Новосибирские биоинформатики представили на международной конференции «Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (PlantGen2021) нейросеть, способную на ранней стадии выявлять заболевания зерновых, сохраняя тем самым урожай.

Заболеваниям злаков, которые вызываются патогенными грибами, подвержены многие культуры. И часто эти болезни существенно снижают урожайность растений. С такими болезнями трудно бороться, поскольку площадь поражения быстро разрастается. Поэтому одним из актуальных подходов является мониторинг посевов, который помогает на ранней стадии идентифицировать заболевание, принять меры к его нераспространению.

Высокую эффективность в этой области показали методы идентификации заболевания на основе анализа цифровых изображений, которые возможно получить в полевых условиях с помощью мобильных устройств. Именно в этом направлении и работают ученые Института цитологии и генетики СО РАН.

На конференции они представили метод распознавания пяти грибных заболеваний побегов пшеницы, как по отдельности, так и в комплексе, с одновременной возможностью идентификации стадии развития растений.

«Мы сформировали набор из более, чем двух тысяч изображений пшеницы, для которых была выполнена экспертная разметка по типу поражения. А затем использовали несколько типов нейросетей для их распознавания и анализа», - рассказал старший научный сотрудник ИЦиГ СО РАН, к.б.н. Михаил Генаев.

Наилучшую точность (0.942) показала сеть со стратегией обучения, основанной на аугментации и переносе стилей изображений. Этот метод распознавания реализован исследователями в качестве бота @wheat_healthy_bot на платформе Telegram, который позволяет проводить оценку растений поражениями в полевых условиях.

Как отмечают ученые, разные грибковые заболевания на ранних стадиях (когда их вспышку проще всего подавить) имеют схожие симптомы, но могут сильно различаться по масштабу урона для урожая. Поэтому очень важна точная идентификация патогена, поразившего посадки. Раньше это мог сделать только опытный фитопатолог, причем, как правило, побывав на месте очага заболевания, что далеко не всегда возможно. Теперь же, с помощью бота, с этой задачей сможет справиться любой агроном и даже студент-практикант.

Другое ноу-хау новосибирских исследователей заключается в том, что созданный ими бот одновременно оценивает стадию развития пораженного растения (молодое оно или уже взрослое), что также важно для выработки оптимальной стратегии борьбы с патогенами.

«Использование нейросетей для мониторинга заболеваний растений – это новый тренд, пока делаются первые шаги в этом направлении и обычно речь идет о тепличных хозяйствах. Мы же создавали продукт для работы в полевых условиях, где условия освещенности и, соответственно, полученные фотографии, могут сильно отличаться. Научить программу работать с ними было само по себе непростой задачей», - отметил Михаил Генаев.

Авторы работы благодарят за предоставленные данные для обучения модели и помощь с их разметкой своих коллег – Нину Бехтольд, Елену Орлову, Екатерину Сколотневу (Институт цитологии и генетики СО РАН) и Елену Гультяеву (ВНИИ защиты растений, Санкт-Петербург).

Пока работа находится в стадии рецензирования и бот получил известность в академической среде, но его создатели уверены, что он заинтересует и сельхозпроизводителей, поскольку является простым и эффективным инструментом в борьбе с грибковыми заболеваниями. К тому же программа будет размещена в свободном доступе для всех желающих.

Сами ученые планируют и дальше работать в этом направлении, тем более, что здесь есть почва для международного научного сотрудничества: на разработчиков бота вышли их коллеги из Австралии и предложили объединить усилия.

Пресс-служба ИЦиГ СО РАН

Многие россияне сегодня не желают ставить себе прививку от коронавируса, учёные говорят о провале вакцинации в стране, а в интернете появляется всё больше негативных постов от антипрививочников. Сиб.фм собрал различные доводы за и против, которые помогут принять окончательное решение.

Депутат Госдумы РФ Вера Ганзя поставила эксперимент – опубликовала пост о вакцинации от коронавируса в нескольких соцсетях, чтобы узнать реакцию на это россиян. Выводы пришлось сделать неутешительные – многие не хотят сегодня прививаться. Редакция Сиб.фм решила собрать различные мнения ‎за и ‎против вакцинации от COVID-19. Что же говорят об этом учёные, политики и жители Новосибирска – читайте в нашем материале.

Эксперимент депутата Госдумы Веры Ганзи

В трёх соцсетях (Instagram, Facebook и «‎Одноклассники») депутат Госдумы РФ от Новосибирской области Вера Ганзя опубликовала пост об отношении к коронавирусу граждан России. Реакция, по словам Ганзи, была бурной. Ей даже пришлось заблокировать ряд пользователей, которые оставляли наиболее агрессивные комментарии. При этом больше всего агрессоров оказалось в Instagram.

Выводы депутат делает довольно печальные – комментариев ‎против оказалось значительно больше, а причиной тому она считает, прежде всего, общее недоверие граждан страны к словам и обещаниям властей. Вера Ганзя также выразила серьёзные опасения по поводу всё увеличивающегося числа постов в интернете с агитацией против прививок от COVID-19.

Учёные – о прививке от коронавируса

Научный сотрудник Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН Сергей Седых привился от коронавируса вместе со своей женой ещё в начале этого года, поставили прививку препаратом «Спутник V» и их старшие родственники. По словам учёного, эта прививка стала самой тяжёлой в его жизни.

«Такое чувство, будто я мешки разгружал, настолько было плохо», – отметил Седых. ​​

Но к вечеру второго дня ему стало легче, а вот старшие родственники и вовсе перенесли вакцинацию идеально.

«Наши старшие (бабушка и дедушка 70-летние) перенесли идеально. Но у молодёжи вероятность побочных эффектов 50 на 50, кто-то три дня лежал. И никто не знает, почему так», – сказал Сергей Седых. ​

Несмотря на все побочные эффекты, учёный уверен: вакцинация – единственный эффективный способ контроля распространения коронавирусной инфекции, помимо самоизоляции и ношения масок, а потому рекомендует поставить прививку всем, кто до сих пор этого не сделал.

Член-корреспондент РАН и доктор биологических наук Сергей Нетёсов переболел коронавирусом в начале декабря прошлого года. Он также уверен, что вакцинироваться важно всем и чем скорее, тем лучше. Однако сам пока не поставил прививку, поскольку уровень антител в организме после перенесённой инфекции держится на высоком уровне.

«‎Раз в два месяца проверяю титры антител. Сегодня сдал в очередной раз. Как титры будут меньше значимых, пойду вакцинироваться "Спутником V"», – поделился учёный. ​

Политики – ‎за вакцинацию от COVID-19

За вакцинацию выступают и многие политики. Прививку от коронавируса уже поставили себе губернатор Новосибирской области Андрей Травников и мэр столицы Сибири Анатолий Локоть. Оба сделали это весной текущего года, но препараты выбрали разные. Анатолий Локоть привился «‎Спутником V», а Андрей Травников – «‎ЭпиВакКороной».

«Привился от коронавируса вакциной «ЭпиВакКорона» новосибирского центра «Вектор». Чувствую себя отлично», – заявил Травников.

Депутат горсовета Новосибирска Светлана Каверзина также призывает всех ещё раз подумать над возможностью вакцинироваться. Она считает, что легче привиться, чем потом лечиться.

«‎Вакцинация – дело добровольное. Никто не вправе принуждать кого-то к этому. Но я попробую объяснить, почему я считаю, что лучше вакцинироваться, чем этого не делать. Прививаясь, вы обезопасите не только себя, но и своих близких и просто окружающих людей. Среди них наверняка могут быть пожилые. Люди в возрасте тяжелее переносят болезнь, имеют более тяжёлые последствия и чаще умирают. Инфекция передаётся по воздуху – не нужно делать ничего "специального", чтобы заразиться и заразить других. Бюджетная медицина в нашем регионе находится в грустном состоянии. Она и сейчас не справляется со своими задачами, а если придёт третья волна, в больницу лучше не попадать. В прошлом ковидном 2020 году избыточная смертность в Новосибирской области составила почти 7 000 человек. Это более 19 % от общего числа смертей. Причины – это не только ковид, но и невозможность оказания своевременной помощи другим больным на фоне пандемии. Главный минус вакцинации – все вакцины от ковида, которые существуют сейчас, достаточно новые, неизвестно, какие будут последствия в долгосрочной перспективе. Но мы также не знаем и того, каковы будут долгосрочные последствия перенесённого заболевания», – подчеркнула Каверзина.

Мнения жителей Новосибирска о вакцинации от коронавируса

А вот новосибирцы не так солидарны в своих позициях по этому вопросу. Нам удалось пообщаться как с противниками прививок от COVID-19, так и со сторонниками, причём некоторые из них даже рассказали о личном опыте вакцинации.

