Команда Института физики прочности и материаловедения СО РАН смогла получить уникальные слоисто-градиентные керамические композитные материалы. Их основой стали оксид алюминия и карбид циркония, имеющие разные коэффициенты теплового расширения. Результаты работы были опубликованы в журнале Materials Characterization.

Уникальная керамика очень стойка к высоким температурам — она выдерживает нагрев свыше 3 тыс. градусов. Благодаря этому ее можно использовать для защиты оборудования, работающего в экстремальных условиях, например, для сохранения тепла или предотвращения перегрева.

"Главной особенностью таких керамических композитов является их градиентная структура, которая обеспечивает плавное изменение свойств от одного слоя к другому. Материалы в этом случае наносятся послойно методом горячего прессования в вакууме: от чистого оксида алюминия постепенно переходя к чистому карбиду циркония, а между этими слоями располагаются промежуточные слои, состоящие из смеси обоих материалов в различных пропорциях", – рассказал научный сотрудник лаборатории физической мезомеханики и неразрушающих методов контроля ИФПМ СО РАН, кандидат физико-математических наук Алесь Буяков.

Оксид алюминия и карбид циркония по-разному реагируют на нагрев и охлаждение, что влияет на то, как в них появляются и распространяются трещины. Карбид циркония как бы «сжимает» материал, замедляя трещины, а оксид алюминия, наоборот, «растягивает», ускоряя их рост. Если же правильно подобрать соотношение этих материалов, можно добиться прочности, объединив их разные свойства.

В создании материалов используется принцип палитры. Со сменой состава слоев они становятся более устойчивыми к разрушению. Это и позволяет избежать в том числе трещин. Оптимальное количество слоев для керамических композитов — от пяти до шести.

Из таких керамических композитных материалов с постепенно меняющимся составом можно изготавливать детали с необычными характеристиками. Можно настроить их так, чтобы детали хорошо или, наоборот, плохо проводили электричество и тепло, а также чтобы они были устойчивы к воздействию агрессивных веществ. Благодаря подобным характеристикам такие материалы очень ценны в производстве электроники, оборудования для энергетики и в авиакосмической промышленности.

Фото - Пресс-служба Томского научного центра СО РАН

В свое время мы уже писали о том, как в Советском Союзе еще до войны возникло одно очень актуальное направление в науке – так называемая «агрономическая физика». Эта наука занималась изучением основных физических факторов (свет, тепло, вода, воздух), влияющих на продуктивность земледелия. С этой целью в 1932 году в Ленинграде открылся Агрофизический научно-исследовательский институт, на тот момент – единственная в мире научная организация такого рода.

Напомним, что инициатором создания этого Института был академик Абрам Иоффе. Он же впервые предложил на системном уровне применить методы фундаментальной физики в сельском хозяйстве. В данном случае ученый исходил из того, что растения являются сложной физической системой, на которую можно влиять через свет, тепло и электричество. Отметим, что уже в довоенный период были сделаны важные наработки, особенно в области светокультуры. В частности, Иоффе рассматривал возможность круглогодичного выращивания овощей в тепличных хозяйствах, где использовалось искусственное освещение.

В послевоенные годы исследования продолжились, охватывая круг таких вопросов, как режимы освещения растений, способы изменения теплового, водного и воздушного режимов в почве и в приземном воздухе, а также вопросы создания новых методов и приборов для исследования важных физических явлений в земледелии.

Практических результатов оказалось достаточно много. Так, к началу 1950-х годов в теплицах уже применялось досвечивание растений электрическими лампами. Эффективность данного приема как раз была доказана лабораторными опытами Агрофизического института. Дальнейшие работы, проводимые уже после войны, показали, что если обеспечить достаточно мощное освещение (порядка 200 ватт на квадратный метр), то растения будут развиваться сильнее, чем под лучами солнца. Например, в одной лаборатории под мощными электроустановками томаты вызревали за 60-70 суток вместо 140-150, необходимых в естественных условиях. Огурцы вызревали за 37-40 суток вместо 60-70, ветвистая пшеница – за 70 суток вместо обычных 120-140.

Единственным препятствием к широкому использованию такого приема была его дороговизна. В то время (в начале 1950-х) еще не были найдены эффективные источники света для растений. Специальных «ботанических ламп», как отмечалось в публикациях тех лет, не было. Не было и соответствующих научных данных, хотя работа в этом направлении намечалась.

Параллельно осуществлялись разработки по технике обогрева парников и открытого грунта. Необходимо было дать научное обоснование количества потребляемого тепла в зависимости от погоды. Например, выяснить, как и на какой глубине размещать обогревательные приборы, чтобы растения наиболее полно использовали тепло. Также было важно решить вопрос о способности парника отражать, излучать и поглощать солнечные лучи.

Детального изучения требовал и световой режим парника. Задача сводилась к тому, чтобы растения в парниках освещались так же, как и в естественных полевых условиях. Считалось, что обычное стекло пропускает недостаточно света, особенно – невидимых ультрафиолетовых лучей. Чтобы решить проблему, сотрудники Агрофизического института предложили вставлять в рамы парников специальную ацетилцеллюлозную пленку, которая намного легче стекла и обладает большой прозрачностью не только в видимой, но и в ультрафиолетовой областях. В парниках, где применили такую пленку, резко повысился урожай. Например, урожай салата вырос на 55%, огурцов – на 66%, томатов – на 25 процентов. При этом созревание указанных культур ускорилось на 10-15 дней.

Особое значения имели исследования проблемы влияния на растения теплового фактора. Как известно, на растения влияют отрицательно как слишком высокие, так и слишком низкие температуры. В начале 1950-х годов систематическое изучение теплового режима почв и приземного воздуха только начиналось. Полных данных относительно тепловых характеристик почв Советского Союза еще не было. Без таких сведений, отмечали ученые, невозможно судить о процессах теплообмена и аккумуляции тепла и проектировать мероприятия по осушению или орошению территорий. Поэтому изучению теплового баланса на поверхности почвы уделялось серьезное внимание.

