От Арктики до Камчатки

Подводим итоги экспедиций Плавучего университета 2023.

Закончился экспедиционный сезон Плавучего университета, вернулись из дальнего плаванья учёные и студенты. Каждый привёз на берег море впечатлений, но главное — сотни уникальных образцов и огромные массивы научных данных. Какие научные результаты привезли на берег участники программы, чем они важны и каковы планы на будущее, мы спросили руководителей и участников экспедиции.

Наталья Степанова, кандидат физико-математических наук, учёный-океанолог, специалист по термохалинной структуре и формированию водных масс Балтийского моря, директор Координационного центра «Плавучий университет» на базе МФТИ.

— Наталья, Плавучий университет можно поздравить? Наверное, волнительно до тех самых пор, пока заключительная экспедиция полевого сезона не вернулась?

— Ещё как волнительно! Да, теперь уже можно поздравить. Все экспедиции успешно завершились, участники вернулись здоровые, счастливые и с отобранными научными данными. А научные руководители рады тому, что им удалось выполнить научную программу и делятся впечатлениями о работе с мотивированными студентами.

— Чем отличался этот экспедиционный сезон? Какие ключевые вехи в развитии Плавучего университета удалось реализовать?

— В этом году у Плавучего университета произошло несколько важных событий. Одно из них — это создание Координационного центра “Плавучий университет” на базе МФТИ. Второе — Министерство науки и высшего образования в этом году полностью поддержали три экспедиции: две в Арктику и одну в Тихий океан. В этом году сильно расширилась сеть наших партнёров. В том числе кроме научно-исследовательских институтов Академии наук, теперь с Плавучим университетом сотрудничает головной научно-исследовательский институт рыбохозяйственной отрасли (ВНИРО) с отделениями по всей России. Они также отбирают студентов в экспедиции через нашу программу.

Команда второй арктической экспедиции готовится к выходу в море, Мурманск, сентябрь 2023.

— Какой был конкурс в экспедиции в этом году?

— В этом году очень сильно возрос конкурс на первый этап, на Зимнюю школу мы получили более 3,5 тысяч заявок. Несмотря на то, что школа проходила на девяти площадках в семи городах, нам пришлось организовать дополнительный отбор, чтобы студенты могли очно прослушать лекции, принять участие в мастер-классах.

— Каковы были требования, чтобы туда попасть?

— Чтобы попасть на школу, студентам нужно было написать мотивационное письмо. Эти письма читали научные руководители площадок в разных городах и отбирали студентов в зависимости от интересов и их специальности. Дальше студенты, которые прошли обучение на Зимней школе, получали возможность подать свои заявки в экспедиции. Здесь мы уже пять лет сохраняем систему отбора неизменной.

Работа с криофауной на борту НИС «Дальние Зеленцы».

— То есть, отобрать самых лучших?

— Как раз нет. Основная идея в том, что мы не пытаемся выбрать лучших студентов из лучших. Мы создаём условия для того, чтобы студенты нашли себе научных руководителей и ту научную задачу, которая бы их вдохновляла. А научным руководителям помогаем найти именно того студента, который позволит им решить стоящую перед ним научную проблему, и такого студента, который дальше сможет остаться в их коллективе.

Научные руководители играют, безусловно, ключевую роль в системе отбора: именно они подбирают студентов, смотрят на них с точки зрения их профильного образования, навыков, возможной дальнейшей академической карьеры: насколько студент хочет идти в аспирантуру и готов развиваться в той области наук, куда его приглашает экспедиция.

Алексей Зимин, доктор географических наук, заведующий лабораторией геофизических пограничных слоёв СПбФ ИО РАН, начальник летней экспедиции Плавучего университета на НИС «Дальние Зеленцы» в Арктику.

— В какой рейс вы ходили, какая география, сколько было студентов?

— Наша экспедиция направлялась в Арктику на научно-исследовательском судне “Дальние Зеленцы” с 15 июля по 3 августа. В составе экспедиции было два отряда — гидрофизический и биологический. Всего на судне пребывало 18 членов экспедиции: шесть научных руководителей и 12 студентов и аспирантов. Работы выполнялись в Карском и Баренцевом морях на трех полигонах: в проливе Карские ворота, в Карском море на севере Новоземельского желоба, и в области прикормочной ледовой зоны между архипелагами Новая Земля и Земля Франца-Иосифа.

