Прошёл первый полевой сезон Молодёжной лаборатории геоинформатики экосистем. Она появилась в ЮГУ благодаря победе в конкурсе национального проекта «Наука и университеты» в 2022 году. Значительная часть лаборатории - молодые учёные и молодые будущие учёные, студенты, которые сейчас вовлекаются в научную деятельность. Мы взяли интервью у руководителя лаборатории Данила Ильясова и двух лаборантов - Александра Усика и Ильи Иванова.
- Когда прошли первые полёты на дронах? И как они помогли лаборатории?
ДИ: В июне мы провели практику для студентов. Она была совмещена с нашими полевыми работами. Впервые в ЮГУ в рамках практики студенты тренировались летать на дронах. Они осваивали методы пилотирования и картографии при помощи беспилотников. Эта часть работы была полезна, она помогла нам выявить заинтересованных студентов, и многие из них сейчас пришли к нам в лабораторию писать курсовую, а в будущем, надеюсь, они включаться глубоко в научную деятельность. Студенты, которые с нами второй год, также освоили эти навыки и на данный момент подготовили несколько публикаций, которые представили на тематических конференциях. Уже полтора года наша лаборатория существует, и значительную её часть составили молодые учёные и молодые будущие учёные, студенты, которые сейчас вовлекаются в научную деятельность. Мы должны не только создать лабораторию прямо сейчас, но и сформировать задел на будущее. Мы должны начать готовить специалистов, которые будут работать в этой экологической тематике в ЮГУ в будущем.
- Почему вы выбрали профессию эколога? И в чём заключается ваша работа сейчас?
Александр Усик: Я из тех студентов, кто не знал, что меня ждёт в будущем. Мне была близка география, всё, что связано с природой. И как-то так получилось, что шестой год учусь на эколога в ЮГУ. Бакалавриат у меня был связан с ГИС-картографированием. На первом курсе магистратуры Данил Викторович начал у нас преподавать. Мне понравилось, как он преподаёт. Я подошёл к нему, спросил, можно ли диплом начать писать под его руководством, он согласился. Больше всего я узнал про экологию как раз на «Мухрино». Я собирал своими руками данные при помощи БПЛА, отбирал фитомассу, делал измерения камерным методом. Мне нравится, что это всё не закончилось на полевых исследованиях, дальше я продолжил связывать полученные данные воедино при помощи ГИС. Сейчас в мои обязанности входит создание ортофотопланов. Мы ищем математическую связь, чтобы можно было с помощью дронов удалённо произвести расчёт фитомассы. Мой диплом связан с этой темой. Очень нравится то, что я работаю и учусь в одном и том же месте, и всё это выливается в огромную и важную работу.
Илья Иванов: Экология - это перспективное направление. Тем более нефтегазовая сфера развивается, и она одна из ведущих в нашем регионе. Поэтому я подумал, что именно экологом быть довольно перспективно для будущей реализации себя. Мы сейчас обрабатываем снимки с БПЛА. Это в дальнейшем поможет создать картографическую базу, чтобы можно было оценивать изменения ландшафта в годовой перспективе.
- Какие цели вы преследовали на первой полевой практике?
ДИ: Мы ставили перед собой цель освоить методику высокодетальной съёмки при помощи беспилотных летательных аппаратов в лидарном и мультиспектральном диапазоне, в видимом диапазоне. Оценивать в рамках нашей текущей задачи дистанционными методами запасы фитомассы в болотных и лесных экосистемах. Но также и другие характеристики, которые позволяют оценивать потоки диоксида углерода и метана, запасы диоксида углерода и метана: уровень грунтовых вод, мозаичность растительного покрова и другие характеристики, которые помогают нам косвенно оценивать экологические свойства лесов и болот, которые мы изучаем.
- Где прошёл полевой сезон? Что удалось сделать?
ДИ: Основные свои усилия мы сосредоточили на болотных экосистемах, а точнее на Мухринском болотном массиве. При помощи лидарной съёмки (лидар – прибор, который позволяет с очень высокой точностью оценивать расстояния между дроном и снимаемым объектом, представлять 3D-модель поверхности изучаемого объекта) мы можем увидеть на нём отдельные деревья, кочки, мочажины, другие элементы болотной экосистемы, которые формируют рельеф. Когда мы их видим, мы можем с помощью специальных алгоритмов разделить. В частности, мы можем выделить отдельные деревья, измерить их высоту, диаметр ствола. И если эти данные верифицировать при помощи наземной съёмки на каком-то небольшом участке с относительно небольшими трудозатратами мы можем довольно точно на всём болотном массиве оценить запасы древесины. Это нужно, чтобы оценить запасы углерода, которые содержатся в растительном покрове болот. Эта работа в процессе. Есть другая часть работы, она фактически на финальной стадии. Мы оценивали запасы фитомассы в травяно-кустарническом ярусе, нам удалось оценить дистанционно запасы углерода с точностью до 80%.
Также в этом году мы заложили нулевую точку отсчёта, которую в течение будущих лет будем периодически обновлять, и будем смотреть, как изменяется уровень болота, как меняется уровень воды в зависимости от количества осадков. Эти базовые точки мы заложили, измерили их уровень в 2023 году, и вплоть до 2030 года мы будем регулярно осуществлять измерения, сравнивать их с данными по уровню грунтовых вод, приросту мхов, т.обр. прямо оценим, каким образом и с какой скоростью болото прирастает, с какой скоростью фиксирует диоксид углерода в торфяной толще.
- Что в планах?
- Мы хотим провести такую же высокодетальную съёмку, столь же подробное исследование на другом полигоне, который нас сейчас интересует с точки зрения реализации проекта и оценки запасов углерода - «Кондинские озёра». Мы будем развивать полигон как будущий стационар. И надеемся, что в перспективе по объёму полученных данных и глубине исследований он будет сравним со стационаром «Мухрино». У нас есть планы на тепловизорную съёмку. Мы попытаемся применить её к экологическим исследованиям. У нас есть планы по изучению потоков диоксида углерода при помощи беспилотного летательного аппарата, то есть напрямую, а не по косвенным характеристикам: при помощи газоанализатора, который будет установлен прямо на беспилотник. И мы сможем измерить поле концентрации парниковых газов, и затем, зная ещё некоторые другие параметры (скорость ветра, температуры воздуха), восстанавливать поток диоксида углерода, который выходит из болота.
- Зачем экологам создавать математические модели?
ДИ: Математические модели, которые разрабатываем в нашей молодёжной лаборатории, необходимы для нескольких целей. Первая цель – интерпретация полевых данных. Кроме того, математические модели позволяют нам сформировать такие условия, которые в реальности на данный момент не встречаются. То есть мы можем в математической модели виртуально вырубить лес, проложить дорогу, повысить или понизить уровень грунтовых вод, увеличить температуру воздуха или почвы и посмотреть, как это повлияет на потоки диоксида углерода в кратковременной перспективе, и запасы углерода в долговременной перспективе. Мы внутри модели можем воссоздать условия, которые возникают из-за техногенной нагрузки, в результате антропогенного использования территории и показать, как это повлияет на экосистемы без реального воздействия на них. Таким образом мы без вреда для конкретного болота или леса можем показать, как повлияет человеческая активность до того, как она ещё осуществилась, и можем найти пути минимизации этого воздействия или поискать пути приспособления к ним. Это две основные функции, которые выполняют математические модели. И они работают в связке с высокодетальными картами, потому что такие воздействия происходят на экосистемном уровне.
Больше читайте в нашем материале