Пётр, 32 года:

— Сегодня нет в обществе доверия к власти, а учитывая, что по федеральным телеканалам сначала всех убеждали, что коронавирус – выдумка, теперь же во всю пихают рекламу отечественных вакцин, поверить в безопасность этих препаратов и их действенность очень сложно. Неизбежно возникает ассоциативный ряд: вакцина – правительство – плохое – плохая вакцина. Для того чтобы решиться довериться какому-нибудь продукту, приходится с усилием размыкать этот ассоциативный ряд и принимать решение на уровне здравого смысла. Мы с женой его так и приняли. Вакцинировались «‎Спутником V», потому что к нему доверия чуть больше после статьи в The Lancet. Честно говоря, были опасения, что можем тяжело перенести прививку, но обошлось. Температура не поднялась выше 37 градусов, а на следующий день всё прошло. Чипизации, конечно, не боялись. Все эти теории заговоров однозначно за гранью здравого смысла.
фото За и против вакцины от COVID-19: что думают о прививках учёные, политики и жители Новосибирска 8
Юлия, 33 года:

— Мы с мужем пока не вакцинировались, потому что переболели менее полугода назад, но в скором будущем планируем записаться на прививку. Я считаю, что это необходимый шаг в борьбе с распространением вируса.

Ирина, 37 лет:

— ‎Я и мой супруг переболели коронавирусом в июле 2020 года, оба в среднетяжёлой форме. Вакцинироваться в ближайшее время не планируем, ибо не видим смысла вкалывать в организм нечто, сделанное наспех и непроверенное временем. Моя коллега поставила себе вакцину, через некоторое время сдала тест на антитела, у неё они не обнаружены. В результате две недели назад она и её семья заболели ковидом. У некоторых переболевших год назад ещё положительные титры ig-G. Это явно свидетельствует о том, что иммунный ответ у каждого организма разный. А вакцинация – это игра в "русскую рулетку" со здоровьем.
фото За и против вакцины от COVID-19: что думают о прививках учёные, политики и жители Новосибирска 9

Таисия, 58 лет:

— Я вакцинировалась «‎Спутником V» в надежде на то, что, если вдруг заболею, то останусь в живых. Считаю, что раз когда-то прививки спасли человечество от чумы, кори и других не менее страшных инфекций, должна сделать своё дело и прививка от ковида. Осталось только привиться всем или хотя бы большинству, чего, к сожалению, мы не наблюдаем.

Виталий, 62 года:

— Поставил себе прививку, потому что жена сказала: надо. А если серьёзно, то считаю, что иммунитет лишним не будет, хоть и не боюсь панически этого коронавируса, как некоторые. На днях жду результат анализа на антитела. Могу сказать, что ничего не почувствовал – никаких побочных эффектов ни после первого, ни после второго уколов. Спустя месяц чувствую себя прекрасно.

Напомним, ранее учёный из Новосибирска заявил о третьей волне коронавируса, а математики спрогнозировали количество смертей после неё.  

Автор: Росина Мирясова.

На проходящей в Новосибирске международной конференции «Генетика, геномика, биоинформатика и биотехнология растений» (PlantGen2021) ученые ИЦиГ СО РАН рассказали, как используют технологии редактирования генов (CRISPR​-Cas9) для изменения разных свойств ячменя.

Сравнительно простая в применении технология Cas9/gRNA позволяет изменять или отключать практически любой ген и тем самым открывает большие возможности для создания экспериментальных моделей и улучшения свойств сельскохозяйственных культур. Группа ученых Института цитологии и генетики СО РАН в тесном сотрудничестве с коллегами из Института генетики сельскохозяйственных растений им. Лейбница (Гатерслебен, Германия) уже несколько лет ведет такую работу с ячменем. Полученные результаты были представлены участникам конференции и вызвали большой интерес у научного сообщества.

«Мы работаем с разными группами генов: с теми, которые имеют подтвержденное хозяйственное значение, с теми, которые предположительно могут иметь такое значение и с генами, функции которых еще только предстоит изучить», - рассказала старший научный сотрудник отделения «Курчатовский геномный центр ИЦиГ СО РАН», к.б.н. Софья Герасимова.

К первой группе относится ген, отключение которого помогло превратить пленчатый ячмень в голозерный. Голозерные сорта ячменя востребованы на рынке: они проще в обработке и считается, что благодаря тому, что их не надо лущить, во внешнем слое зерна сохраняется больше ценных питательных веществ.

Ученые не только сумели превратить пленчатый сорт ячменя в голозерный, но и показали, что это изменение не оказывает никакого влияния на другие основные сортовые характеристики, что очень важно в селекционной работе. В настоящее время ученые ИЦиГ проводят работу по изменению в сторону голозерности лучших сортов ячменя сибирской селекции.

К генам, имеющим потенциальное хозяйственное значение, относят те, что обеспечивают окрашивание зерна (основные исследования в этом направлении проводит группа исследователей ИЦиГ под руководством Шоевой О.Ю.). На сегодня уже есть данные, что такие сорта ячменя более полезны с точки зрения диетического питания. Задача коллектива генетиков под руководством Софьи Герасимовой – модифицировать геном растения так, чтобы неокрашенные зерна стали окрашенными (опять же, сохранив неизменными ценные сортовые характеристики).

Исследуя гены, роль которых ранее была неизвестна, ученые открыли ген, который регулирует накопление эпикутикулярного воска на поверхности стебля ячменя.

«Сейчас мы изучаем, каким образом этот ген может быть связан с разными характеристиками сорта, такими как устойчивость к разным патогенам и осмотическим стрессам», – отметила Софья Герасимова.

Данная исследовательская работа имеет большие перспективы, не ограниченные тремя упомянутыми направлениями, считают генетики ИЦиГ СО РАН. «В настоящее время мы работаем с семейством генов, которое регулирует целый ряд признаков у растения. Причем идем от гена к признаку, это называется обратная генетика. Именно так мы обнаружили ген, отвечающий за накопление воска. Вполне вероятно, что в дальнейшем мы обнаружим гены, влияющие на другие ценные с точки зрения селекции признаки и проведем с ними аналогичную работу», - подытожила ученый.

Пресс-служба ИЦиГ СО РАН

Зеленая экономика, инвестиционный питчинг, синхротронные исследования – эти и другие направления будут представлены на форуме «Технопром-2021», который пройдет в Новосибирской области с 25 по 27 августа. Форум включен в план основных мероприятий по проведению в Российской Федерации Года науки и технологий в 2021 году, утверждённый распоряжением Правительства РФ от 13.03.2021 № 605-р. 

Заместитель Губернатора Новосибирской области Ирина Мануйлова и министр науки и инновационной политики Новосибирской области Алексей Васильев в ходе пресс-конференции представили концепцию программы VIII форума «Технопром». В частности, Ирина Мануйлова подчеркнула, что все мероприятия форума пройдут при соблюдении необходимых мер безопасности. 

«В 2021 году мы активно выходим на площадку форумного движения. Часть вопросов повестки Петербургского экономического форума перекликается с «Технопромом», но нам удалось найти свою нишу. Задача нашего форума – обеспечить прорывные вопросы, направления, без которых развитие государства, экономики, социальной сферы невозможно. Мир сегодня строится на достижениях науки, новых передовых технологий. Наша задача – сделать форум максимально рабочим для того, чтобы диалог, в который вступает наука, бизнес и власть могли договориться о ключевых вещах развития современных технологий. Поэтому название форума – «Научно-технологическое развитие: ответы на новые вызовы». Одними из основных тем форума станут вопросы экологии, пленарное заседание «Технологическая трансформация как основа перехода к «зеленой» экономике». Ряд мероприятий связан с научно-технологическими проектами», – подчеркнула Ирина Мануйлова. 

Говоря о программе форума, замгубернатора подчеркнула, что «Технопром» – это крупнейшее технологическое мероприятие России, главной целью которого является продвижение отечественных научных разработок и инноваций в современных условиях. В 2021 году он будет посвящен выработке стратегических решений по повышению конкурентоспособности российской науки и промышленности в соответствии с приоритетами научно-технического развития, повышению инвестиционной привлекательности отечественных исследований и разработок. В рамках форума запланировано проведение стратегических сессий по темам экологии и климата, декарбонизации экономики Российской Федерации, обсуждение вопросов развития территорий научно-технического прорыва, реализации проектов научно-образовательных и научных центров мирового уровня. 