Учитывая, что большая часть территории страны находилась в зоне холодного климата, проблема теплового режима роста растений имела особую остроту. Уже тогда, к началу 1950-х, ученые приступали к регулированию этих условий непосредственно на полях. Серьезного опыта в таких делах еще не было, и все же нашим ученым удалось получить неплохие результаты. Так, в условиях Крайнего Севера главным препятствием для земледелия были ранние заморозки, нередко наступавшие в первой половине августа и даже в конце июля. Из-за заморозков страдает верхняя часть картофеля и прекращает рост. Опыты, проведенные сотрудниками Агрофизического института показали, что при заморозках ботва сильно излучает тепло и потому чрезмерно охлаждается, тогда как температура почвы и приземного слоя воздуха остается выше нуля.

Тогда ученые предложили сажать картофель на гребнях с расширенными междурядьями. Данный прием обеспечивал более полное использование почвенного тепла для обогрева растений и лучшее продувание их теплым воздухом. При такой посадке на опытных участках в совхозах Мурманской области от заморозков погибало всего 10-20 процентов картофеля, тогда как при обычных посадках погибало 70-90 процентов.

Дальнейшие исследования показали, что посадка картофеля на гребнях создает более благоприятные условия для роста растений, так как в длинные весенние дни гребни накапливают больше тепла, чем ровная поверхность. Причем, избыток тепла не успевал расходоваться за короткую ночь. Тот же прием довольно успешно использовался и в Ленинградкой области, где весной почвенного тепла часто не хватает. Помимо того, что гребнистая поверхность изменяет тепловой режим плантации, она также меняет и водный режим, устраняя избыточную влагу (что для Северо-Запада страны не менее актуально).

Помимо указанного способа были предложены и другие не особо сложные примы управления тепловым режимом почвы. Например, мульчирование земли черной бумагой, торфом, соломой и т.д. При таком способе солнечные лучи лучше поглощались, а ночью земля медленнее остывала.

Еще одно интересное наблюдение. Было установлено, что воздействие на поверхностный слой почвы может вызывать важные, иногда – коренные изменения во всех явлениях, происходящих в ней. Так, аграрии всегда стремятся поддерживать верхний слой в мелкокомковатом, рыхлом виде. Этот агротехнический прием служит своего рода защитой от непроизводительного испарения влаги. К началу 1950-х годов у нас были разработаны методы, позволявшие быстро создавать мелкокомковатую структуру поверхностного слоя почвы. Например, для этого применялся торф, обработанный разбавленный раствором едкого калия. Образовавшуюся щелочную вытяжку вносили в почву и тщательно перемешивали до образования комочков. Устойчивость таких комочков к размывающему действию воды была такая же, как у лучших черноземов. Кроме того, при этом заметно усиливалась деятельность почвенных микроорганизмов.

Еще один пример эффективного воздействия на поверхностный слой земли. Так, в пустынях и полупустынях для борьбы с выдуванием используют посадки трав, кустарников и деревьев. Однако неукоренившиеся всходы сами нуждаются в защите от ветра. Для этих целей традиционно использовались настилы из стеблей, веток, заборчики из камыша и т.д. Но такие приемы достаточно трудоемки и требуют большого количества материалов. Сотрудники Агрофизического института предложили связывать песчинки между собой путем нанесения на песок тонкого слоя битума. Из него изготовляли водную битумную эмульсию, равномерно распределяя ее на поверхности песка. С помощью такой защиты в начале 1950-х годов на Нижне-Днепровских песках, а также в Кара-Кумах удалось вырастить десятки гектаров лесопосадок.

Здесь мы перечислили только часть тех изобретений, что были предложены нашим агрофизиками в послевоенные годы. Полагаем, нет смысла отрицать, что такие предложения сохраняют актуальность для отечественного земледелия и в наши дни. Правда, не совсем ясно, насколько всё это используется в современных хозяйствах страны. Агрофизический институт до сих пор продолжает свою работу. Кое-что даже широко освещалось в прессе. Например, «Антарктический огород» - автоматизированный фито-технологический комплекс-оранжерея, работающий на станции «Восток». К началу 2026 года здесь с помощью особых технологий было выращено более 200 сортов растений (в основном – огурцы, томаты, перец, зелень и даже арбузы). И как явствует из отчетов, Антарктидой наши ученые не ограничатся. Речь уже идет об отработке технологий для будущих лунных и марсианских баз!

Этот космический размах, конечно же, впечатляет. Однако лишенные всякого пафоса простые «земные» технологии послевоенной поры впечатляют ничуть не меньше. А если говорить об актуальности, то все же реальные поля на Земле кажутся куда важнее для жизни людей, чем футуристические марсианские теплицы.

Николай Нестеров

Фотография из открытого источника

В Новосибирском государственном университете прошла научно‑практическая конференция «Высокотехнологичная диагностика как основа научного поиска», где показали, как компьютерная томография и искусственный интеллект помогают в области бинарных медицинских технологий и поиска новых подходов к лечению рака и нейродегенеративных заболеваний.

Заведующий лабораторией ядерной и инновационной медицины Физического факультета НГУ, к.м.н. Владимир Каныгин отметил, что высокотехнологичные методы давно вошли в научную практику, но именно междисциплинарные исследования сегодня дают наибольший эффект. По его словам, томографическое оборудование НГУ активно используется не только в биологии и медицине, но и в археологии:

— Использование томографии в археологической практике неожиданно показало достаточно высокие результаты, которые представляют определённый интерес.

Например, учёные сканируют древние черепа, не разрушая артефакты, и получают трёхмерные модели для реконструкций.

Отдельный акцент конференции — бинарные технологии, применяемые прежде всего в онкотерапии. Бинарная технология в медицине предполагает сочетание двух по отдельности относительно безопасных факторов (препарата и физического воздействия), которые вместе дают мощный терапевтический эффект. Пример — бор‑нейтронозахватная терапия: сначала в опухолевые клетки накапливаются наночастицы бора, затем опухоль облучают нейтронами, и в результате локальной ядерной реакции клетки рака разрушаются, а окружающие ткани повреждаются меньше. Похожий принцип лежит и в основе фотодинамической терапии, и в других комбинированных методах.

