Экосистемы будущего: инжиниринг углерод-секвестирующих био- и экосистем в регенеративном землепользовании
3. Стратегические проекты, направленные на достижение целевой модели.
3.2. Экосистемы будущего: инжиниринг углерод-секвестирующих био- и экосистем в регенеративном землепользовании
3.2.1. Название стратегического проекта
Экосистемы будущего: инжиниринг углерод-секвестирующих био- и экосистем в регенеративном землепользовании
3.2.2. Цель стратегического проекта
Университет ставит цель стать ведущим исследовательским и экспертным центром, осуществляющим прогнозирование последствий климатических изменений в макрорегионе и разрабатывающим технологии для перехода к регенеративному землепользованию.
3.2.3. Задачи стратегического проекта
Реализация программы по исследованию биогеохимических циклов, включающей в себя динамическое моделирование процесса стока углерода и разработку методик подсчета балансов климатически активных газов (КАГ) на сети создаваемых карбоновых полигонов в различных типах экосистем от лесостепи до Арктики, в том числе водных объектов Обь-Иртышского речного бассейна.
Разработка технологий повышения биосеквестрационного потенциала территорий.
3.2.4. Ожидаемые результаты стратегических проектов
Формирование лидерской позиции университета в области анализа и оценки разномасштабной временной и пространственной изменчивости потоков КАГ в репрезентативных экосистемах, определения ключевых механизмов стабилизации углерода на молекулярном и экосистемном уровнях в различных средах, динамики и стока углерода при текущем и будущем землепользовании и изменениях климата, сопряженных с экологической оценкой развития сельского хозяйства в России с учетом экосистемных функций почв, рационального управления почвенными ресурсами в условиях глобальных изменений климата.
Разработка методики подсчета балансов КАГ для различных типов экосистем Западной Сибири. Разработка цифрового решения на основе разработанной модели углеродного стока водных объектов.
Разработка новых способов и приемов ведения сельского и лесного хозяйства для повышения депонирующей способности в отношении углерода и адаптационного потенциала к изменению климата. Формирование пула технологий для секвестрационной индустрии. Разработка новых способов фитореставрации и биоремедиации техногенно нарушенных территорий, включая подбор материалов, обеспечивающих депонирование углерода.
Внедрение новых способов землепользования с максимальным сохранением биоразнообразия.
Открытие образовательных программ по циклу, бюджету и потокам углерода, непрерывному круглогодичному мониторингу потоков парниковых газов, а также метеорологических параметров в репрезентативных наземных экосистемах Западной Сибири. ТюмГУ – ведущий научно-методический и образовательный центр по подготовке кадров для операторов карбоновых полигонов, планируемых к созданию в Российской Федерации (свыше 80).
3.2.5. Описание стратегического проекта
Экосистемы будущего: инжиниринг углерод-секвестирующих био- и экосистем в регенеративном землепользовании
Глобальные природные изменения и повышение запроса граждан к качеству окружающей среды требуют эффективного прогнозирования и противодействия реализации негативных сценариев будущего.
Традиционные технологии землепользования в сельском и лесном хозяйстве не отвечают современным требованиям поддержания устойчивости экосистем, сохранения почвенного здоровья и биоразнообразия. Современные практики сельского хозяйства нацелены на максимальную продуктивность за счет обеднения компонентов окружающей среды и искусственного смещения экосистемного равновесия. Необходим переход к регенеративному землепользованию с акцентом на секвестрацию углерода.
Проекты стратегического проекта
1. Карбоновый полигон «Кучак»:динамика, функции и механизмы стабилизации климатически активных газов в экосистемах различного ранга обеспечит формирование лидерской позиции университета в области инжиниринга карбоновых полигонов и станций за счет разработки методик и моделей мониторинга потоков климатически активных газов (КАГ) в различных экосистемах.
Цель – оценка роли водных объектов в углеродном балансе основных природных зон Западной Сибири для оценки их вклада в общий углеродный баланс территории макрорегиона. оценка потоков климатически активных газов и тепла подтаежной зоны Западной Сибири.
Задачи проекта:
Создать сеть стационаров (ключевых участков) по многолетнему наблюдению за балансом КАГ типичных наземных экосистем подтаежной зоны Западной Сибири.
Определить средние значения и сезонную изменчивость баланса КАГ и тепла камерными методами и методом турбулентных пульсаций с наземных ключевых участков подтаежной зоны Западной Сибири.
Изучить интенсивности фотосинтеза и дыхания видов-доминантов естественных растительных сообществ территории наземных ключевых участков подтаежной зоны Западной Сибири с определением количественного вклада изученных видов в формирование растительного сообщества на основе относительного проективного покрытия.