Как прокомментировал Алексей Васильев, «Технопром» является одной из визитных карточек нашего региона, в этом году он включен в федеральный план мероприятий Года науки и технологий-2021. На предыдущих форумах заключено 23 соглашения, в них приняли участие представители 25 стран, его посетили почти 8,5 тысяч участников и гостей. В 2018 году участие в форуме принял Президент Российской Федерации Владимир Путин.

К участию в форуме 2021 года приглашены ведущие российские и зарубежные эксперты и ученые, разработчики, руководители корпораций, институтов развития, крупного бизнеса, представители органов государственной власти РФ, координаторы государственных программ и национальных проектов Российской Федерации, обеспечивающих технологическое лидерство страны. 

На протяжении трёх дней форума состоятся пленарное заседание «Технологическая трансформация как основа перехода к «зеленой» экономике», стратегическая сессия «Территории научно-технологического развития: наукограды и инновационные научно-технологические центры», панельная дискуссия «Научно-образовательные центры мирового уровня: форматы работы, проблемы и перспективы», дискуссионные площадки, посвященные развитию Научных центров мирового уровня и проектов Национальной технологической инициативы, традиционные дискуссионные мероприятия деловой программы форума. 

Ирина Мануйлова подчеркнула, что архитектура программы форума подразумевает ряд мероприятий-спутников форума: I Национальный Форум трансфера технологий, XV Сибирская Венчурная Ярмарка, XII Международный Сибирский Форум «Индустрия информационных систем», I Российский съезд карбоновых полигонов. Мероприятия, посвященные вопросам высшей школы, – дискуссионная панель «Экосистема инноваций высшей школы – новый виток трансформации», конференция «Кадры будущего: партнёрская сеть промышленных предприятий, научных и образовательных организаций как ресурс, обеспечивающий сопровождение и развитие талантов у детей и молодёжи в регионе».

В рамках форума «Технопром-2021» помимо деловой программы состоится выставка технологического развития, на которой будут представлены достижения отечественной промышленности. Также в рамках форума «Технопром-2021» состоится открытие карбонового полигона Новосибирской области на базе федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет» и фермы секвестрации углерода. Запланированы торжественные мероприятия, посвященные началу строительства «Центра коллективного пользования «Сибирский кольцевой источник фотонов» и кампуса мирового уровня федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Новосибирский национальный исследовательский государственный университет».

В настоящим момент на официальном сайте forumtechnoprom.com размещен проект архитектуры деловой программы Форума «Технопром-2021». 

Для ученых уже является доказанным фактом «ускоренное» потепление в полярных и приполярных широтах. Как показывают исследования последних лет, Арктика нагревается быстрее, чем это происходит в остальных частях планеты – примерно в два раза.  Такие сообщения, опирающиеся на конкретные исследования, широко освещаются как минимум с 2012 года.

В феврале этого года на сайте Geophysical Research Letters были опубликованы результаты еще одного любопытного исследования, которое может добавить новые аргументы в пользу выводов об ускоренном потеплении Северного полюса. Исследование проводилось группой американских и новозеландских ученых (университет Вашингтона и университет Отаго). Основная цель этой работы – выявить корреляцию между повышением глобальной среднегодовой температуры и частотой молний, зафиксированных в Арктике. Исследование проводилось в течение десяти лет – с 2010 по 2020 годы. В качестве эмпирической базы использовались данные по температурам и грозовым разрядам за летние месяцы каждого года всего указанного периода, то есть за июнь, июль и август.

По мнению исследователей, им удалось подтвердить звучавшие ранее предположения о том, что усиливающиеся температурные аномалии должны сказаться на метеорологических явлениях в северных широтах. В число таких явлений включалось и возможное увеличение частоты молний. Напомним, что примерно пятнадцать лет назад появились публикации, где отмечалась связь между молниями и изменением климата. Предполагалось, что по мере повышения температуры у земной поверхности и в нижней тропосфере, частота грозовых разрядов будет возрастать. Согласно прогнозам – в диапазоне 10 - 100% на каждый градус потепления поверхности Земли. Ученые обращали внимание на связь между температурой, водяным паром и молниевой активностью. При этом они указывали на то, что грозы способны переносить большое количество водяного пара в верхние слои тропосферы, тем самым дополнительно влияя на парниковый эффект. Кроме того, разряды молний способствуют образованию озона, который также является парниковым газом.

Впрочем, несмотря на логическую стройность указанных предположений, их истинность не всем казалось очевидной, и надо сказать, что до сих пор не все ученые доверяют подобным умозаключениям (так, существуют диаметрально противоположные утверждения). Если же говорить о динамике молниевой активности, то на этот счет высказывается и такая точка зрения, будто фиксируемое увеличение частоты грозовых разрядов связано с расширением сети наблюдений. Говоря по-простому, растет якобы не количество грозовых разрядов, а количество датчиков, фиксирующих эти разряды. Однако авторы указанного исследования не соглашаются с такой интерпретацией. Они полагают, что ими выявлена четкая линейная зависимость между увеличения молний и глобальными климатическими изменениями в сторону потепления.

Для исследователей большую важность имел тот факт, что в означенный период средние температуры в северных широтах уверенно демонстрируют аномальные значения от средних показателей XX столетия (если брать те же летние месяцы – июнь, июль, август). Соответственно, с этими значениями - по каждому летнему месяцу – сопоставлялись данные о количестве грозовых разрядов. Конкретно использовались данные Всемирной сети регистрации молний, которая собирает показания от десятков тысяч датчиков, расположенных по всему миру. Поскольку в нашем случае речь идет об Арктике (где отмечается укоренный «разогрев»), то для исследователей были важны данные, начиная от 65 градусов северной широты.

Наблюдения показали, что количество грозовых разрядов за рассматриваемый период увеличилась с 35 тысяч в 2010 году - до 240 тысяч в 2020 году. Даже если принять во внимание, что за тот же период упомянутая сенсорная сеть расширилась в полтора раза (с сорока станций до шестидесяти), общий характер динамики в любом случае налицо. То есть даже при самом строгом подходе (с поправкой на увеличение количества станций), частота грозовых разрядов в арктическом регионе увеличилась как минимум в три раза.

По большому счету, представленная картина выглядит достаточно убедительно. При этом особо высокой активностью, замечают исследователи, отличился как раз 2020 год, признанный, на сегодняшний день, рекордно теплым за всю историю наблюдений. Согласно предварительным расчетам, доля разрядов выше 65 параллели - от общего глобального количества молний - увеличивается в три раза по мере роста температурной аномалии с 0,65 градусов до 0,95 градусов Цельсия. По мнению авторов исследования, если данная тенденция на планете сохранится, то при дальнейшем росте глобальной температуры на 0,5 градуса частота грозовых разрядов в Арктике может увеличиться еще на 100% от значений 2020 года.

Подчеркиваем, что не все ученые разделяют такую уверенность. Некоторые из них полагают, что для подобных исследований десятилетний период сам по себе не показателен, чтобы на этом основании делать какие-то далеко идущие выводы и прогнозы. Кроме того, есть некоторые претензии и к эмпирической базе, поскольку часть информации о грозовых разрядах получена косвенным путем. Не исключен также и социально-политический контекст исследования, когда с глобальным потеплением пытаются намеренно увязать те или иные тенденции (подобно утверждениям о росте числа пожаров, ураганов, наводнений, засух, ливней и даже пандемий.). Если в чем-то и есть единодушие в научном мире, так это в том, что необходимо увеличивать инструментарий науки за счет расширения сети мониторинга природных явлений.

По сути, представленные здесь выкладки вряд ли углубят наше понимание причин климатических изменений. Скорее всего, данное исследование расширяет современные представления о геофизических явлениях, и еще раз показывает нам, что научное познание природы далеко не исчерпано. Похоже на то, что наша планета таит в себе куда больше загадок, чем нам кажется. В конце концов, мы до сих пор так и не получили от ученых внятного ответа на вопрос: а почему, собственно, Арктика «разогревается» быстрее, чем другие регионы планеты?

Николай Нестеров

Третьекурсник Института естественных наук Северо-Восточного федерального университета Анатолий Лукин предлагает развить «Бердвотчинг» как новое направление экологического туризма. Проект разработан на примере ресурсного резервата «Харыйалахский». 

В Якутии леса занимают 225 млн га, протекает 700 000 рек, находится свыше 800 тысяч озер и искусственных водоемов, около 250 особо охраняемых природных территорий, отмечает Анатолий Лукин.  