— Все эти работы укладываются как в направление нейтронозахватной терапии, так и ряда других бинарных технологий, которые являются основополагающими в нашей работе, — подчеркнул Владимир Каныгин.

Лаборатория НГУ, по его словам, уже широко использует препараты на основе бора и гадолиния, а также планирует развивать подходы с использованием соединений висмута, лития и других элементов. Важной особенностью стратегии НГУ он назвал переход от классических лабораторных моделей к работе со спонтанными опухолями у домашних животных: сотрудничество с ветеринарными клиниками позволяет приближать эксперимент к реальной клинической ситуации и проверять бинарные методики в условиях, более близких к человеческой медицине.

На конференции также прозвучали доклады о применении искусственного интеллекта в ранней КТ-диагностике различных заболеваний, включая нейродегенеративные. Доктор биологических наук, заведующая лабораторией молекулярных механизмов патологических процессов ФИЦ Фундаментальной и трансляционной медицины Елена Колдышева рассказала о совместном проекте с лабораторией ядерной и инновационной медицины НГУ.

— Сейчас мы ведём разработку нового алгоритма для диагностики нейродегенеративных изменений в мозге с помощью компьютерного томографа и искусственного интеллекта. Речь идёт об алгоритмах глубокого обучения, которые в перспективе должны помочь врачам более точно и рано выявлять патологические изменения, — отметила она.

На текущем этапе команда проекта создаёт обучающий набор данных (дата-сет) на лабораторных животных. Гистологи вручную размечают множество сканов срезов мозга: отдельно помечают амилоидные бляшки, нейрофибриллярные клубки, нормальные и повреждённые нейроны.

— Создание дата‑сета — это очень муторная, тяжёлая работа для гистолога. Нам нужны не десятки и не сотни, а тысячи снимков, которые мы должны вручную разметить, и по ним обучить, — пояснила Елена Колдышева.

После этапа на животных исследователи планируют искать подходящий набор данных по людям и «наложить одно на другое», чтобы адаптировать алгоритм к человеческому материалу.

По словам Владимира Каныгина, в отборе докладов важную роль сыграл и кадровый аспект: в большинстве коллективов участвуют действующие сотрудники, выпускники и нынешние магистранты НГУ, прежде всего по направлению «Медицинская физика». Это, как он отмечает, подтверждает, что университет сохраняет статус «кузницы научных кадров» в области ядерной медицины, высокотехнологичной диагностики и бинарных технологий. В совокупности доклады конференции показали, что НГУ не только осваивает передовые методы КТ и ИИ, но и формирует вокруг них сильную междисциплинарную школу, способную работать на стыке физики, биологии, медицины и даже археологии.

Пресс-служба Новосибирского государственного университета

Фото предоставлены пресс-службой НГУ

Учёные НИИ клинической и экспериментальной лимфологии (филиал Института цитологии и генетики СО РАН) начинают серию исследований, посвящённых роли врождённых лимфоидных клеток (ILC) в развитии ревматических заболеваний, чтобы в перспективе создать более точные подходы к терапии таких болезней, как ревматоидный артрит, псориатический артрит и спондилоартрит. Первым шагом стал обзор современных работ, который помогает спланировать собственные эксперименты новосибирской группы, опубликованный в свежем номере «Сибирского научного медицинского журнала».

«Наша статья – это обзор литературы, следующий этап уже будет на наших данных. Мы взяли исследования по нескольким ревматическим заболеваниям и посмотрели, как меняется качественный и количественный состав ILC-клеток при каждом из них», -рассказал один из авторов исследования, младший научный сотрудник лаборатории экспериментальной и клинической фармакологии Виктор Овчинников.

По его словам, у врождённых лимфоидных клеток выделяют три субпопуляции – ILC1, ILC2 и ILC3: одни из них поддерживают воспаление, другие, наоборот, обладают противовоспалительным эффектом.

Лейкоциты – белые клетки крови, отвечающие за иммунитет, делятся на несколько крупных групп, одна из них – лимфоциты. Среди лимфоцитов есть отдельная линия – врождённые лимфоидные клетки, «родственники» Т‑ и В‑лимфоцитов, которые обитают преимущественно в тканях, реагируют первыми на патогены и повреждения, регулируя воспаление и регенерацию, умеют быстро запускать и усиливать ответ иммунной системы. В последние годы всё больше исследований указывает на то, что ILC участвуют в поддержании хронического воспаления в суставах и других органах‑мишенях при ревматических болезнях, влияют на разрушение хряща, костной ткани и патологическое ре-моделирование.

Авторы обзора показывают, что при ревматоидном артрите, псориатическом артрите, аксиальном спондилоартрите и других нозологиях соотношение разных групп ILC меняется по‑разному. Провоспалительные клетки могут накапливаться в тканях сустава и продолжать выделять воспалительные молекулы даже тогда, когда симптомы у пациента заметно уменьшились на фоне лечения. «Есть предположение, что остаётся небольшой пул ILC‑клеток где‑то в суставах или других органах, они поддерживают базовый уровень воспаления и не дают полностью снять все симптомы. Литература местами это подтверждает, местами опровергает, но все сходятся на том, что ILC каким-то образом участвуют в этих процессах», – отметил Овчинников.

Отдельный интерес вызывает то, как таргетная терапия – современные препараты, блокирующие отдельные цитокины или сигнальные пути, – влияет на ILC. Обзор показывает, что под действием лечения меняется субпопуляционный состав этих клеток, однако данные разных групп пока не всегда совпадают. В мире уже обсуждаются подходы, которые нацелены именно на ILC, например, ингибиторы сигнального пути JAK‑STAT и антагонисты IL‑17, и первые результаты выглядят многообещающими.

Следующим этапом станут собственные клинические исследования на базе ревматологического отделения НИИКЭЛ.

«Благодаря наличию собственной клиники, у нас есть уникальная возможность посмотреть пациентов до начала лечения, во время его проведения и после, и проследить, как конкретная терапия влияет на ILC‑клетки», – подчеркнул ученый.

