Агаджан Бабаев - Пустыня как она есть
В самом названии — биогеохимия пустынь — отражена научная стратегия лаборатории: детально исследуются не только сами почвы, а весь комплекс процессов, который оказывает на них влияние и на который влияют они сами. Изучаются и оцениваются количественно по многим десяткам параметров сложнейшие процессы взаимодействия почвы с растительностью, растительности с почвой и водой, выпадающей в виде осадков, с грунтовыми водами, с вносимыми удобрениями и поливами, учитывается влияние на почву температурного режима, механической обработки земли — словом все, что входит в это емкое и сложнее понятие «комплексные исследования».
Проблематика лабораторий гидрологии и использования минерализованных вод не потребует, видимо, особых пояснений, если вспомнить наш недавний рассказ о самом ценном для пустыни продукте — о пресной воде. Лаборатория гидрологии занимается в основном использованием местных пресных вод пустыни, в частности, сбором и хранением атмосферной влаги.
В этой лаборатории был предложен и осуществлен инженерный способ хранения собранной с такыров пресной воды в песчаных отложениях с очень солеными водами. Пресная вода образует большие линзы в соленой среде, и таким образом в районе такыра появляются созданные человеком пресные грунтовые воды. Как и сама гидрология пустынных территорий, так и тематика лаборатории охватывает много разнообразных проблем — от расчета такырных водосборов до гидрологических аспектов формирования климата, от изучения взвешенных в воде фракций и их переноса реками и каналами до составления карты испарений с водной поверхности, от определения теплофизических характеристик почвы до анализа водного баланса и оценки перспективных водных ресурсов.
До недавнего времени институт занимался и проблемой опреснения, пытаясь найти как можно более простой и дешевый способ удаления соли из минерализованной воды. В принципе способов таких может быть несколько, но предстоит еще многое изучить и проверить, чтобы принципиальную возможность сделать реальностью, довести до практического применения, до надежных и рентабельных опреснителей.
О некоторых интересных идеях опреснения будет рассказано чуть позже, а пока просто перечислим их: опреснение воды классическим выпариванием, как говорят специалисты, дистилляцией; метод электродиализа, удаление солей с помощью электрического тока; методом обратного осмоса, за счет продавливания воды через своего рода молекулярное сито; и путем замораживания соленой воды. Только короткий перечень показывает, с какими тонкими процессами приходится иметь дело ученым, которые стремятся дать пустыне пресную воду, используя имеющиеся в ней огромные количества минерализованных вод.
Чтобы завершить нашу ультракороткую экскурсию по Институту пустынь, нужно назвать еще три его лаборатории. Одна из них занимается экономической стороной освоения пустынь, вторая прикладной географией, третья — прогнозированием. В освоении пустынь, может быть, даже больше, чем в какой-нибудь другой области, экономике принадлежит решающее слово. Потому что при их освоении приходится иметь дело с большими материальными ресурсами, с работами огромных масштабов, такими, например, как строительство магистральных каналов. Но даже и не очень дорогие мероприятия, предложенные учеными, должны выдержать строгий экзамен экономики, потому что какой-нибудь удачный аппарат или метод местного значения в дальнейшем будет тиражироваться многими сотнями или тысячами экземпляров. Так, создание искусственных грунтовых вод, хранение пресноводной линзы в толще соленой воды привлекли к себе внимание не только из-за смелости и оригинальности найденного решения. Методика получила поддержку экономистов: оказалось, что на каждом водопойном пункте она позволяет в среднем за год экономить 25 тысяч рублей по сравнению с доставкой пресной воды автотранспортом с расстояния в 70 километров. Вообще же подсчитано, что во многих местах, где привозная вода обходится в 5–10 рублей за кубометр, тот же объем воды, собранный с такыра, стоит примерно полтинник.
Лаборатория прикладной географии изучает все, что связано с жизнью пустыни, с деятельностью человека на ее просторах, — от изменений климата, связанных с циклами солнечной активности, до возможного загрязнения грунтовых вод отходами химической промышленности. В сфере интересов лаборатории прошлое, настоящее и будущее пустынь, в то время как лаборатория прогнозирования, которая тоже держит в поле зрения широкий круг проблем, главным образом старается предсказать возможные изменения тех или иных природных или антропогенных процессов.