«По данным второй якутской комплексной экспедиции, в районах Горного, Намского улусов более 150 видов птиц. Харыйалахский находится в северо-восточной части Горного улуса, это особо охраняемая природная территория регионального уровня. Его территория относится к Центральной части Приленского плато, где в настоящее время имеются публикации по летнему населению птиц и представлены оригинальные данные маршрутных учетов в малообследованном в орнитологическом отношении регионе», – пояснил он. ​

По мнению студента, орнитологический туризм в ресурсном резервате «Харыйалахский» имеет большое будущее не только в плане туризма, но и в экологическом просвещении населения, сотрудничестве с различными организациями и природными парками России и мира. 

«Этот вид туризма может послужить примером и для ООПТ нашей республики. Ресурсный резерват имеет 132 вида птиц из 13 отрядов. Здесь ведется охрана гнездового населения пернатых, что является главным аспектом для развития орнитологического туризма», – подчеркивает Анатолий Лукин. 

Во многих странах стремительно развивается экологический туризм. Может показаться, отметил Анатолий Лукин, что бердвотчинг достаточно простое занятие: взял бинокль, пошел в лес и смотри: 

«Однако любительские наблюдения за птицами предполагают еще и заполнение полевого дневника. Эти данные помогают ученым-орнитологам в изучении птиц. Более того, в последние годы именно благодаря простым бердвотчерам было сделано несколько открытий». 

Этот вид экотуризма нацелен на иностранных туристов, среди россиян он непопулярен, считает Анатолий Лукин. 

«Мы планируем развивать проект, будем дальше исследовать новые территории для орнитологического туризма. Хотим участвовать в грантовых конкурсах, чтобы в будущем построить туристические базы для орнитологов и местного населения. Очень много идей и планов, надеюсь, мы сможем развить бердвотчинг в Якутии», – поделился студент ИЕН СВФУ. 

Отметим, Анатолий Лукин еще со школы исследует видовое разнообразие орнитофауны в Лено-Вилюйском междуречье по проложенному маршруту первой комплексной биологической экспедиции Льва Бианки. Начиная с девятого класса работал с учеными Института биологических проблем криолитозоны СО РАН по орнитологии, ботанике, териологии, почвоведении и энтомологии.  

Когда читаешь новости о событиях в России и в мире, невольно возникает ощущение, будто наша страна находится на другой планете – в отличие от тех стран, которые формируют ныне глобальную повестку. Нет, я не намекаю сейчас на какие-то социально-политические различия. Они-то как раз не столь существенны. Я говорю об отношении руководителей к ФИЗИЧЕСКИМ РЕАЛИЯМ, происходящим на Земле. В то время как в развитых странах (и не только) демонстрируют беспрецедентные меры по «спасению» планеты от глобального потепления, российское руководство ведет себя так, будто эта угроза нас никак не касается. Нет, мы тоже готовы включиться в этот процесс, но выказываем свое стремление с таким видом, словно речь идет всего лишь о посильной помощи нашим соседям.

Вот вам показательные примеры. На прошлый год было намечено проведение конференции ООН по изменению климата COP26. Правда, из-за пандемии мероприятие не состоялось, и его решено было перенести на 2021 год. Напомним, что COP26 является конференцией самого высокого уровня, в которой собираются принять участие порядка 190 стран. Не так давно прошло сообщение, что мероприятие планируют провести в ноябре этого года в Глазго, Великобритания. Участники конференции должны (обратим на это внимание) представить свои планы относительно предпринимаемых мер по снижению климатической угрозы. Ориентиром, как мы понимаем, являются цели, установленные Парижским соглашением 2015 года. Речь идет, главным образом, о достижении «углеродной нейтральности» к 2050 году.

Показательно в этой истории то, что за годы пандемии риторика на этот счет не только не смягчилась, а ужесточилась еще более. То есть на международном уровне никто не посчитал принятые программы по декарбонизации экономики избыточными, а реализованные практические шаги малоэффективными или вообще бессмысленными. На самом деле ничего подобного мы не слышим. Наоборот, в настоящее время звучат голоса о том, что необходимо еще больше ускорить прогресс в решении климатических проблем, и это требование касается всех стран.

Как заметил у себя в Твиттере Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш, пока что мы далеки от того уровня амбиций, который необходим нам для достижения целей Парижского соглашения. По его словам, долгосрочные обязательства по климату должны подкрепляться НЕЗАМЕДЛИТЕЛЬНЫМИ ДЕЙСТВИЯМИ. В свете сказанного им было предложено повысить планку обязательств на 2030 год.

Судя по всему, слова Генсека ООН отражают сейчас общий настрой руководителей западных стран. Интересно то, что в последние годы на Западе начался настоящий парад амбиций в плане ускорения перехода к безуглеродному будущему. В частности, впечатляющий пример дает нам Великобритания, принимающая у себя участников намеченной конференции. Отвечающие за реализацию «зеленых» программ чиновники этой страны открыто гордятся тем, что Великобритания стала бесспорным лидером в деле проведения радикальных экономических преобразований, необходимых для достижения климатических целей. Причем, энтузиазм борцов с глобальным потеплением здесь таков, что даже намеченные ранее грандиозные планы признаются ими недостаточно амбициозными.

Bloomberg приводит на этот счет характерное высказывание Нейджела Топпинга, представителя правительства Великобритании по климатическим действиям: «Каждый раз, когда мне кто-то говорит, что мы собираемся достичь углеродной нейтральности к 2050 году, я говорю в ответ: почему бы этого не сделать к 2040 году?»  В данной статье Топпинг изображен настоящим фанатиком своего дела, который, судя по всему, не дает ни малейшего спуску частным компаниям. Он активно побуждает предприятия, инвесторов, городские власти, региональные правительства и представителей гражданского общества сокращать выбросы парниковых газов. Свою главную задачу он видит в том, чтобы стимулировать амбиции у негосударственных деятелей для ускоренного выполнения пунктов Парижского соглашения. Это, на его взгляд, поможет другим странам действовать намного быстрее.

Для своей страны Топпинг требует от правительства введения более высоких стандартов. С его слов, таким путем он стремиться сделать Великобритания реальным лидером в решении указанных задач. Уже сейчас эта страна достигла на данном поприще внушительных результатов, что серьезно повышает ее международную репутацию. Недаром Великобритания председательствует в G7 и принимает у себя участников COP26.

Отметим, что согласно правительственным планам, Великобритания уже к середине 2020-х годов должна создать у себя два кластера по улавливанию углерода. Еще два кластера запланированы на 2030 год.  Таким путем эта страна должна оказаться на переднем крае по использованию технологий улавливания и хранения углерода. Другая амбициозная цель – водород (судя по всему, речь идет о «зеленом» водороде). В 2023 году (по плану) в Великобритании должен появиться первый жилой квартал, где дома будут отапливаться водородом, и где он будет использоваться для приготовления пищи. На 2025 год запланирована постройка целой «водородной деревни». Ну а дальше дело должно дойти и до «водородного города» с десятками тысяч домов. Власти Великобритании надеются, что такой город может появиться до конца десятилетия.

Еще один впечатляющий шаг в сторону безуглеродного будущего - решение о запрете к 2030 году автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Показательно, что сроки сдвинули на целых десять лет ближе, чем был запланировано первоначально. Это еще один красноречивый показатель «ускоренного» роста климатических амбиций в отдельно взятой европейской стране.

Уместно в этой связи привести и пример с США, где с приходом нового президента также распаляются климатические амбиции. Недавно стало известно, что  команда Байдена намерена влить в экономику порядка трех триллионов (!) долларов, где значатся (в том числе) и внушительные расходы на климатические цели. Например, будут инвестированы средства в инфраструктурные проекты, связанные с развитием ветрогенерации. В целом же новая команда тесно увязывает планы по развитию экономики с вхождением в безуглеродное будущее. Этим ее стратегия разительно отличается от того, что провозглашалось при Трампе. Что касается уровня амбиций, то их красноречиво отражает запрашиваемая сумма.

А теперь перейдем к нашей стране. Не так давно газета «Коммерсант» с грустью сообщила, что российское правительство решило УРЕЗАТЬ объем финансирования принятой ранее программы поддержки «зеленой» энергетики на 22 процента - с 400 миллиардов до 313 миллиардов рублей. В результате намеченная установленная мощность объектов ВИЭ уменьшится с 7 ГВт до 5 ГВт (это в лучшем случае). Инвесторов же заблаговременно предупредили, что часть производств в этом сегменте может закрыться, а сам рынок «чистой» энергии ожидает монополизация. Короче говоря, Россия явно шагает здесь не в ногу с развитыми странами. Поэтому непонятно, о чем наши участники собираются докладывать на предстоящей конференции ООН.