Команда планирует изучать ILC в крови пациентов с различными ревматическими диагнозами, а при возможности – и в синовиальной жидкости суставов, хотя такие клетки сложно анализировать: вне организма они очень быстро погибают.

Особенность новосибирского проекта – длительное наблюдение и привязка данных по ILC к конкретным режимам терапии у реальных пациентов. В перспективе это позволит понять, можно ли использовать профиль врождённых лимфоидных клеток как дополнительный маркёр для подбора лечения и контроля остаточного воспаления. Если роль ILC в поддержании болезни удастся убедительно доказать, следующим шагом станут поиски способов прямо на них воздействовать и интеграция таких подходов в персонализированную терапию ревматических заболеваний. Данная работа выполняется в коллаборации с НИИ фундаментальной и клинической иммунологии.

Пресс-служба Института цитологии и генетики СО РАН

Фото из архива НИИКЭЛ. Изображение создано с помощью нейросети Шедеврум

Заседание наблюдательного совета НОЦ мирового уровня «Сибирский биотехнологический научно-образовательный центр» провёл Губернатор Новосибирской области Андрей Травников.

Как доложил главе региона министр науки и инновационной политики Вадим Васильев, участниками программы СиббиоНОЦ сейчас являются 99 организаций: шесть вузов, 11 научных организаций и 82 организации реального сектора экономики. Они реализуют 104 проекта.  

В 2025 году в двух Центрах развития компетенций СиббиоНОЦ прошли обучение более пятисот человек: 375 в НГУ-ИЦиГ, 223 человека – в Университете биотехнологий (НГАУ). В НГУ разработаны и реализуются междисциплинарные образовательные программы в области генетики и генетических технологий, биоинформатики и медицины. А в Университете биотехнологий -- программы в области внедрения цифровых технологий в систему управления производством, переработки продукции животноводства, органического земледелия, управления БАС и робототехника.  

В рамках выездных мероприятий продолжается работа по продвижению и популяризации проектов программы деятельности СиббиоНОЦ, в том числе и созданной инновационной продукции.  

Также участники совещания рассмотрели ряд проектов, реализующихся в рамках СиббиоНОЦ. Директор по научной и технической деятельности ЗАО «Сибирский научно-исследовательский и испытательный центр медицинской техники» Александр Шекалов рассказал о реализации проекта по разработке аппарата электрохирургического высокочастотного «Прометей» и перспективах его развития.  

«Прометей» — это современное медицинское устройство, предназначенное для рассечения тканей и коагуляции сосудов, в том числе с использованием аргоноплазменного режима. Обеспечивает безопасное и эффективное выполнение широкого спектра оперативных вмешательств благодаря высокой частоте тока и самодиагностике.  

Разработку и серийное производство медицинских изделий для хирургии и реабилитации СибНИИЦМТ ведёт уже более 30 лет. Проект по разработке, созданию аппарата «Прометей» был включен в программу СиббиоНОЦ в 2019 году. Аппарат, прошедший все необходимые технические испытания, токсикологические исследования, был клинически испытан на базе НГМУ. И в 2023-м году впервые применен в клинической практике при содействии НГМУ на базе ГКБ №1 в отделении гнойной хирургии. В дальнейшем испытания изделия были успешно проведены на базе многих новосибирских лечебных учреждений различного профиля.  

В 2026 году СибНИИЦМТ центр запустил проект по разработке электрохирургического аппарата уровня лучших мировых аналогов для общей и малоинвазивной хирургии.  

О деятельности Центра развития компетенций руководителей научных, научно-технических проектов и лабораторий СиббиоНОЦ и развитии технологического предпринимательства на базе Университета биотехнологий» на заседании наблюдательного совета доложил проректор по научной работе ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет инженерии и биотехнологий» Константин Жучаев.  

В частности, он рассказал, что в начале этого года Университет биотехнологий совместно с Городским центром развития предпринимательства и при поддержке Правительства Новосибирской области открыл бизнес-инкубатор.  

Его резиденты – студенты Университета – уже активно запускают собственные проекты и готовы масштабировать идеи в реальные продукты и сервисы. В числе проектов, например, – разработка препарата для поддержания жизненно важных функций у млекопитающих геронтологического возраста – «лекарство от старения» для кошек, собак и других домашних животных.  

Также участники совещания обсудили реализацию проекта «Системы менеджмента гидропонных и аэропонных сити-ферм и теплиц OverGrower», реализуемого ООО «Современные системы выращивания».

Информацию и фото предоставила пресс-служба Министерства науки и инновационной политики Новосибирской области

Международный коллектив ученых установил, что по изменению химического состава примесей в речной воде можно с высокой точностью определять давность лесных пожаров и масштаб протаивания вечной мерзлоты в Центральной Сибири. Это позволит прогнозировать, как быстро восстанавливаются сибирские леса, насколько активно деградирует многолетняя мерзлота и сколько растворенных веществ будет попадать в Северный Ледовитый океан на фоне глобального потепления. Результаты исследования опубликованы в журнале CATENA.

Лесные пожары становятся все более серьезной проблемой для бореальных лесов планеты. Сильные пожары катастрофически влияют на лесные ресурсы, вызывают негативные социальные и экономические последствия, а также подрывают способность лесов накапливать углерод из атмосферы и снижают биоразнообразие на выгоревших территориях. Помимо того, пожары влияют на круговорот химических веществ в биосфере. Это приводит к долгосрочным биогеохимическим последствиям, которые могут сохраняться десятилетиями. Зола от лесных пожаров обогащена различными элементами. Многие из них находятся в водорастворимых формах, поэтому легко могут оказаться в ручьях. Особенно уязвимы регионы с многолетней мерзлотой, где протаивание мерзлотного слоя после пожара способствует более активному вымыванию элементов в воды рек и ручьев.

