ИСТИНА

одавляющее большинство экспертных моделей для оценки секвестрации органического углерода в почвах и ландшафтах представлено линейными (квазилинейными) динамическими системами с жестко детерминированным итогом постепенного, плавного развития к стационарным состояниям (инвариантам). Любые отклонения от таких градуалистических траекторий динамики, включая квазипериодические режимы, объясняются нестационарностью и действием внешних управляющих факторов. Подобное широко распространенное линейное мировоззрение обедняет представления о реальных механизмах организации природных и антропогенных динамических систем, секвестрирующих углерод, и приводит к существенным ошибкам в реконструкции и прогнозе этого процесса, его реакции на глобальные климатические изменения и иные внешние воздействия. Альтернативный подход учитывает наличие внутренних нелинейных связей (функций) в моделируемых динамических системах углеродного цикла, возможность запаздывания в них, а также эффект их пространственного распределения с контрастностью (внутренней неоднородностью) структурно-функциональной организации, в особенности присущей почвам. Доклад иллюстрирует возможности такого методологического подхода к проблеме процессного моделирования долгосрочной карбоновой секвестрации и разработке инновационных технологий ее управления для искусственно-создаваемых ландшафтов с целевой функцией активного связывания углерода атмосферы (прототип «карбоновых ферм»). Приведены примеры сравнительного анализа двух методологических подходов к оценке углеродной секвестрации с использованием широко известных аналитических и компьютерных (численных) моделей углеродного цикла, а также альтернативных разработок в форме нелинейных и пространственно-распределенных моделей динамических биокосных систем, реализованных численно в компьютерной среде MATLAB-06 с пакетами решений ode и pde соответствующих дифференциальных уравнений. Нелинейный методологический подход иллюстрируется как качественным анализом потенциальных режимов и структур биокосных систем на базе теории устойчивости динамических систем по Ляпунову, так и количественными примерами нелинейных процессных моделей углеродной секвестрации при автогенной сукцессионной динамики лесных экосистем на почвах легкого гранулометрического состава, а также нелинейных взаимоотношений в системе «микробоценоз – органический углерод почвы». В агроценозах альтернативный подход иллюстрируется примерами численного компьютерного моделирования долгосрочной агрогенной динамики органического углерода на уровне почвенного профиля основных типов черноземов бывшего СССР, а также потенциальной агрогенной индукции режимов с колебательной (хаотичной) динамикой фитопродуктивности при искусственной акселерации урожайности удобрениями почвы. Поднимаются дискуссионные вопросы о соотношении продуктивности и устойчивости динамических биокосных систем и о потенциальных пределах углеродной секвестрации в почвах под различными типами растительности (леса, степи, пашни) в связи с кинетикой процессов трансформации и распределения органического углерода. Завершающая часть доклада представляет инновационные разработки авторского коллектива в рамках междисциплинарного проекта РНФ 23-64-10002 «Интеллектуальный почвенный дизайн и композитные материалы для лесоразведения с регулируемой карбоновой секвестрацией» включающие 2/3D компьютерное моделирование энергомассобмена в распределенной системе «почва-растение-атмосфера» с целью улучшения ее водного режима, корневого водопотребления и продуктивности, снижения газовых С-эмиссий и оптимизации С-депонирующей функции.