Конечно, при таком отношении к проблеме для нас было бы честнее просто выйти из Парижского соглашения (как пытался сделать Трамп) и предложить миру принципиально новую концепцию. По крайней мере, это была бы отчетливая заявка на лидерство. Однако то, что мы наблюдаем сейчас, вряд ли можно назвать ответственным подходом к делу. Будем честны хотя бы перед собой: реальные лидеры так себя не ведут.

Николай Нестеров

Заместитель Председателя Правительства – полномочный представитель Президента в ДФО Юрий Трутнев провёл в Москве заседание Государственной комиссии по вопросам развития Арктики. Обсуждались модернизация и расширение магистральной инфраструктуры, реализация проекта международной арктической станции «Снежинка», использование технологий по снижению уровня загрязнения в морях Арктической зоны и другие вопросы.​

«В соответствии с поручениями Президента Владимира Владимировича Путина продолжается работа по развитию Арктического региона. В первом полугодии 2021 года Правительством России принята новая редакция государственной программы “Социально-экономическое развитие Арктической зоны Российской Федерации”, утверждён единый план мероприятий по реализации Основ государственной политики Российской Федерации в Арктике и Стратегия развития Арктической зоны и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года. С 1 июня 2021 года России передан пост председателя в международном Арктическом совете. Утверждена концепция председательства и план, предусматривающий более 100 мероприятий по 10 основным направлениям», – сказал, открывая заседание, Юрий Трутнев.

Рассматривался вопрос целесообразности включения проекта строительства железнодорожного коридора Обская – Бованенково – Сабетта в Комплексный план модернизации и расширения магистральной инфраструктуры на период до 2024 года. «Работа осуществляется по поручению Президента Российской Федерации. Проект Северного широтного хода – 2 рассчитан на грузовую базу более 9 млн т в год. Он позволит решить вопрос транспортировки продукции от месторождений Ямала до трасс Северного морского пути», – напомнил Юрий Трутнев.

Минэнерго совместно с правительством Ямало-Ненецкого автономного округа при участии ПАО «Газпром» разработали и представили в Правительство России концепцию комплексной программы освоения ресурсного потенциала полуострова Ямал. Сейчас выполняется комплексное исследование параметров освоения и логистического обеспечения минерально-сырьевой базы Ямала, включающее в себя разработку оптимальной схемы транспортировки жидких углеводородов. Завершить разработку комплексной программы планируется к октябрю 2021 года.

После завершения разработки комплексной программы Минтранс уточнит конфигурацию инфраструктуры железнодорожного коридора Обская – Бованенково – Сабетта в части необходимости развития дополнительных портовых мощностей на Ямале и представит окончательные параметры проекта.

В текущем году Минпромторг в рамках госпрограммы «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности» запустит опытно-конструкторскую работу по созданию комплексной радионавигационной системы, обеспечивающей потребителей Арктической зоны информацией для определения координат и точного времени на основе наземных радионавигационных технологий. Работа проводится в соответствии с Указом Президента «О Стратегии развития Арктической зоны Российской Федерации и обеспечения национальной безопасности на период до 2035 года».

Комплексная радиотехническая система будет разработана в рамках ОКР «Альтернатива-Н». Преимуществом данной системы станет как её сопряжение с глобальными навигационными системами (ГЛОНАСС, GPS и другими), так и возможность автономного функционирования в помехоустойчивых режимах. «Окончание реализации ОКР “Альтернатива-Н” планируется в декабре 2023 года, предусмотрено финансирование в размере 2,5 млрд рублей (ежегодное финансирование предполагается в размере 836 млн рублей). Сейчас проводятся конкурсные процедуры по определению организации промышленности, готовой выполнить разработку данной системы», – пояснил заместитель Министра промышленности и торговли Алексей Беспрозванных.

Обсуждались предложения по обязательному применению лучших доступных технологий, направленных на снижение уровня загрязнения морей Арктической зоны. Минпромторг предлагает разработать пилотные проекты, направленные на экспертную оценку применения лучших доступных технологий, подготовку программ повышения экологической эффективности, апробацию лучших доступных технологий и экологических практик переработки и использования вторичных ресурсов.

О планах по созданию в период председательства России в Арктическом совете в 2021–2023 годах международной арктической станции «Снежинка» как научной и образовательной платформы для исследователей и разработчиков новых технологий в Арктике доложил Министр науки и высшего образования Валерий Фальков. По итогам рассмотрения предложений от пяти субъектов Федерации были отобраны два варианта – Ямало-Ненецкий автономный округ и Мурманская область. На территории ЯНАО будет создана станция для проведения научных исследований в суровых климатических условиях вечной мерзлоты на основе возобновляемых источников энергии ветра и солнца и водородной энергетики. В Мурманской области планируется разместить станцию на смешанном энергообеспечении для реализации научно-образовательных программ.

Были заслушаны предложения по развитию гидрометеорологической наблюдательной сети в Арктике. По мнению Министра природных ресурсов и экологии Александра Козлова, сеть, которая работает сейчас, недостаточна. Из-за нехватки морских наблюдений в Восточной Арктике точность прогнозов снижается на 4–6%. Необходимо обновить энергетическое оборудование и системы связи большей части станций, оснастить их современными измерительными приборами. Модернизацию наблюдательной сети Росгидромета начали в этом году. Планируется до 2024 года полностью обновить 32 станции и 136 – частично.

В Арктической зоне работает 240 наблюдательных пунктов. Большинство следят за метеорологией, лишь 33 – за гидрологией, и 27 дают аэрологические данные. Необходимо увеличивать плотность наблюдательной сети, в том числе устанавливать автоматические средства измерений в труднодоступных местах, локальные наблюдательные системы в морских портах, метеостанции на кораблях.

Важной частью комплексного исследования состояния окружающей среды, особенно в контексте изменений климата, станет государственная система мониторинга многолетнемерзлых грунтов. Минприроды подготовило предложения по изменению законодательства. На создание сети мониторинга многолетнемерзлых грунтов до 2035 года потребуется около 1,6 млрд рублей. «По оценкам учёных, вероятный ущерб от таяния многолетней мерзлоты к 2050 году может в среднем достичь 5 трлн рублей. Несопоставимые цифры по прогнозному ущербу и по затратам на создание сети мониторинга. На основе получаемых данных мы должны научиться прогнозировать последствия и предотвращать аварии», – считает Александр Козлов.

Утверждён перечень видов экономической деятельности, которые будут поддержаны в рамках государственной программы льготного кредитования резидентов Арктической зоны, реализуемой Минвостокразвития. В него вошли 72 вида экономической деятельности, относящиеся к таким отраслям, как здравоохранение, образование, транспорт, сельское хозяйство, рыбоводство, производство строительных материалов, машин и оборудования, строительство, торговля, информационные технологии, туризм.

Программа предоставления субсидируемых государством кредитов по сниженной ставке резидентам Арктической зоны утверждена в декабре 2020 года Председателем Правительства Михаилом Мишустиным. В рамках программы конечная ставка по кредиту ниже рыночной на полуторный размер ключевой ставки Центробанка, нижняя граница установлена на уровне 2% годовых. Стоимость инвестпроекта, претендующего на получение льготного финансирования, должна составлять от 10 млн до 2,5 млрд рублей, а если его реализуют сразу несколько компаний-заёмщиков, то верхняя планка – 5 млрд рублей. От инициатора проекта требуется инвестировать не менее 30% собственных средств и обеспечить создание новых рабочих мест. Как сообщил Министр по развитию Дальнего Востока и Арктики Алексей Чекунков, для реализации программы отобраны шесть уполномоченных банков (Московский индустриальный банк, ВТБ, Сбербанк, Газпромбанк, Совкомбанк, «Открытие»), объём первичных заявок на кредиты составляет около 4 млрд рублей.

Отдельным вопросом повестки стало обсуждение приёма абитуриентов в арктические вузы на 2021/2022 и 2022/2023 учебные годы. Количество бюджетных мест в университетах Арктической зоны стабильно растёт (порядка 10% ежегодно). Объём контрольных цифр приёма, установленный вузам, расположенным на территории Арктической зоны (16 университетов с филиалами), на 2021/2022 учебный год, составил 5313 бюджетных мест, что на 477 мест (+ 9,41%) больше показателя 2020/2021 учебного года. На 2022/2023 учебный год определено 5830 бюджетных мест, что на 517 мест (+ 9,73%) больше объёма этого года. Для оперативного удовлетворения кадровых потребностей Арктической зоны Минобрнауки предлагает рассмотреть возможность заключения договоров о целевом обучении со студентами старших курсов. «Молодому выпускнику это гарантирует трудоустройство в ведущие компании региона, а работодатель будет уверен в наличии квалифицированных работников, которые будут осуществлять профессиональную деятельность на предприятиях», – пояснил Валерий Фальков.