Ученые Красноярского научного центра СО РАН совместно с коллегами из ФИЦ комплексного изучения Арктики им. академика Н.П. Лаверова УрО РАН и специалистами из Франции, Канады и США выяснили, что по изменению в речной воде концентрации анионов — минеральных соединений с отрицательным зарядом — можно с высокой точностью определить, как давно горел лес, и оценить масштаб протаивания многолетней мерзлоты.

Специалисты оценили, как лесные пожары влияют на содержание основных анионов (бикарбоната, хлорида, сульфата) и питательных элементов (нитрата и фосфата) в водосборных бассейнах центральной части Сибири, где доминируют лиственничные и березовые леса на многолетней мерзлоте. Изучив участки с различной историей пожаров, от нескольких дней до 129 лет после возгорания, биологи проанализировали миграцию растворенных веществ из пирогенных слоев в почву и далее в речную сеть.

Оказалось, что концентрации элементов, попавших в реки после пожара, по-разному изменяются со временем, что позволяет использовать их как маркеры истории пожаров. Например, сульфаты служат наиболее надежным индикатором времени, прошедшего с момента пожара: их уровень резко возрастает после пожарного воздействия и возвращается к фоновым значениям примерно через 20 лет. Бикарбонат, напротив, достигает пика в ручьях лишь спустя два десятилетия, сигнализируя о том, насколько глубже стала оттаивать мерзлота. Нитраты максимальны в первое десятилетие, а затем снижаются по мере восстановления растительности. Концентрации нитратов могут отражать темпы восстановления наземной растительности в сгоревшем лесу. Таким образом, главные анионы, образующиеся после пожаров, могут служить надежными индикаторами интенсивности пожара и времени, прошедшего с момента возгорания.

«Наши результаты имеют важное значение для прогнозирования реакции ландшафта на увеличение частоты лесных пожаров и глобальное потепление. Они позволят лучше понять будущие изменения в функционировании экосистемы сибирской тайги и выносе неорганических растворенных веществ в Северный Ледовитый океан. Поскольку изменение климата увеличивает частоту и интенсивность пожаров, а также глубину протаивания мерзлоты, вынос неорганических растворенных веществ в Северный Ледовитый океан будет усиливаться. Предложенный метод анализа анионов в ручьях позволяет создать эффективную, пространственно-интегрированную систему мониторинга. Включение динамики анионов в региональные системы мониторинга может предложить эффективный инструмент для отслеживания режимов пожаров, восстановления экосистем и стабильности многолетней мерзлоты в быстро нагревающихся бореальных и арктических регионах Сибири», — отмечает Ирина Токарева, кандидат биологических наук, научный сотрудник Института леса им. В.Н. Сукачева СО РАН

В то же время авторы призывают экстраполировать результаты с осторожностью, учитывая различия природных условий Центральной Сибири. Тем не менее анализ речной воды может стать важным инструментом для оценки масштабов лесных пожаров и скоростей восстановления экосистем в быстро нагревающихся арктических и бореальных регионах.

Информация и фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»

Фото Анастасии Тамаровской / ФИЦ КНЦ СО РАН 

Ученые Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН создали крупнейшую в мире базу данных по ламинарно-турбулентному переходу на стреловидных крыльях. Эти данные помогут не только точно предсказывать, где именно гладкое ламинарное обтекание крыла разрушится и перейдет в турбулентное состояние, но и выявлять участки, где требования к гладкости поверхности крыла самолета могут быть снижены без ущерба для аэродинамических характеристик. Благодаря результатам исследований авиастроение получает новые возможности для разработки самолетов, которые будут потреблять меньше топлива, то есть станут экономически выгоднее, и меньше загрязнять атмосферу.

Физика обтекания стреловидных крыльев, характерных для современных коммерческих самолетов, существенно отличается от того, как обтекаются обычные прямые крылья. Вместо того чтобы обтекать поверхность крыла ламинарно (то есть гладко, слоисто), поток воздуха, двигающийся в пограничном слое у поверхности стреловидного крыла, склонен раньше переходить в турбулентное состояние — движение с интенсивным хаотичным перемешиванием. Причина — в специфичных для стреловидного крыла вихрях поперечного течения, которые могут порождаться малейшими шероховатостями поверхности крыла. Дестабилизируя пограничный слой, эти вихри ускоряют турбулизацию потока, что на порядок увеличивает трение поверхности самолета о воздух. В результате полет на околозвуковых скоростях требует тратить больше топлива на преодоление трения и становится менее экономичным.

Сегодня, в новых условиях жестких экологических требований, проектирование крыла коммерческого самолета превратилось в искусство компромисса. Задача инженера — не сделать крыло идеально гладким и ламинарным любой ценой, а найти баланс между аэродинамическим совершенством (низким расходом топлива) и стоимостью производства и эксплуатации самолета. Расчет положения ламинарно-турбулентного перехода на стреловидном крыле — ключевой элемент этой оптимизации, требующий не только высокой точности, но и скорости. Альтернативой дорогостоящим и медленным прямым вычислениям становятся инженерные методы (например, метод переменного N-фактора), позволяющие учитывать шероховатость аэродинамической поверхности и быстро прогнозировать положение начала турбулизации.

В этой непростой задаче поиска баланса между аэродинамическим совершенством и экономичностью на помощь приходит информация, аккумулированная учеными из Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН.

В рамках проекта, поддержанного Российским научным фондом, специалисты ИТПМ провели масштабные исследования, создав крупнейшую в мире базу данных, посвященную ламинарно-турбулентному переходу на стреловидных крыльях. Эти данные позволили им не только точно предсказывать, где именно начинается турбулизация потока, но и выявлять участки, где технологические требования к гладкости поверхности могут быть снижены без ущерба для аэродинамических характеристик. 