НИС «Дальние Зелены» с высоты птичьего полёта.

— Какие научные результаты вы ожидаете по итогу своей экспедиции?

— Главная особенность гидрофизических работ на данном этапе — это фокус на исследовании быстропротекающих процессов верхнего слоя моря. Среди наиболее важных результатов нашего рейса — апробация в арктических условиях быстро развертываемой системы мониторинга короткопериодной изменчивости гидрофизических полей океана. Система состоит из группы автономных свободно дрейфующих буев, информация с которых оперативно поступает на борт судна, дрона и установленного на борту судна прибора, измеряющего стратификацию морской воды. 

Отряд гидрологов устанавливает дрейфующие буйковые станции для измерения внутренних волн.

В результате работы новой системы в проливе Карские Ворота зарегистрированы группы интенсивных внутренних волн высотой до 28 м. Исследована гидрологическая структура и динамика нескольких мезомасштабных вихрей (диаметром 10– 20 км), наблюдавшихся в остаточных формах льда. 

Встреча с парочкой моржей где-то недалеко от Новой Земли.

Кроме того, отряд гидробиологов, подняв на борт образцы сезонных дрейфующих льдов Карского моря, обнаружил в них совокупность живых организмов. Они будут использованы для дальнейшего метагеномного анализа, на основе которого будет выполнено описание бактериальных сообществ Арктики в областях смешения вод разного происхождения.

Улов отряда гидробиологии — Branchiomma arctica (арктический трубчатый червь).

— Насколько проект Плавучего университета помогает достичь целей конкретно в вашей научной области?

—  ПУ помогает достигать текущих задач, но, кроме того, закладывает основы для дальнейшего результата в перспективе нескольких лет. Это игра вдолгую. Научные результаты из экспедиций могут являться основой для будущих открытий на протяжении многих лет — так работают морские науки в целом. Далеко не сразу могут найтись объяснения явлениям, которые наблюдали многие годы.

Научно-исследовательское судно обходит дрейфующие льды Арктики.

— Как вам студенты?

— Студенты, которые были у меня в этом рейсе, прошли довольно серьёзный отбор. У меня были только высокомотивированные ребята. Это, несомненно, радует.

Команда первой арктической экспедиции перед выходом в море, Мурманск, июль 2023.

— Помогает ли Плавучий университет восполнить кадровый дефицит на практике?

— Программа работает на перспективу. Она помогает мотивировать молодёжь идти в науку, познакомить студентов с актуальными методиками изучения океана и передать им практические, необходимые для ежедневной работы в море знания и навыки.

Олеся Рутенко, кандидат биологических наук, ведущий инженер Института Мирового океана ДВФУ, начальник экспедиции на Дальнем востоке на НИС «Профессор Мультановский».

— В какой рейс вы ходили, какая география, сколько было студентов?

— Экспедиция «Тихоокеанского плавучего университета» началась в Тихом океане и продолжалась в течение 36 суток. Рейс проходил на судне «Профессор Мультановский» Росгидромета по маршруту Петропавловск-Камчатский — Владивосток. 

Первые пробы воды и грунта были взяты недалеко от порта, в водах Авачинского залива. Затем мы поднялись до известного по печальным событиям вредоносного цветения водорослей в 2020 году Халактырского пляжа и после спускались на юг полуострова по тихоокеанскому побережью.

Команда учёных НИС «Профессор Мультановский» работает в Тихом океане.

Обогнув самую южную точку — мыс Лопатка, исследовали западную охотоморскую акваторию. Экспедиционный состав включал в себя шесть научных коллективов и 24 обучающихся из различных вузов страны, начиная от Калининграда и заканчивая Петропавловском-Камчатским.

— Какие научные результаты вы ожидаете по итогу своей экспедиции?

— Комплексная экспедиция включала разнообразные виды исследований, многие из которых проводились впервые в данной акватории, а полученные на борту судна предварительные результаты показали интересные закономерности и даже небольшие открытия. 

Первые исследования образцов проводят сразу на судне.