Оценить роль микробной биомассы в эмиссии CO2 из почв ключевых участков подтаежной зоны Западной Сибири.
Установить структуру пулов и запасы органического углерода ключевых участков подтаежной зоны Западной Сибири.
Создать методику расчета изменений углеродного баланса водоемов с учетом гидрологических особенностей и климатических трендов в Западной Сибири.
Создать базу данных гидрохимических наблюдений и данных о потоках КАГ методом турбулентных пульсаций и тепла с акватории озера Кучаково.
Создать дата-центр на территории биостанции "Кучак" по сбору и обработке метаданных, получаемых с оборудования карбонового полигона и в ходе экосистемных исследований, а также для анализа современного состояния климатической системы и прогноза ее изменения.
Разработать программно-аппаратные средства прогнозирования и оценки биосеквестрационного потенциала путем исследования хлорофиллоносной паренхимы растений на уровне отдельного листа и листового полога для разработки программно-аппаратных средств прогнозирования и оценки биосеквестрационного потенциала растений (с Ботаническим садом УрО РАН).
Провести фундаментальные исследования динамики углерода в почвах по мегагрантам CarboRus и TerrArctic под руководством ведущего ученого, проф. Я.В Кузякова (Геттингенский университет) и водоемов – под руководством ведущего ученого, в.н.с. Д.В. Тихоненкова (ИБВВ им. И.Д. Папанина РАН).
Реализовать новые образовательные программы (магистратура, ДПО) поучету балансов климатически активных газов в партнерстве с ведущими научно-исследовательскими центрами (ИПЭЭ РАН, ЮГУ).
Партнеры: ПАО «СИБУР Холдинг», Институт физико-химических и биологических проблем почвоведения РАН, ФИЦ ПНЦБИ РАН (Пущино, Московская обл.), Институте биологии внутренних вод им. И. Д. Папанина РАН (г. Борок, Ярославская обл.).
2. Климатическое проектирование»
Цель – составление прогнозных оценок влияния климатических изменений на экономическое развитие и качество жизни населения региона, а также для разработки технологий смягчения антропогенного воздействия на климат.
Задачи проекта:
Создание банка данных по составляющим углеродного баланса для территориальных единиц разного территориального охвата (от сельских поселений и городов до административных районов).
Разработать «умную» разноуровневую систему оценки углеродного баланса территорий разного пространственного охвата для более информированного принятия управленческих решений при разработке адаптационных и трансформационных программ мероприятий по достижению углеродной нейтральности.
Разработать единую методологию учета и снижения углеродного следа территориальных единиц различного уровня (от сельских населенных пунктов до административных районов) для целей управления углеродным балансом соответствующих территорий.
Разработать рекомендации по проектированию достижения углеродной нейтральности с учетом региональных особенностей, данных углеродного следа и эксплуатационных особенностей для отдельных зданий и сооружений, а также территориальных единиц различных уровней (сельских населенных пунктов, районов городов, групп муниципальных образований, управленческих округов, административных районов).
Партнеры: ПАО «СИБУР Холдинг», Администрация Тобольского района, Администрация Байкаловского сельского поселения, ООО «Растам-Экология».
3. Секвестрационный и адаптивный потенциал растений в экстремальных условиях Северного Зауралья
Цель – разработка новой модели регенеративного земледелия на базе биоресурсной коллекции ТюмГУ и ее использование в сельском и лесном хозяйстве макрорегиона.
Задачи проекта:
Расширение банка геномного разнообразия растений.
Подбор видов, сортов и создание новых форм культурных растений для регенеративного земледелия с высокими адаптивными свойствами, изучение изменчивости морфометрических параметров и физиологических свойств растений в ответ на биотические и абиотические стрессовые факторы (недостаток воды, засоление, экстремальные температуры).
Разработка агротехнических приемов выращивания почвопокровных растений под задачи регенеративного земледелия.
Пакетное предложение методик и набора культур для перехода сельхозтоваропроизводителей к регенеративным методам возделывания агрокультур.
Разработка новых способов фитореставрации и биоремедиации техногенно нарушенных территорий, включая подбор материалов, обеспечивающих депонирование углерода.
В результате будут предложены новые способы повышения биосеквестрационного потенциала сельского и лесного хозяйства Тюменской области и в национальном масштабе путем внедрения инновационных экологически обоснованных агротехнологических технологий. Работы будут проводиться совместно с Агрофизическим институтом (Санкт-Петербург), ФИЦ «Тюменский научный центр» СО РАН и ГАУ Северного Зауралья.
