Газоны в Арктике: заполярные ученые выращивают яркую зелень на промышленных отходах

Клумба с декоративными растениями на техногенной пустоши

Сегодня в Арктике теплее, чем было сотню лет назад. От глобальных изменений климата страдает животный мир, но не человек: для многих северян чем выше температура, тем лучше. Конечно, вряд ли в Заполярье когда-нибудь вырастут пальмы или эвкалиптовые деревья. А вот яркая и сочная трава летом растет уже сейчас – на радость людям. И это при низких температурах и на совсем непригодной для посадок земле.

В Кольском научном центре Российской академии наук (ФИЦ КНЦ РАН) существует несколько групп, которые на протяжении десятилетий занимаются вопросами озеленения и восстановления нарушенных территорий. Как стало известно GoArctic, такие работы проводятся в Полярно-альпийском ботаническом саду (ПАБСИ), Институте проблем промышленной экологии Севера (ИППЭС), Горном институте.

«Кольский научный центр – это комплексное учреждение науки, ученые которого ведут не только узконаправленные, но и междисциплинарные исследования. Таким образом, результаты научных разработок в одной области находят свое применение в другой. В последнее время в научном сообществе растет интерес к биотехнологиям, применение которых дает возможность использования живых организмов, их систем для решения технологических задач. В 2017 году была создана Группа развития биотехнологий под руководством член-корреспондента РАН Владимира Константиновича Жирова, которая объединила не только группы ученых Кольского центра, но и ученых из других научных учреждений и даже регионов», – отмечает помощник председателя КНЦ РАН по связям с общественностью Юлия Гилярова.  

Трава на шлаке

«Основным направлением работ нашей группы является подбор и экспериментальное обоснование применения в озеленении и рекультивации материалов, которые являются отходами каких-либо производств – будь то древесные опилки или кора, жмых хвои или горнопромышленные отходы, –рассказывает старший научный сотрудник лаборатории природоподобных технологий и техносферной безопасности Арктики КНЦ РАН Марина Слуковская. – При разработке технологий озеленения и восстановления городских и промышленно нарушенных ландшафтов мы основываемся на двух базовых принципах: во-первых, следует учитывать специфику климатических и почвенных условий, а во-вторых, использовать доступные (местные) материалы, что позволяет создавать устойчивый растительный покров с наименьшими затратами».

«Это позволяет снизить стоимость технологий и дает надежду на их более масштабное внедрение в практику озеленения городов и техногенно нарушенных территорий, – объясняют в КНЦ. – Например, в прошлом году силами участников нашей научной группы и студентов было проведено озеленение клумбы площадью 800 кв. м. на территории «Кольской ГМК» в Мончегорске с использованием технологии штабелирования  горнопромышленных отходов. Мы всегда открыты к сотрудничеству и с радостью делимся своими знаниями не только на специализированных конференциях, но и на научно-практических форумах, популярных лекториях, а теперь еще и в Интернете. Своей задачей мы видим совершенствование имеющихся и разработку новых способов озеленения Арктических территорий, их испытание в городах и на территориях с высокой техногенной нагрузкой, а также доведение разработок до стадии инновационной технологии, готовой к внедрению».

Ради комфорта людей

Как отмечают в КНЦ РАН, первые опыты по созданию жизнестойких газонов  в Заполярье начались в начале двухтысячных.

«Разработка технологий создания ковровых газонных покрытий с использованием различных заменителей почвы (гидропонных технологий) была начата в ПАБСИ около 15 лет назад, – отмечает Марина Слуковская. –   Первым материалом был субстрат из вспученного вермикулита*, работы по использованию которого в северном оранжерейном цветоводстве и овощеводстве до этого уже не один десяток лет велись в институте у подножия Хибин под руководством доктора биологических наук Л. А. Ивановой. Применение вспученного вермикулита позволило проводить озеленение территорий с помощью настила ковровых газонов, которые, как оказалось, можно вполне успешно вырастить за полярным кругом за 2-3 недели, не используя при этом ни грамма почвы или торфа». 

Ковровый дерн на вермикулитовом субстракте

Дальше – больше: с помощью разработанной технологии были проведены успешные эксперименты по созданию газонных покрытий для озеленения городских территорий. Затем технологию было решено апробировать в экстремальных условиях высокой антропогенной нагрузки.

