экосистемы. Любое внешнее вмешательство может нарушить баланс «вода—растительность—торф» или повредить торфяную залежь, что потом приводит к деградации болота в целом. А погибая, оно высвобождает огромное количество накопленного углерода. Если же болото никак не трогать, то оно медленно, но постоянно будет расширяться. Однако в России есть болота, которые сокращают свою площадь и по естественным причинам.
«Болота в юго-восточной части Алтая, в аридном регионе, съеживаются, так же как и в Монголии. Они окружены степными ландшафтами, там сухо и мало осадков. И мы наблюдаем, что степные растения надвигаются на болота. Климат меняется, температурные тренды растут, и сложно в таких местах остановить деградацию болот. Мы пока с нашим климатом ничего, к сожалению, сделать не можем. Но дело здесь, наверное, больше в том, чтобы привлечь внимание к тому, что болота важны, нужны и лучше их все-таки беречь и охранять, чем неразумно использовать»,— рассуждает Ирина Волкова.
Согласно докладу Рамсарской конвенции о водно-болотных угодьях 2018 года, с 1970-го по 2015 год заболоченные территории сократились на 35%. Причем ускорение деградации произошло после 2000-го. Ученые связывают такую тенденцию с несколькими факторами: осушения, климатические изменения, нарушение водного режима в реках, а также инвазивные виды. Торфяные болота, как отмечают ученые, чаще всего преобразовываются сельским хозяйством, и, например, на Суматре, Калимантане и в полуостровной Малайзии доля площадей торфяников сократилась с 76% в 1990-м до 29% в 2015 году. В качестве мер для сохранения водно-болотных экосистем Рамсарская конвенция предложила развивать природоохранные институты и вовлекать общество в эту работу финансированием предприятий, популяризацией знания и расширяя гражданскую науку.
«Первая наша задача — это сохранить болота в естественном состоянии, чтобы они по нашей вине не превращались из ловушек углерода в его источники. Ведь это только наша вина, что мы их осушаем, не следим за ними и относимся халатно. Не во всех регионах грамотно работает система управления водно-болотными угодьями. Часто управленцы ориентируются на возможность получения сиюминутной выгоды, например, от торфоразработок. И вторая задача — научиться создавать экосистемы-ловушки, которые смогут запасать углерод. Понятно, что на уровне площадей западносибирских болот это даже не песчинка, а просто какая-то наночастица, но это модель, которая покажет, как работает система»,— заключает Ирина Волкова.