«Глубокое понимание физических аспектов обтекания стреловидного крыла, понимание того, к каким внешним факторам ламинарное течение на таком крыле особенно чувствительно и какие типы гидродинамических неустойчивостей могут его разрушить, — вот основа для создания более эффективных аэродинамических поверхностей авиационной техники будущего», — подчеркивает руководитель проекта РНФ член-корреспондент РАН Андрей Владиславович Бойко. «Наша цель — не достижение ламинарного обтекания крыла за счет сложной и дорогостоящей полировки его поверхности, а поиск технологического компромисса, позволяющего обеспечить максимальную топливную эффективность коммерческого самолета без роста стоимости его производства и стоимости последующий эксплуатации. Мы предлагаем авиастроителям более совершенный инструмент для расчетов на ранних этапах проектирования, что открывает путь к созданию по-настоящему эффективных и экологичных самолетов будущего», — отмечает ответственный за экспериментальную часть проекта старший научный сотрудник ИТПМ СО РАН кандидат физико-математических наук Андрей Викторович Иванов. Таким образом, благодаря работе ученых института авиастроение получает новые возможности для разработки самолетов, которые будут потреблять меньше топлива, меньше загрязнять атмосферу и быть экономически выгоднее. Это не просто научный прорыв, это шаг к более устойчивому будущему авиации.

Никита Каньшин, ИТПМ СО РАН

Фото предоставлено исследователями

Как мы уже сообщали ранее, сегодня в мире (в том числе и в нашей стране) пытаются утвердить принципиально новую стратегию продовольственной безопасности, где радикально пересматривается роль животноводства. Исходный посыл такой: зачем выращивать сельскохозяйственных животных, если полезные белки и жиры можно добывать альтернативным путем? Например, используя микроорганизмы или же беспозвоночных животных (например, съедобных насекомых). В более радикальных вариантах звучит призыв вообще отказаться от животной пищи, полностью перейдя на вегетарианскую диету.

Интересно, что вегетарианство пытаются обосновать даже экономически, что в теории выглядит очень «научно». Так, один сибирский биолог доказывал мне нецелесообразность животноводства на том основании, что выращивание животных требует кормов, а значит, часть земли отводится под корма – вместо того, чтобы выращивать там полезные съедобные растения. Отсюда следовал вывод, будто «прямое» потребление человеком растительной еды экономически предпочтительнее производства «опосредованной» еды в виде продуктов животноводства.

На фоне таких рассуждений больше всего поражает то обстоятельство, что у нас как будто забыли инновационные подходы к формированию животноводческой кормовой базы, успешно опробованные в Советском Союзе еще полвека назад. В данном случае мы говорим об опыте промышленного выращивания хлореллы в качестве корма для сельскохозяйственных животных. То есть речь как раз идет о способе, не требующем выделения отдельных земельных угодий (на что сегодня сетуют пропагандисты вегетарианства).

Напомним, что в Советском Союзе довольно активно проводились исследования на предмет поиска альтернативных источников белка. Микроскопические водоросли (та же хлорелла) приковывали к себе особое внимание ученых. Утверждалось, что в состав микроводорослей входят самые разнообразные полезные вещества и витамины. Хлорелла была здесь на первом месте. Приводилось такое сравнение: если в пшенице доля белковых веществ составляла примерно 12 процентов, то в хлорелле их доля составляет почти половину. Это даже вдвое больше, чем в бобовых культурах.

Поразительно то, что полвека назад эксперименты с хлореллой весьма продуктивно проводили в Узбекистане, в Ташкентском Академгородке. Здесь была создана лаборатория водных культур Отдела микробиологии АН Узбекской ССР. Здешним ученым удалось разработать специальную установку для выращивания этой водоросли в крупных промышленных масштабах. В самый жаркий сезон – с апреля по октябрь – с одного га такой водной поверхности можно было снимать в среднем 300-500 центнеров сухой или 1200-2000 центнеров сырой биомассы. На выходе это давало примерно 150-250 центнеров белка.

Как отмечалось в научных публикациях тех лет, никакая другая культура не дает столь богатого урожая. Даже люцерна, славящаяся своей урожайностью, дает с гектара только около 40 центнеров зеленой массы за один укос.

Интересно, что тогда же ставился вопрос об использовании хлореллы не только в качестве корма, но и в качестве еды для человека. По описанию тех, кто пробовал зеленую пасту из этой водоросли, свежая хлорелла обладает вкусом травы. Сухая напоминает растертый в порошок чай. В принципе, ничего примечательного. Ученые надеялись на то, что кулинары в состоянии создать даже из этой массы привлекательный по вкусу продукт. Проблема заключалось в том, что оболочки клеток хлореллы очень плохо перевариваются человеческим желудком. Конечно, проблему можно было решить с помощью специальных методов обработки биомассы. И такие эксперименты, надо сказать, активно проводились (в том числе – в европейских странах). Например, в тогдашней Чехословакии на выбор предлагалось порядка двухсот блюд с водорослями. Среди них – различные супы, бифштексы и блюда национальной кухни. Биомасса водорослей даже поставлялась в рестораны из специальной научной лаборатории. Она входила в состав некоторых майонезов и молочных продуктов.

Тем не менее, несмотря на определенные успехи по использованию биомассы хлореллы в кулинарных целях, советские ученые полагали, что данное «пищевое» направление – дело завтрашнего дня. На тот момент рациональное применение водоросли связывалось с животноводством. Здесь лидировали как раз ученые из Узбекской ССР. Так, ими было установлено, что хлорелла представляет собой биологический стимулятор, активирующий многие процессы в организме животного. Отсюда следовали рекомендации использовать суспензию хлореллы в качестве добавки в рацион скоту.

Может возникнуть вопрос: почему именно в Узбекистане так активно занимались хлореллой? По словам ученых, всё дело – в обилии солнца. Внешне откормочное хозяйства мало чем отличалось от оранжереи, а солнечного света в тех южных краях было достаточно для выращивания хлореллы даже зимой. Установка для выращивания водорослей представляла собой три бассейна, расположенных каскадом. Первый бассейн – накопительный. В него вносили штамм хлореллы, выделенный из местных водоемов. Большая часть жидкости из первого бассейна затем переливалась во второй бассейн – обогатительный. Там как раз созревал урожай водоросли. Третий водоем – товарный. Отсюда «зеленое молоко» из биомассы хлореллы по трубопроводам поступало на корм скоту.