Так, отрядом морской геологии и газогеохимии обнаружены повышенные концентрации метана и углеводородных газов в донных отложениях и водной толще, а на юго-западном побережье Камчатки зафиксированы новые районы с аномальными концентрациями метана в придонных горизонтах водной толщи, что свойственно зонам фокусированной разгрузки из донных отложений, а также приповерхностным скоплениям морских газогидратов. 

Впервые выполненные исследования биооптических показателей прикамчатских вод послужат базой для дальнейшего моделирования возможных сценариев развития массового цветения микроводорослей. Отрядом морской биологии предполагается оценить состав, структуру, обилие и распределения донных организмов; определить разнообразие и пространственное распределение планктонных сообществ. Отряд морской экологии даст оценку состава, уровня и областей распространения и накопления загрязняющих веществ техногенного происхождения, в том числе микропластика. 

— Насколько Плавучий университет помогает достичь целей конкретно в вашей научной области?

— Научная группа Института мирового океана ДВФУ выполняла работы в рамках государственного задания по оценке экологической безопасности речных и прибрежных водных экосистем Камчатского края. Мониторинг водных экосистем Камчатки проводится коллективом уже третий год, но только в этом году благодаря программе Плавучий университет стало возможным задействовать мощности большого научно-исследовательского судна.

Отряд морской биологии разбирает пробы бентоса, НИС «Профессор Мультановский».

Результатом стало действительно комплексное исследование с привлечением специалистов из разных областей. Собранный уникальный материал после его обработки в лабораторных условиях позволит дать оценку экологическому состоянию морских экосистем Камчатки и послужит основой для дальнейших мониторинговых работ.

— Есть ли отличие от тех ребят, которые были год-два назад?

— В этом году в экспедицию попали ребята после сурового многоступенчатого отбора. Мы с научными руководителями считаем, что студенты многому научились в ходе экспедиции. На судне был сразу грамотно отлажен рабочий процесс, ребята четко знали свои задачи по отбору и обработке проб, поэтому работа на станциях протекала слаженно и эффективно.

Молодые кадры в области наук о Земле.

Хорошим показателем стало и то, что в свободное время студенты одни или с научными руководителями собирались в кают-компании, обсуждали полученные результаты, делились друг с другом навыками работ в различных программах по обработке и визуализации данных, обсуждали непонятные моменты. Живой интерес к работе проявлялся в том, что в конце экспедиции студенты активно принимали участие в работах других отрядов, тем самым лучше понимая специфику этих работ. Я очень довольна студентами и надеюсь, что образованные научные и дружественные связи способствуют их дальнейшей карьере в области морских наук.

— Видите ли вы долгосрочные результаты работы Плавучего университета?

— Уже на борту судна стало понятно, что методология программы Плавучего университета — «Обучение через исследование» работает весьма эффективно. Ребята под руководством своих научных наставников готовились к экспедиции еще на суше – изучали литературу по планируемым видам исследований, знакомились с методами и приборной базой.

Группа сопровождения судна из двух касаток.

В экспедиции по мере освоения своих методик студенты увлечённо делились знаниями и предварительными результатами с другими отрядами для комплексного понимания происходящих процессов. Особенно в этом помогали лекционные и практические занятия, проводимые научными руководителями по тематикам морской биологии и распределения микропластика, морской геологии и газогеохимии, микробиологии, биооптики и спутниковых исследований океана. 

В конце экспедиции была организована конференция, на которой каждый обучающийся выступил с докладом и представил полученные предварительные результаты своих исследований. Эти данные послужили основой для выступления на ближайших конференциях в Москве и Севастополе.

Символ Плавучего университета Тюля Белькович сопровождает каждую экспедицию.

Основная цель программы «Плавучий университет» — подготовка молодого кадрового резерва в области морских наук. Высокая мотивация студентов, морская романтика, грамотные и увлекающие научные руководители — всё это сыграло большую роль в вовлечении ребят в морские исследования. Многие ребята уже сейчас хотят связать свою жизнь именно с морскими экспедициями и продолжать начатые работы.

Александр Осадчиев, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник ИО РАН, начальник осенней экспедиции на НИС «Дальние Зеленцы» в Арктику.

— В какой рейс вы ходили, какая география, сколько было студентов?