«Необходимо, чтобы профиль образования совпадал с нуждами Арктического региона. На территории российской Арктики действует преференциальная оболочка, созданная по поручению Владимира Владимировича Путина. Благодаря мерам поддержки бизнеса каждую неделю появляются новые инвестиционные проекты. Принципиально важно, чтобы выпускники арктических вузов не переезжали в другие регионы, а были востребованы по своей специализации в арктических регионах», – подчеркнул Юрий Трутнев.

Группа «ВЭБ.РФ» планирует предоставить финансирование на строительство современного целлюлозно-бумажного завода. Группа «ВЭБ.РФ» и АО «Сегежа Запад» (входит в Segezha Group, АФК «Система») подписали соглашение о совместной реализации проекта по строительству нового целлюлозно-бумажного завода в Республике Карелия в рамках ПМЭФ-2021. Ранее АО «Сегежа Запад» подписало трёхстороннее соглашение с Минэкономразвития и Республикой Карелия о защите и поощрении капиталовложений, а также получило статус резидента Арктической зоны.

По словам заместителя председателя «ВЭБ.РФ» – члена правления Артёма Довлатова, проект обеспечит глубокую переработку заготавливаемой в Карелии балансовой древесины, рост несырьевого экспорта продукции с высокой добавленной стоимостью. Будет создан современный биотехнологический комплекс максимально высокого передела древесного сырья.

«Проект был рассмотрен в качестве приоритетного для финансирования по линии “ВЭБ.РФ”. Целлюлозно-бумажные заводы не строились сорок лет. Проект необходимо доработать, но в целом госкомиссия его поддержала», – заметил Юрий Трутнев.

По итогам совещания вице-премьер дал ряд поручений. Минобрнауки совместно с руководством Ямало-Ненецкого автономного округа и Мурманской области поручено доработать проект создания международной арктической станции «Снежинка», подписать договор на проведение проектно-изыскательных работ на территории ЯНАО и составить «дорожную карту» по реализации проекта МАС «Снежинка» в Мурманской области.

Минтрансу совместно с Минфином поручено определиться с источником финансирования проекта строительства железнодорожного коридора Обская – Бованенково – Сабетта.

Осенью прошлого года на Камчатке (если точнее – в районе Авачинского залива, на Халактырском пляже – популярном месте отдыха местного населения) случилось натуральное экологическое бедствие.   Сначала серфингисты стали жаловаться на ожоги роговицы, а через пару недель пляж завалило мертвыми обитателями океана, а также клочками плотной пены желтоватого цвета.

История попала в СМИ, но в отличие от другого недавнего ЧП в Арктике – разлива нефтепродуктов в Норильске, вызвала куда меньший резонанс. И объемы ущерба природе (по крайней мере, выявленные) меньше, и источник его (а значит – и виновник) был не столь очевиден.

Пока официальные власти и эксперты разводили руками, общественники, как водится, выдвигали свои версии. Сразу две.  По одной, некое судно слило в воду нефтепродукты. Кандидатов на эту роль хватает, вдоль берегов Камчатки проходит оживленный морской путь. Вдобавок примерно в это время там проходили флотские учения, что добавляет к потенциальным виновникам еще и военные корабли. Согласно второй версии, утечка ядовитых веществ произошла с Козельского полигона сельскохозяйственных ядохимикатов, который находится в девяти километрах от океана, фактически на берегу речки в этот океан впадающей (правда, на тридцать километров севернее пляжа). Так что возможность отравить воду у полигона имелась, что, конечно, не означает, что его сотрудники этой возможностью воспользовались.

Проблемой обеих версий стало даже не отсутствие прямых доказательств, а данные официальных экспертиз. Химический анализ проб воды с места событий показал повышенное содержание в ней нефтепродуктов и фенола, но явно недостаточное, чтобы вызвать массовую гибель обитателей океанического дна. Обследование Козельского и соседних полигонов не показало каких-то следов разрушений или эрозии почвы, иначе говоря, следов событий, которые могли повлечь утечку. А помутнение реки, на которое ссылались экологи, можно объяснить обильными дождями. В пользу этого говорили и аналогичные помутнения, не раз наблюдаемые в прошлые годы, и молодь лосося, которую заметили в реке (в случае утечки, она подверглась бы наиболее сильному отравлению, чего не случилось).

Общественники не опустили руки и выдвинули третью версию: в океан попало некое особо ядовитое вещество, действующего в очень малой концентрации, потому и не удалось определить его ни в воде, ни в тканях погибших животных. В общем, некий аналог «Новичка», но для флотского применения. Странно, но Петрова и Баширова никто из местных жителей осенью на Камчатке не наблюдал.

К концу осени, когда был проведен определенный объем исследовательской работы, свои версии стали выдвигать и ученые. К сожалению, они вызвали меньше внимания со стороны массмедиа, так что, попробуем восполнить этот пробел.

Специалисты кафедры гидрологии суши Географического факультета МГУ предположили, что здесь произошел так называемый «красный прилив». Так называют массовое размножение одноклеточных микроорганизмов. В следствие чего, вода обедняется кислородом, вызывая замор, а сами микроорганизмы могут выделять токсины, в том числе обладающие токсичным действием на животных и людей. В результате, по мнению гидрологов, маломобильные морские животные погибают, а рыбы, птицы и млекопитающие успевают покинуть опасную территорию.

В принципе, версия довольно правдоподобная, «красные приливы» на Камчатке случаются регулярно (их учащение связывают с хозяйственной деятельностью человека, негативно влияющей на морскую экосистему). Только в нашем веке в той же Авачинской бухте их наблюдали дважды до событий этой осени.

Но другие ученые указали и на слабые места этого утверждения. Обычно причиной «красных приливов» здесь становится инфузория Mesodinium rubrum. Но они не выделяют никаких токсинов, вызывая только обеднение воды кислородом. Поэтому во время этих «красных приливов» никакой массовой гибели фауны океана не наблюдалось.

Иногда размножение инфузорий способствует росту популяции динофитовых водорослей (динофлагеллятов), которые поглощают инфузорий, а сами являются кормом для рыб как часть планктона. Некоторые динофлангелляты могут вырабатывать нервнопаралитические токсины и когда они участвуют в образовании «красного прилива» это, порой, сопровождается массовыми отравлениями рыб. Но в данном случае рыбы, как раз не пострадали. Также известно, что люди, попадавшие в зону «красного прилива», вызванного динофлагеллятами, жаловались не на ожоги глаз, а на головную боль и тошноту (что более характерно для токсинов).

Тогда другие ученые предложили свое объяснение случившемуся, которое тесно увязано с местом образования загрязненного пятна (хорошо видимого на фотографиях из космоса). В этом им помогла карта температуры воды вдоль берега Авачинского залива в сентябре 2020 года, которую составил Владимир Коломойцев из Петропавловска-Камчатского.

Согласно схеме течений в этом районе, логично предположить, что пятно распространялось с севера на юг, так что оно должно было возникнуть где-то севернее, между устьем реки Налычева и Шипунским полуостровом. Иначе загрязненная вода переместилась бы совсем в друге районы. А на карте Коломойцева как раз в этой зоне отмечена некая температурная аномалия (вода теплее на два градуса, чем в остальной части залива).

Авторы альтернативной гипотезы предположили, что где-то в этом месте произошло извержение подводного гейзера, нагревшее воду и обогатившее ее минералами, железом, которые в свою очередь активизировали популяции придонных микроорганизмов. Не исключено, что в водах гейзера присутствовала и нефть, которая стала источником того самого фенольного и нефтяного загрязнения вод залива.

Донные микроорганизмы, как известно, разлагают органику. Резкий рост их численности активизировал эти процессы, вызывая эрозию морского дна, что стало причиной гибели других его обитателей – водорослей, моллюсков, которыми и был заполнен Халактырский пляж. Зато теплая вода и обилие донных микроорганизмов обеспечили пищей упомянутых ранее инфузорий и динофлагеллятов, которые вызвали очередной «красный прилив».

У эрозии дна есть еще одно последствие, она способствует повышенному выделению в воду сероводорода и серного ангидрида из осадочных пород. Пузырьки серного ангидрида, путешествуя с течением и выходя на поверхность, могли породить аэрозоль серной кислоты, от него-то и пострадали глаза серфингистов.