Отметим, что данная установка была полностью автоматизирована. Чтобы все клетки получали одинаковое количество света для фотосинтеза, вода в бассейнах постоянно перемешивалась. Для подкормки водорослей использовался углекислый газ, нагнетаемый в водоемы автоматически с помощью электрических насосов. Диаметр первого бассейна составлял 12 метров. Второго и третьего – 10 метров.  Глубина не превышала 40 сантиметров. Каждые сутки такая установка давала десять тонн суспензии! Этого, по словам ученых, было достаточно для поддержания стада в две-три тысячи коров. На каждую приходилось в среднем три-четыре литра «зеленого молока». В силу своей биологической активности оно помогало организму коров лучше усваивать основной корм. Водоросль была также рекомендована в качестве добавки для свиней, овец, коз и кур.

Что касается основного корма для скота, то в Средней Азии его широко представляли отходы хлопкового производства – шрот и шелуха семян. В этих отходах было много белка, но при этом не хватало других полезных веществ. Например, совершенно не было каротина, целого ряда витаминов, минералов и микроэлементов. С помощью водорослей удавалось компенсировать данный изъян. Кроме того, выяснилось, что хлорелла нейтрализует вредное действие ядовитого госсипола, который в некоторых количествах содержался в хлопковом жмыхе. Во всяком случае, после того, как в корм начали добавлять «зеленое молоко» из водоросли, случаи отравления животных прекратились.

Еще один положительный эффект, отмеченный советскими учеными: молодняк, получавший «зеленое молоко», был заметно меньше подвержен различным заболеваниям. Значительно возрастала его продуктивность. Средний вес крупного рогатого скота увеличивался на 20%, а в некоторых случаях – на 30 процентов. И что не менее важно: хлореллу в условиях Средней Азии можно было выращивать даже зимой, когда скоту особо не хватало зеленых витаминных кормов.

По данным Главскотпрома Узбекской ССР, хозяйства стали дополнительно получать до 80 тонн мяса (в живом весе) из расчета на тонну сухого вещества водоросли. При таких показателях себестоимость привеса животных снизилась на 20 процентов. При этом стоимость тонны хлореллы не превышала в то время одного рубля. Для откорма ста тысяч голов КРС в корм нужно было добавить 50 тысяч тонн суспензии водоросли. Себестоимость этой биомассы составляла 50 тысяч рублей, а прибыль от ее применения превышала 1,5 миллиона рублей.

Первые установки по выращиванию хлореллы появились в Узбекистане на государственных откормочных базах еще в начале 1960-х годов. К началу 1976 года на территории республики было уже порядка 200 установок по выращиванию хлореллы. Их совокупная производительность составляла две тысячи тонн суспензии в сутки! И что еще показательно: в целом по стране на тот момент количество таких установок исчислялось тысячами.

В то время считалось, что разведение водорослей становится новой отраслью сельского хозяйства и только-только делает первые шаги. Перспективы данного направления казались головокружительными, учитывая, насколько быстрым и успешным оказался его старт. И что самое интересное: с хлореллой связывали только начало. Кроме нее были другие водоросли, и среди них – куда более продуктивные. Не удивительно, что в середине 1970-х годов ученые многих стран (включая СССР) уже вели здесь активный поиск. Если бы тогдашние ожидания воплотились в жизнь, то комбинаты по выращиванию водорослей встречались бы не реже тепличных хозяйств. А может, их было бы еще больше.

Однако сегодня, оглядываясь назад, трудно сказать, что промышленное выращивание микроводорослей превратилось в мощную индустрию, способную вытеснить традиционные земледельческие практики. Помимо этого, у микроводорослей появились конкуренты в лице съедобных насекомых. Сюжет, как видим, усложнился, и исход с поиском альтернативных белков до сих пор не ясен. И все же эта тема продолжает будоражить наше воображение, и, наверное, на то есть основание, поскольку пространство для научного поиска в рамках разведения водорослей всё еще остается огромным. 

Константин Шабанов

Дендрологи Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН вывели уникальные и перспективные для дальнейшей селекции сорта на основе живой генетической коллекции «ведьминых метел». Так называют аномальные образования в кроне дерева, внешне напоминающие метлу. Для этого ученые провели их всестороннее исследование, в том числе определили характер наследования ценных признаков, сообщили в пресс-службе ТНЦ СО РАН.

«„Ведьмины метлы“ — это редкие мутации на хвойных деревьях, которые приводят к формированию необычных, медленно растущих и густо ветвящихся побегов с короткой хвоей. По приблизительным оценкам, их дает лишь одна из десяти миллиардов делящихся клеток. В настоящее время причины возникновения подобных мутаций еще не известны и мало изучены, что объясняется слабой изученностью и огромным размером генома кедра (он почти в десять раз больше генома человека). Однако на основе клонов „ведьминых метел“ с помощью вегетативного (путем прививки черенка с „ведьминой метлой“ на обычный саженец) или семенного размножения выводятся новые сорта хвойных растений», — рассказал доктор биологических наук Сергей Горошкевич, заведующий лабораторией дендроэкологии ИМКЭС СО РАН.

Требуется минимум 25-30 лет и сотни образцов деревьев для проведения одного цикла селекционной работы. Она позволяет выделить перспективные клоны и семьи — способные хорошо плодоносить или же декоративные, которые будут украшать частные усадьбы и городские парки. 

У каждого растения имеется диплоидный набор хромосом, по одной от каждого дерева-родителя. Если мутация доминантная, как в случае с «ведьминой метлой», для ее появления у потомства достаточно лишь одного мутантного гена. Растение с «ведьминой метлой» образует два типа половых клеток: одни — с мутантным геном, другие — с обычным. Вот почему при оплодотворении с деревом, не имеющим каких-либо особенностей, половина потомства имеет совершенно стандартный вид, другая же половина вырастает симпатичными пушистыми карликами.

Исследователи сравнили клоны, полученные от исходных «ведьминых метел» со зрелых деревьев и от молодых носителей мутации из их семенного потомства. Оказалось, что возраст маточного растения является ключевым фактором, определяющим различия между клонами двух типов. Клоны от старых деревьев способны к цветению и формированию шишек, тогда как потомство молодых саженцев, оставаясь в ювенильной фазе, не дает шишек, зато формирует замечательно компактную декоративную крону.