«Причиной этому послужило наличие в Мурманской области больших площадей, занятых техногенно нарушенными территориями разных категорий. Реабилитация таких территорий сложна, а традиционные способы не всегда эффективны, – объясняет доктор биологических наук, заведующая сектором цветоводства и озеленения ПАБСИ Любовь Иванова. – Уже первые исследования по использованию инновационных технологий для восстановления экосистем на территориях с высоким содержанием нефтепродуктов и на апатит-нефелиновом** хвостохранилище дали блестящие результаты. В частности, краеугольным камнем закрепления пылящих «хвостов» является сложность прорастания семян на их песчаной поверхности: поскольку они легко сдуваются ветрами на открытых пространствах, остро ощущается недостаток влаги. Озеленение с помощью заранее выращенной дернины позволило не только быстро (в течение одного вегетационного сезона) закрепить пылящие массы, но и способствовало заселению нескольких десятков местных видов растений, что является первым шагом к восстановлению естественного растительного сообщества».

Апатито-нефелиновое хвостохранилище сразу после высадки газонов

Апатито-нефелиновое хвостохранилище через 3 года

Следуя трендам

Немаловажный этап в работе – это оценка состояния насаждений. Ее научились проводить в щадящем режиме, дистанционно.

«Современным трендом в городском экологическом мониторинге является применение дистанционных, неразрушающих и экспресс-методов оценки состояния зеленых насаждений и почв, – продолжает Марина Слуковская. – Участники нашего коллектива входят в коллектив проекта Российского научного фонда, реализуемого на базе центра «Смарт технологии устойчивого развития городской среды в условиях глобальных изменений» РУДН. Города Арктической зоны РФ имеют несомненную специфику зеленых насаждений, отличающую их от средней полосы и юга, поэтому продвижение новых подходов к экологической оценке городской среды в России невозможно без их тестирования за полярным кругом».

«В городах, как правило, требуется лишь точечное озеленение, которое совсем несложно и недорого можно провести с помощью разработанных нами технологий – например, с использованием ковровых газонов на основе древесных опилок, – отмечает Марина Слуковская. – Например, Мончегорск имеет самую загрязненную почву среди городов Мурманской области. ГИС-технологии позволили быстро и с высокой точностью определить площадь потенциальных для озеленения незакрытых растительностью зон. Такой локальный подход позволяет рассчитать смету озеленения, а значит – оценить стоимость улучшения окружающей среды для жителей города. Это недорого и, как нам кажется, точно стоит того, чтобы сделать жизнь людей хоть немного комфортнее». 

«Секрет фирмы»

В КНЦ РАН охотно делятся сведениями о технологиях, которые разработали и успешно применяют ученые.

«Все технологии основаны на использовании влагоемких субстратов-почвозаменителей и смесей злаковых растений, состав которых подбирается исходя из целей озеленения, – продолжает Любовь Иванова. – Например, для городов смесь будет одной, для территорий с высоким содержанием тяжелых металлов – совершенно другой, потому что в первом случае целью является получение красивого декоративного газона, а во втором – создание растительного покрова, устойчивого к загрязнению. Использование влагоемких субстратов является базовым принципом всех наших технологий. Это принципиально, поскольку в условиях короткого северного лета, перепадов температур, неравномерности осадков и бедности почв такие субстраты обеспечивают оптимальные условия для прорастания семян и первого (самого важного!) периода жизни растений».

«В течение этих 15 лет мы создавали газоны двумя способами – прямым посевом семян во влагоемкие субстраты, нанесенные на озеленяемый участок слоем толщиной 1 см, либо с помощью ковровых газонов, заранее (в течение 14-20 дней) выращенных на пленке в деревянных рамках на субстратах толщиной 1 см, – поясняют в КНЦ РАН. – Однако совсем недавно нами была предложена новая технология, в которой семена доводятся до стадии проростков в закрытом помещении в небольших штабелированных подносах, а дальнейшее развитие растений происходит уже на участке озеленения».

«Для создания газонов в этом случае не нужны большие ровные поверхности, успех их выращивания не зависит от локальных понижений температуры и заморозков (которые часто являются проблемой для северного озеленения), материалы для создания таких газонов более чем доступны для каждого жителя Севера, – объясняет Любовь Иванова. – И, наконец, самое важное – это самый дешевый, быстрый и эффективный способ создания ковровых газонов!»

В Мурманской области есть сразу несколько участков земли с выжжеными деревьями и травой – с так называемыми «лунными пейзажами». Это прямой результат деятельности крупных промышленных предприятий, мощности которых расположены на севере региона и в его центральной части.

Экспериментальный участок на техногенной пустоши у Мончегорска

Неудивительно, что первым делом ученые начали создавать газоны именно там, где, казалось бы, ничего живого расти уже не может.

