В последние годы перед научным сообществом обострилась проблема парникового эффекта. Парниковый эффект – это повышение температуры поверхности земли по причине нагрева нижних слоев атмосферы скоплением парниковых газов. Эта экологическая проблема существовала и несколько веков назад, но не была такой злободневной. С постепенным развитием индустриального общества, количество выбросов парниковых газов с каждым годом всё возрастает. Основными парниковыми газами Земли являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон (в порядке их оцениваемого воздействия на тепловой баланс)[1, 2].
В 2005 году маркетологом рекламного агентства «Ogilvy» было вынесено в общественное обсуждение понятие «углеродный след» – совокупность всех выбросов парниковых газов, произведённых прямо и косвенно отдельным человеком, организацией или мероприятием. Снижение углеродного следа является одной из самых важных задач современного общества. В 2015 году 110 государствами было принято «Парижское соглашение», сутью которого является принятие решительных мер по адаптации к последствиям изменений климата, а также снижению антропогенной нагрузки посредством удержания концентрации парниковых газов в атмосфере на уровне, не допускающем повышения средней температуры на планете выше 2 °С.
Итак, в России в 2020 году был создан первый карбоновый (углеродный) полигон с целью разработки и испытаний технологий контроля баланса климатических активных газов природных экосистем. На данный момент исследователи планируют высаживать растения для поглощения парниковых газов, так как ведущая роль в поглощении, например, углекислоты из атмосферы принадлежит растениям. В процессе фотосинтеза растения поглощают CO2 и взамен выделяют органические вещества и кислород, необходимый для дыхания других организмов.
Очень остро стоит вопрос о видах растений, которые будут высаживаться на углеродных полигонах. На данный момент используются неприхотливые зимостойкие экземпляры, которые не требуют повышенного тепла или количества света, способные активно связывать углерод из атмосферы. Также важным качеством этих растений является возможность их экологической утилизации. Например, какие-то виды можно использовать в качестве биотоплива, для корма животных или в пищу людей. А для определения фотосинтетической способности растений и их взаимодействия с различными микроорганизмами разрабатываются методы по выращиванию растений in vitro.
Именно поэтому важной целью карбоновых полигонов является поиск необходимых растений, разработка методов их выращивания на карбоновых фермах и в лабораториях, а также поиск микроорганизмов, которые могли бы улучшать рост растений, ускорять процесс фотосинтеза или бороться с патогенными для растений микроорганизмами.
К примеру, азотфиксирующие бактерии рода Rhizobium, помимо фиксации азота синтезируют фитогормоны, стимулируя рост растений; а препараты на основе Bacillus subtilis (сенная палочка) эффективны при различных бактериальных и грибных фитопатогенах, так как сенная палочка является важным продуцентом протеаз, амилаз, аминокислот и полипептидных антибиотиков и, следовательно, обладает антагонистическими свойствами, – это можно использовать для биозащиты растений [3, 4].
К настоящему времени концентрация углекислого газа, озона и метана стала настолько велика, что человечеству, к сожалению, будет недостаточно прекращения их выделения в атмосферу путем сокращения сжигания угля, нефти и мусора или снижения выброса выхлопных газов [5]. То есть, простого сокращения выброса парниковых газов мало для решения глобальной проблемы: температура будет только продолжать расти.
Поэтому, на данном этапе, предстоит разработка различных методов по уменьшению парниковых газов в атмосфере. Это может быть осуществлено путем создания карбоновых ферм, в которых будут высаживаться активно фотосинтезирующие растения; изучение влияния различных микробов на физиологию растений также играет немаловажную роль: микроорганизмы способны улучшать ростовые процессы растений, убивать различных фитопатогенов и способствовать ускорению фотосинтеза.