На этом следовало бы завершить экскурсию по лабораториям института. Однако хотелось бы рассказать еще об одной стороне деятельности института. С 1967 года выпускается всесоюзный журнал «Проблемы освоения пустынь», издаются труды ученых-пустыневедов в виде брошюр и крупных фундаментальных монографий.
Перейдем теперь к рассказу о некоторых конкретных работах. Нужно только сразу оговориться: выбор тем для нашего рассказа учитывает не только, а иногда и не столько значимость той или иной работы, сколько ее интересность для человека со стороны, для читателя популярной, а не специальной книги.
Только за последние пятнадцать лет в Институте пустынь выполнены сотни научных исследований, каждое из которых начинается с постановки задачи и завершается конкретными выводами или практическими рекомендациями. Учеными института за это время написано около ста монографий, около тысячи научных статей. Как видите, отобрать из этого информационного массива два-три десятка тем непросто. Предложение в данном случае, как говорится, значительно превышает спрос, поэтому всякий раз мучительно трудно выделить и выбрать ту или иную тему из многих близких к ней и тоже очень достойных.
И все же попробуем.
В пустыню с плугом. Поговорки многих народов советуют прежде чем думать о приобретении нового, попытаться сохранить хотя бы то, что уже у них есть. Одна из задач группы ученых, возглавляемой туркменским академиком, Героем Социалистического Труда Ниной Трофимовной Нечаевой, состоит в том, чтобы по возможности сохранить в почве пустынных пастбищ воду, которую они получают с осадками. Средство классическое — вспашка. Она не только способствует сохранению влаги в почве, но и подавляет развитие растений-сорняков, конкурирующих с ценными кормовыми культурами. Эксперимент в типичном районе пустынного пастбища показал, что во вспаханной почве весной накапливается в полтора раза больше влаги, чем на целине, которой не коснулся плуг. Кроме того, за счет улучшения водного и воздушного режимов почвы в ней накапливается больше необходимых растению питательных веществ, в частности, почти в полтора раза больше азота.
Вспашка — лишь одна из составляющих большого комплекса мероприятии, носящих довольно скромное название «улучшение пастбищ» и дающих удивительно большой эффект при сравнительно малых затратах. В числе мероприятий — подсадка предварительно подобранных кормовых культур, выбор оптимальных сроков их посева, создание определенной пространственной структуры пастбища, в частности, защитных полос из черного саксаула. Такие полосы размещают на расстоянии триста метров одна от другой, они примерно в два раза снижают скорость ветра, в знойную или ветреную погоду дают укрытие овцам, способствуют сохранению снега, препятствуют выдуванию песка, защищают от ветра главного героя пастбищ — сами травянистые растения. И вот итог: на пастбище площадью в сотню гектаров, где обычно выпасают 20–25 овец, только после создания лесозащитных полос черного саксаула можно выпасать уже 50–60 овец. А суммарный эффект от всего комплекса мероприятий по улучшению пастбищ оценивают следующими цифрами: урожайность кормовой массы возрастает в 3–10 раз, там, где вырастало три центнера кормов на каждом гектаре, теперь вырастает 10–18, а то и 30 с лишним центнеров; чистая прибыль от выпаса животных на улучшенных пастбищах увеличивается в 4–6 раз.
Электричество против соли. Молекулы поваренной соли в воде распадаются на ионы — на положительный ион натрия и отрицательный ион хлора. Напомним, что ионы — атомы, у которых нет полного комплекта электронов на орбите или, наоборот, на орбите умещается лишний электрон. Такой атом-ион не ведет себя как электрически нейтральная частица, он уже есть частица с избыточным электрическим зарядом — положительным, если не хватает электрона, и отрицательным, если есть лишний. Значит, под действием электрических сил ионы придут в движение подобно тому, как движутся клочки бумаги к натертой, наэлектризованной расческе. Ну а это, в свою очередь, означает, что, если залить минерализованную, то есть соленую, воду в сосуд, вставить в него два электрода и подвести к ним постоянное напряжение, ионы соли будут двигаться в растворе по направлению от одного электрода к другому.