Обе версии объединяет одно – механизм бедствия запустили не люди, а сочетание природных явлений. И значит, оно вполне может повториться как в этом районе, так и где-то еще. В результате, мы имеем две стратегии снижения подобного риска разной направленности. Если правы природозащитники и дело в людях – необходимо развитие мониторинговых структур, отслеживающих соблюдение экологических норм всеми участниками хозяйственной деятельности в регионе. А если правы ученые, то необходимы вложения в исследования океана (и его дна), позволяющие лучше понять природу «красных приливов», определить местоположение подводных гейзеров и т.п. Чтобы потом мониторить уже происходящие в природе процессы (управлять ими мы если сможем, то еще не скоро). Лично я сделал бы ставку на ученых. И не только потому, что они как правило превосходят общественных активистов в компетентности. Хотя это, конечно, самый главный аргумент в пользу науки.

Есть и еще одно важное обстоятельство. Практика показывает, что декларируемые меры по наведению экологического порядка в деятельности юрлиц обычно так и остаются «благими намерениями», выделенные средства уходят «в песок», и растет скорее уровень коррупции, чем экологической безопасности. А вот дополнительные исследования океана с высокой долей вероятности принесут новые полезные знания человечеству.

Сергей Исаев

За два часа выпускники Специализированного учебно-научного центра НГУ (СУНЦ НГУ) узнали, как вырастить кристаллическую пленку для транзисторов с высокой подвижностью электронов, увидеть в наноструктуре отдельные атомы, «рисовать» с помощью электронного микроскопа, как сделать эталонную линейку для наномира, создать полупроводниковый прибор. Физматшкольники, посетив три лаборатории Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН, познакомились с современными технологиями исследования и производства полупроводниковых материалов, посмотрели, как работает оборудование центра коллективного пользования «Наноструктуры».

«ИФП СО РАН ― один из крупнейших институтов в новосибирском Академгородке. Мы проводим исследования в области физики полупроводников. Как вы знаете, многие современные технологические успехи стали возможны благодаря развитию микроэлектроники. Исследованием физических свойств, явлений в материалах для полупроводниковой электроники, мы и занимаемся. В частности, одна из основных тематик в нашем институте связана с фотоприемными устройствами: разработкой и созданием инфракрасной техники, в том числе тепловизоров. Вы побываете в лаборатории, где вам покажут, как собираются фоточувствительные в инфракрасном диапазоне матрицы», ― приветствовал участников экскурсии заместитель директора ИФП СО РАН по научно-организационной работе кандидат физико-математических наук Александр Владимирович Каламейцев.

Первой точкой визита школьников стала лаборатория молекулярно-лучевой эпитаксии соединений №37 А₃В₅ ИФП СО РАН. Здесь экскурсанты увидели установку молекулярно-лучевой эпитаксии ― сверхвысоковакуумное оборудование, позволяющее синтезировать полупроводниковые материалы с новыми свойствами. Ведущий инженер лаб. № 37 Тимур Валерьевич Малин рассказал, как устроена работа в лаборатории, институте, как отличаются подходы в случае выполнения фундаментальных и прикладных исследований.

«В Институте есть лаборатории, которые занимаются фундаментальными исследованиями: изучением природы явлений в полупроводниках, процессов в области физики твердого тела. Другие лаборатории специализируются на материаловедении, например, на синтезе материалов с заданными свойствами, которые используются для создания приборов микроэлектроники ― транзисторов, детекторов, диодов. Наша лаборатория занимается получением полупроводниковых структур A₃B₅ ― это такие соединения, как арсенид галлия и нитрид галлия. Мы создаем структуры для транзисторов с высокой подвижностью электронов, эти транзисторы используются в сверхвысокочастотных усилителях, а СВЧ-усилители нужны для создания приёмопередающих модулей.

В лаборатории № 37 установка аммиачной молекулярно-лучевой эпитаксии предназначена для синтеза нитридных материалов, т.е. соединений металлов (алюминия, галлия, индия) и азота. Метод молекулярно-лучевой эпитаксии можно сравнить с напылением. Представьте зеркало ― это стекло, на которое напылен металл, но, когда вы напыляете металл на стекло, он ложится аморфно, не кристаллически, то есть, расположение атомов метала не имеет дальнего порядка и симметрии. А здесь мы напыляем, или, как у нас принято говорить, выращиваем, так, чтобы получались кристаллы, точнее, тонкие кристаллические пленки. Полупроводники ― кристаллические материалы, в них проявляются квантово-механические эффекты, на которых основана работа приборов микроэлектроники», ― сказал исследователь.

Тимур Малин объяснил, как строится работа сотрудников ИФП СО РАН при выполнении научно-исследовательских работ для предприятий или проведении фундаментальных исследований.

«Как правило, предприятию для реализации определённого элемента схемы или прибора нужен материал с заданными свойствами: гетероструктура ― слоистый полупроводниковый “пирожок”, где каждый слой обладает определёнными свойствами и выполняет свою функцию. Причем, если бы технология создания такого материала  ранее уже была бы известна, потребность в финансировании разработки такой структуры у заказчика не возникала. Подобная задача предполагает проведение фундаментальных материаловедческих исследований, но на выходе мы должны получить материал с конкретными параметрами, которые строго прописаны в техническом задании.

В случае если мы работаем по гранту, то есть ведем научную работу в чистом виде, предлагаемая нами идея исследования сначала проходит рецензирование, ― так устроена научная жизнь. Нельзя просто что-то придумать и сказать: “Я буду это исследовать”. Если научный работник что-то придумал, то он должен обосновать актуальность данного исследования, его новизну, сформулировать научные методы и подходы, затем научное сообщество рецензирует его заявку, выявляет слабые моменты, научный задел, оценивает достижимость прогнозируемых научных результатов. По аналогии с выполнением заказа для предприятия, где на выходе есть структура с параметрами соответствующими техническому заданию; при работе по научному гранту, требуется провести законченное научное исследование, критерием выполнения которого является  определенное количество публикаций в рецензируемых научных журналах», ― подчеркнул Тимур Малин.

«Мы изготавливаем и улучшаем такие полупроводниковые приборы, как тепловизоры»

Следующая лаборатория, в которую попали школьники, как раз занимается разработкой и созданием тепловизионной техники. Дмитрий Витальевич Горшков, младший научный сотрудник лаборатории № 28 физико-технических основ создания полупроводниковых приборов на основе соединений А₂B₆  рассказал об устройстве тепловизоров, о разных сферах применения тепловизионной техники: для изучения дальнего космоса, мониторинга лесных пожаров, выявления людей с повышенной температурой в местах большого скопления людей (тепловизоры применялись для этих целей задолго до пандемии Covid-19), инспекции электросистем, мониторинга быстропротекающих химических реакций и других.

«Тепловизоры делятся на два типа: болометрические и полупроводниковые. В болометрических используется способность материалов изменять свое сопротивление при нагреве. Преимущество болометров, в том, что они не требуют дополнительного охлаждения, работая при комнатной температуре, но эти приборы не способны “увидеть” быстропротекающие процессы. Второй тип тепловизоров, тот с которым мы работаем ― это фотоэлектронные приемники, в них инфракрасные фотоны преобразуются в электроны. Электроны мы можем зафиксировать разными методами, а значит и детектировать инфракрасное излучение, ― объяснил исследователь.

Как и в обычном фотоаппарате, в тепловизоре самая важная часть ― это фоточувствительная матрица. Матрицу для тепловизора так же сложно произвести, как и матрицу фотоаппарата, а в некоторых случаях, пожалуй, и сложнее. Дмитрий Горшков подчеркнул, что одна из основных задач, которую решают сотрудники лаборатории № 28 ― уменьшение физических размеров фотоприемной матрицы, с сохранением большого числа пикселей. Чем меньше физический размер матрицы, тем миниатюрнее будет и готовый прибор ― тепловизор, но для этого нужно уменьшить размер каждого пикселя.

«Когда мы начинаем уменьшать размер пикселя, электроны, рожденные в одном пикселе, с помощью диффузии могут перейти в соседние пиксели, и происходит уменьшение частотно-контрастной характеристики или, говоря проще, изображение становится “мыльным”. Чтобы этого не случилось, мы должны физически отделять каждый фотодиод (пиксель) друг от друга при помощи травления. Лучше всего для этого подходит плазмохимическое травление. С его помощью можно делать вертикальные узкие, глубокие канавки. Но материал, из которого производятся тепловизионные матрицы, очень капризный. Когда мы травим его плазмохимическим методом, материал меняет тип проводимости (в большинстве режимов) — происходит конверсия, поэтому нужно подбирать специальный режим, чтобы травление происходило качественно и без конверсии», ― добавил Д. Горшков.

Разглядеть и изменить полупроводниковую структуру поможет электронный микроскоп

В лаборатории нанодиагностики и нанолитографии № 20 ИФП СО РАН ученики СУНЦ НГУ узнали о современных способах изучения и модификации поверхности.