— Мы ходили в Арктику. Это был второй этап арктического рейса, первый этап состоялся в июле, а наш этап был в сентябре продолжительностью 20 суток. Работы велись на стыке Баренцева и Карского моря, в южной части желоба Святой Анны и в северной части Новоземельского желоба. В рейсе принимали участие четыре научных сотрудника и 13 студентов и аспирантов разных вузов России.

На пути к Полярному кругу.

— Каковы научные результаты?

— По итогам нашей экспедиции мы улучшили понимание межгодовой изменчивости характеристик атлантических вод в Баренцевом море и в Карском море. В этом году мы увидели, что атлантические воды, которые охлаждаются в Баренцевом море и дальше распространяются в Арктику, имеют совсем другие свойства, чем в 2021, которые мы измеряли два года назад в рейсе Плавучего университета в этот район. Зафиксированная межгодовая изменчивость между 2021 и 2023 годами стала нашим самым важным результатом, по-видимому, в результате этого перестраивается и циркуляция в желобе Святой Анны, и водообмен с Новоземельским желобом. Сейчас наша задача — взять собранные данные, подробно описать наблюдаемые процессы, проанализировать и попытаться понять причину обнаруженных изменений.

Отряд морской биологии работает с отобранными пробами. Поиск светящегося планктона, НИС «Дальние Зеленцы».

Понимание этой межгодовой изменчивости очень важно в контексте происходящего глобального изменения климата, которое в Арктике проявляется сильнее, чем в других регионах нашей планеты. Полученные нами данные позволяют говорить о том, что помимо потепления как такового в Арктике происходят куда более сложные колебательные процессы, которые необходимо подробно изучить.

В северных широтах особая арктическая красота. Команда НИС «Дальние Зеленцы».

Ещё один важный вопрос — как региональные экосистемы реагируют на наблюдаемые нами изменения? Происходящее потепление, отступление льда не может не приводить к перестройке биологических сообществ. На решение этого вопроса были направлены исследования отряда гидробиологии, которые провели изучение бактериопланктона и зоопланктона в этом регионе. Первичные результаты получились очень интересными, теперь наступило время для их подробной обработки и анализа на берегу.

— Насколько проект Плавучего университета помогает достичь целей конкретно в вашей научной области?

— Плавучий университет в текущем его виде — это важный проект с точки зрения развития научных исследований в Арктике. В рамках проекта мы делаем морские экспедиции, где решаем конкретные научные задачи. Вообще в Арктике работы ведутся довольно активно, однако до сих пор многое остаётся неизученным. В частности, очень много работ ведётся в формате мониторинговых исследований, когда годами проводятся стандартные измерения в одних и тех же районах. При этом работ, узко ориентированных на конкретные процессы, до сих пор недостаточно. Один из этих процессов, который требует изучения, — поступление и трансформация атлантических вод в Северном Ледовитом океане. Благодаря Плавучему университету в этом году мы смогли провести измерения и в июле, и в сентябре (то есть в два разных сезона) в одном из ключевых районов, на стыке Баренцева и Карского морей, в желобе Святой Анны.

Случайная добыча при попытке поднять якорную станцию, вторая арктическая экспедиция.

— Видите ли вы долгосрочные результаты работы ПУ? Помогает ли ПУ восполнить кадровый дефицит на практике?

— Я работаю в системе Плавучего университета уже порядка пяти лет и могу сказать, что выпускники программы первого Плавучего университета уже защитили или собираются защитить кандидатские диссертации. Многие выпускники ПУ остаются в науке, и это существенно больший процент, чем просто выпускники специализированных вузов, кафедр и факультетов. Те студенты, которые проходят через Плавучий университет, получают прямой контакт с научными руководителями, реальными научными группами и с самого начала более мотивированы на то, чтобы остаться в науке.

Команда второй арктической экспедиции, первые дни выхода в море, сентябрь 2023.

В моей недавно созданной Лаборатории арктической океанологии в МФТИ на базе Координационного центра «Плавучий университет» сейчас работают выпускники и участники Плавучего университета. Таким образом, само создание Координационного центра, создание лаборатории и работа студентов этой лаборатории восполняет кадровый дефицит на практике.

Фотографии предоставлены Координационным центром «Плавучий университет» на базе МФТИ.