Большое влияние на получаемое потомство при семенном размножении оказывает рекомбинация: это значит, что гены родителей перемешиваются, как карты в колоде, и каждый носитель мутации отличается от своих собратьев высотой, формой и густотой кроны. Это открывает безграничные возможности для создания новых декоративных и плодовых сортов хвойных деревьев, среди которых не только кедр сибирский, но также сосна, пихта, ель и лиственница.

Результаты исследования представлены в журнале Trees — Structure and Function. 

Фото: Пресс-служба ТНЦ СО РАН

Ученые Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН (ИЯФ СО РАН) удостоены международной премии Breakthrough Prize, которая присуждается за выдающиеся достижения в области фундаментальной физики. Премию за 2026 год получили коллаборации экспериментов Muon G-2 по измерению аномального магнитного момента мюона (АМММ), проводившихся в Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН, Франция), Брукхейвенской национальной лаборатории (БНЛ, США) и Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми (Фермилаб, США). Полный список лауреатов опубликован на сайте премии.

«Поздравляем наших ученых с заслуженной наградой. Отрадно, что фундаментальная наука остается интернациональной, а наши ведущие научные организации, ученые с мировым именем являются ключевыми участниками ряда международных проектов», — сказал глава Минобрнауки России Валерий Фальков.

В этом году премия Breakthrough Prize была вручена участникам не одного, а целой серии экспериментов, проводимых с 1960-х годов с целью проверки Стандартной модели и посвященных прежде всего точному измерению аномального магнитного момента мюона (АМММ).

Магнитный момент отражает силу взаимодействия частицы с магнитным полем. Аномальный магнитный момент (АММ) возникает в результате взаимодействия частицы с короткоживущими ненаблюдаемыми, или виртуальными, частицами. Если сравнить величину АММ, измеренную в эксперименте, с ее теоретическим предсказанием, то можно провести проверку современной теории микромира — Стандартной модели. Если наблюдается отличие, то это указывает на Новую физику, то есть на существование каких-то сил и частиц, которые вносят свой вклад в АММ и которые не учитывает Стандартная модель. Если наблюдается согласие, то появляются ограничения на возможные теории Новой физики.

Наиболее интересным физики считают изучение АММ мюона, так как мюон очень чувствителен к вкладу тяжелых частиц, а именно такие частицы предсказываются во многих теориях Новой физики. При таком сравнении ключевую роль играет высокая точность как измерения, так и теоретического расчета — именно она определяет, как глубоко специалистам удалось «заглянуть» внутрь микромира.

«Эксперименты ЦЕРН, БНЛ и Фермилаб являют собой удивительный пример научной настойчивости. Точность самых первых экспериментов была в 10000 раз хуже, чем нужно, чтобы действительно проверить предсказания Стандартной модели. Но несмотря на это, физики не остановились, а продолжали придумывать более точные методы измерения, создавали новые установки и на каждом этапе улучшали точность на порядок. В 2025 году Фермилаб измерил АМММ с рекордной в мире точностью 127 миллиардных долей, или около 0.000013 %. Сейчас АМММ — одна из наиболее точно измеренных физических величин в современной науке. Среди лауреатов премии есть и сотрудники ИЯФ СО РАН. Мы активно участвовали в эксперименте в Брукхейвенской лаборатории, для которого создали часть оборудования и работали над анализом данных, и в Фермилаб, где наша группа принимала участие в подготовке эксперимента и в обработке данных. К сожалению, несколько наших ученых, активных участников Брукхейвенского эксперимента, не дожили до сегодняшнего события», — рассказал один из лауреатов, заместитель директора ИЯФ СО РАН по научной работе, заведующий кафедрой физики элементарных частиц НГУ, член-корреспондент РАН Иван Логашенко.

Но, как отмечают ученые, измерение АМММ в эксперименте — только половина работы по проверке Стандартной модели. Вторая составляющая — расчет этой же величины в рамках теории.

«Без теоретического расчета АМММ его величина, полученная в эксперименте, не имеет смысла. В теоретическое значение АМММ вносят свой вклад электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия. Если вклад первых двух видов взаимодействий с высокой точностью рассчитывается при помощи теории возмущений, то вклад сильных взаимодействий этим теоретическим методом уже не посчитать. Чтобы решить эту задачу, в 1960-х физики придумали обходной путь. Базовые законы микромира позволяют связать вклад сильных взаимодействий в АМММ с вероятностью рождения адронов — частиц, участвующих в сильных взаимодействиях, при столкновении электронов и позитронов. Оказалось, что именно на новосибирском электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-2000, а до него, на его предшественнике — коллайдере ВЭПП-2М, можно провести нужные измерения. Особенно важно измерить вероятность рождения двух пионов, которая определяет около 74% вклада сильных взаимодействий в АМММ. В значительной степени именно точность наших результатов на ВЭПП-2000 определяет точность всего предсказания АМММ в рамках теории. Поэтому премия, полученная серией экспериментов по измерению АМММ, одновременно подчеркивает важность исследований, которые мы проводим в ИЯФ СО РАН», — отметил Иван Логашенко.

В том числе благодаря усилиям российских физиков на сегодняшний день точность экспериментов, удостоенных премии Breakthrough Prize, в несколько раз превышает точность теоретического расчета АМММ. Сейчас на ВЭПП-2000 готовится новый раунд экспериментов по измерению вероятностей рождения двух пионов и других адронов, высокая точность которых позволит преодолеть этот разрыв.

В 2025 году специалисты ИЯФ СО РАН также были удостоены премии Breakthrough Prize — за цикл работ, которые проводились в 2015–2024 годах на Большом адронном коллайдере в рамках коллабораций ATLAS, CMS, LHCb и ALICE (Европейский центр по ядерным исследованиям, ЦЕРН).

Источник: Минобрнауки России и ИЯФ СО РАН.