«Массовый интерес к изучению наностуктур во многом связан с появлением  в последние 15-20 лет доступного, удобного инструментария для исследования наноразмерных объектов. Одним из таких удобнейших инструментов является сканирующая электронная микроскопия (СЭМ). С появлением электронных микроскопов стало возможным преодолеть дифракционный предел, и “разглядеть” объекты размером меньше микрона, а современные электронные микроскопы позволяют “увидеть” объекты размерами до долей нанометра. Более того, системы на основе СЭМ позволяют изменять поверхность, воздействуя на нее. Например, это можно сделать на двухлучевой станции CrossBeam ― СЭМ с дополнительной ионной пушкой или электронном литографе на основе СЭМ. Если первый прибор позволяет проводить манипуляции над одиночным объектом, то на электронном литографе можно тиражировать наноструктуры. Оба прибора сделаны на основе СЭМ  и имеют похожее устройство. Электронный микроскоп схож с оптическим: также есть источник освещения ― его роль выполняет электронная пушка, система увеличения ― система линз, а вместо предметного столика ― вакуумная камера и электромеханический стол», ― объяснил научный сотрудник лаб. № 20 Дмитрий Александрович Насимов.

Электронная пушка лучевой станции CrossBeam используется для получения изображения, а ионная пушка позволяет «препарировать» нанообъекты: диаметр ионного пучка ― один нанометр (миллиардная доля метра). «Поверхность нанообъекта можно резать, как ножом», ― подчеркнул Дмитрий Насимов.

Принцип работы литографа чем-то похож на плёночный фотоаппарат, только роль света, экспонирующего фотографическую пленку, выполняет электронный пучок: «Материал покрывают резистом ― веществом, которое меняет свои свойства под действием электронного пучка, затем “засвечивают” электронным пучком, электроны рвут часть связей и растворимость материала меняется на несколько порядков. Электронный пучок создает требуемый рисунок будущей наноструктуры, затем резист проявляют и начинают травление ― химическое или плазменное ― убирают участки полупроводниковой пленки, где резиста нет. Так создаются структуры, в которых можно исследовать физические процессы в квантовом мире, новые квантовые эффекты, и при этом не требуется огромный ускоритель, как, например, для исследований в области физики высоких энергий», ― сказал ученый.

 «Идем» по поверхности кристалла: что происходит?

Чтобы вырастить полупроводник с прогнозируемыми заранее свойствами, нужно понимать, как происходит рост ― увидеть, как атомы распределяются на поверхности «вживую», во время процесса, а не после, когда все уже готово.

 «Всегда остается вопрос: что происходит на реальной кристаллической поверхности, ― подчеркнул аспирант ИФП СО РАН, сотрудник лаб. № 20 Алексей Сергеевич Петров. ― Наблюдая взаимодействие электронов, нейтронов, рентгеновского излучения с кристаллом, можно понимать, как устроена его поверхность. Здесь мы это делаем с помощью отражательной электронной микроскопии. На поверхность кристалла кремния, под углом менее градуса к ней, падает высокоэнергетичный пучок электронов. Кристаллическая решетка ― это периодическая структура, электронный пучок от нее отражается, и благодаря дифракции и интерференции, можно наблюдать происходящее на поверхности образца. Но, что есть поверхность? Казалось бы, можно взять кристалл, рассечь его пополам, и будет нам счастье, ― в виде поверхности. Однако нет. Чтобы получить идеальную поверхность, надо рассечь кристалл точно поперек химических связей между отдельными атомами. Резать с такой точностью пока еще не научились, и всегда будет некоторая разориентация: поверхность будет представляться равноотстоящими друг от друга по высоте участками плоских террас, разделённых атомными ступенями».

При высокой температуре атомные ступени поверхности кремния движутся. Этот процесс специалисты лаборатории № 20 ИФП СО РАН могут наблюдать с помощью сверхвысоковакуумного отражательного микроскопа ― прибора, который в России есть только в Институте физики полупроводников.

«При температуре в 1200 градусов Цельсия атомы приобретают достаточно энергии, чтобы выйти из ступени, “пробежать” по террасе и улететь, происходит процесс сублимации ― ряд за рядом ступень сдвигается. Если мы выращиваем полупроводниковый кристалл методом молекулярно-лучевой эпитаксии, во время роста будет происходить обратный процесс: атомы осаждаются, “бегут” по поверхности, встраиваются в ступень», ― прокомментировал Алексей Петров.

Кроме наблюдения за атомными ступенями, сотрудники лаборатории №20, умеют управлять ими: собирать вместе или, наоборот, создавать сравнительно большую, атомно-гладкую площадку без ступеней. «Пропуская через образец ток, или, меняя температуру, можно создать участки поверхности, свободные от атомных ступеней, размерами от 10 микрон и выше. (Микрон ― тысячная доля миллиметра, площадь в 1 квадратный микрон ― это практически футбольное поле в наномире. ― прим. авт.). Широкая атомно-гладкая терраса ― идеальная отражающая поверхность, свет как падает, так и отражается: поверхность можно использовать, как опорное зеркало в интерферометрах, или в качестве эталона для калибровки атомно-силового микроскопа по высоте», ― добавил ученый.

Сергей Артемьевич Пономарев, инженер лаб. № 20 ИФП СО РАН исследует строение слоистых материалов, в частности, селенида висмута, перспективного для создания гибких электронных устройств.

«Внутри слоя селенида висмута атомы связаны ковалентными связями, а между слоями ― вандерваальсовыми. За счет того, что энергия вандерваальсовых связей меньше, чем у ковалентных, такие слои могут скользить друг по другу. Толщина слоев порядка 1 нанометра, поэтому достигается высокая гибкость структур. Можно создавать гибкие девайсы, и недавно в Китае был изобретен галлий-селеновый фотодектор, который можно мять, как бумагу, и он продолжает работать. В нашей лаборатории мы изучаем способы роста других слоистых халькогенидов металлов на полупроводниковых подложках: селенида индия и селенида висмута. Эти процессы изучены слабо, но зная свойства материалов, в будущем возможна разработка уже наших фотодетекторов», ― сказал исследователь.

Нанорельеф поверхности: как «пощупать»?

Когда полупроводниковая структура готова, быстро ее «ощупать», диагностировать рельеф помогает атомно-силовой микроскоп.

«Это относительно дешевый, простой в эксплуатации прибор, который стоит в любом вузе, институте, где занимаются физикой полупроводников или физикой других твердых тел. Атомно-силовой микроскоп показывает, как выглядит поверхность, включая объекты на ней, размером меньше нанометра. Проведу аналогию: мы можем, закрыв глаза, пощупать стол пальцами и определить, что на нем располагается ниже, что выше, оценить размер деталей. Этот прибор работает точно так же, только вместо пальцев у него нанометровая кремниевая иголочка. С ее помощью можно не только ощупывать рельеф, но и формировать, “выцарапывать” нужные структуры, затем прикладывать к ним напряжение, измерять параметры», ― рассказал кандидат физико-математических наук научный сотрудник лаб. № 20 Дмитрий Игоревич Рогило.

Атомно-силовой микроскоп используется для визуализации разных образцов: от биологических ― клеточных мембран, отдельных клеток, оболочек вирусов до эталонных объектов в физике твердого тела ― нанометровых стандартов, которые умеют делать специалисты ИФП СО РАН.

«Когда мы хотим проводить измерения в наномире, нам нужен эталон: объект длиной в один нанометр. Он должен быть одинаковым везде: в Новосибирске, Москве, Стэнфорде и т. д. Для изготовления такого эталона было решено использовать кристалл кремния, и мы, в нашем Институте, научились делать своеобразную линейку для наномира на основе кремниевых ступенек. Три ступени ― ровно один нанометр, такой объект можно вставить в любой микроскоп и откалибровать прибор, что очень удобно.

Кроме того, нигде в мире, не умеют делать настолько плоские поверхности, как можем мы. При измерении высоты объекта ее нужно измерять относительно какой-то плоскости. Мы можем сделать абсолютно плоскую поверхность, где единственной неидеальностью будет один атом ― выступающий или отсутствующий. В масштабах привычного большого мира, можно представить это, как абсолютно гладкое футбольное поле с отдельными песчинками на нем», ― пояснил Дмитрий Рогило.

В завершение экскурсии школьники на простом примере увидели, как эффекты наномира проявляются в большом мире: ребята попробовали сломать кремниевые пластины и выяснили, что они ломаются лишь по определенным кристаллографическим направлениям, где химические связи наиболее слабые.

Пресс-служба ИФП СО РАН