«Технология, в которой влагоемкие субстраты используются в комбинации с горнопромышленными отходами, была разработана специально для территорий с высоким уровнем загрязнения почвы вблизи медно-никелевых комбинатов в Мурманской области, – поясняет Марина Слуковская. – Напрямую ни обычные, ни инновационные способы озеленения здесь не работают, потому что обязательным условием для восстановления растительности на таких территориях является хотя бы формирование толстого слоя из незагрязненной почвы или торфа, в котором могли бы развиваться корни растений. Почему «хотя бы»? Потому что почва и почвосмеси в условиях постоянно действующего аэротехногенного загрязнения и кислотных выбросов не решают проблему полностью, в течение трех лет они накапливают загрязняющие вещества и становятся токсичными для растений».

«Основываясь на этом опыте, нашей научной группой, состоящей из сотрудников ИХТРЭМС, ПАБСИ и ИППЭС КНЦ РАН, была предложена комплексная технология ускоренной фиторекультивации территорий, поврежденных выбросами медно-никелевого производства с использованием ковровой дернины и щелочных горнопромышленных отходов, – рассказывают в КНЦ РАН. – Сотрудники Института химии уже около 30 лет занимаются разработкой способов утилизации горнопромышленных отходов в природоохранных целях, поэтому к началу проведения экспериментов у нашего коллектива «в наличии» было несколько разных видов щелочных отходов. С помощью этих отходов в 2010 году были созданы первые площадки озеленения на техногенной пустоши возле Мончегорска. За эти годы были исследовано около 10 разных видов горнопромышленных отходов и к настоящему времени у нас довольно четкое представление о том, какими свойствами они должны обладать для того, чтобы не только депонировать поступающие из атмосферы тяжелые металлы, но и позволять растениям выжить в экстремальных условиях. Эти работы в течение многих лет финансово и организационно поддерживает Российский научный фонд и Кольская ГМК, за что мы им очень благодарны».

Постарались ученые и в областном центре.

«В Мурманске мы проводили озеленение вокруг Памятника портовикам, погибшим в годы Великой Отечественной Войны на трудовом посту, который находится на территории Морского вокзала неподалеку от ледокола «Ленин», – поясняет Любовь Иванова. – Место это достаточно проблемное для создания газонов, поскольку там постоянно дуют ветра с Кольского залива, однако, несмотря на бедность почвы, примененная нами технология с использованием ковровых газонов показала отличный результат».

АЗС в Мурманске

«Но все же мы научные сотрудники, а не фирма или подрядчики по озеленению и поэтому, как мы считаем, для нас такие работы могут быть только локальными работами, в процессе которых мы можем провести испытания разработанных методов. Наша задача – предоставить потребителю готовую к использованию технологию, проконсультировать его в процессе реализации, а не выполнять то, за что отвечают муниципальные власти или частные собственники. Мы – однозначно за разделение обязанностей», – объяснили в Кольском научном центре.

Вместо заключения

Как поясняют в КНЦ РАН, новые виды растений чаще всего попадают на Север с человеком или специально (кормовые культуры – борщевик Сосновского, горец Вейриха, декоративные виды и т.д.), или случайно – с сеном, грузами, на колесах машин.

В 1931 году был организован Полярно-альпийский ботанический сад-институт, основной задачей которого стало переселение (интродукция) и акклиматизация растений. Интродукционными экспериментами были охвачены несколько тысяч видов, многие из которых показали способность приживаться в регионе и активно возобновляться. В Мурманскую область привозили, в частности, растения Алтая, Саян и Дальнего Востока.

В наши дни из-за изменения климата ученые фиксируют увеличение продуктивности многих видов растений (картофель, ягодные культуры, кормовые травы и др.), а также продвижение ареала распространения растений и других живых организмов на север. Очень ярко это проявляется на грибах. По данным специалистов из ИППЭС КНЦ РАН, за последние 20–30 лет число видов грибов в некоторых районах Арктической зоны РФ выросло больше чем в два раза.

*Вермикулит – минерал, имеющий золотистый или бурый цвет и относящийся к классу гидрослюд. Возникает в результате выветривания и гидролиза слюды биотита и флогопита. Это слоистый кристалл, состоящий из пластин, которые при нагреве превращаются в червеобразные нити («vermiculus» в переводе с латинского означает «червячок»). Минерал во вспученном виде обладает высокой тепло- и звукоизоляцией, впитывает жидкость, превышающую его вес в 5 раз, кроме того, он устойчив к гниению и размножению микроорганизмов. В нем нет примесей тяжелых металлов, он не токсичен, стерилен, экологически чист.

**Апатит-нефелиновое хвостохранилище – место с отходами горно-обогатительного производства.

***

Наталья Линкевич, специально для GoArctic.