Научная статья на тему '35 лет российско-монгольской (советско-монгольской) комплексной биологической экспедиции'

35 лет российско-монгольской (советско-монгольской) комплексной биологической экспедиции Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

CC BY
379
61
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по биологическим наукам, автор научной работы — Павлов Д. С., Шагдарсурэн О., Камелин Р. В., Улзийхутаг Н.

Монголия одна из крупнейших стран Азии и уникальна по своим природным особенностям. Это всегда привлекало внимание натуралистов разных специальностей к ее исследованию. Большую роль в первоначальном изучении природы Монголии сыграли выдающиеся русские путешественники-естествоиспытатели. В ХХ веке был проведен ряд совместных экспедиций АН СССР и Комитета наук МНР (в дальнейшем Академии наук Монголии). В настоящее время в Монголии работают несколько Российско-Монгольских экспедиций РАН и АНМ, в числе которых, с 1970 г. Совместная Российско-Монгольская комплексная биологическая экспедиция. Ее задачей всегда являлось проведение силами российских и монгольских ученых разносторонних фундаментальных исследований растительного и животного мира и почвенного покрова Монголии. В последние годы, в связи с обострением экологической ситуации в ряде регионов, значительное внимание уделяется вопросам антропогенной нарушенности и деградации природной среды, а также проблемам, связанным с опустыниванием экосистем Монголии. В этой связи в работах экспедиции все чаще принимают участие ученые других стран (Германии, Китая, Израиля, США, Японии и др.), а исследования принимают все более международный характер. В данном выпуске журнала «Аридные экосистемы» публикуются результаты этих работ. Подготовка специального выпуска осуществлялась сотрудниками лаборатории экологии аридных территорий Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН: Т.М. Агапкиной, А.В. Андреевым, С.Н. Бажой и Ю.И. Дробышевым под руководством члена редакционной коллегии П.Д. Гунина.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биологическим наукам , автор научной работы — Павлов Д. С., Шагдарсурэн О., Камелин Р. В., Улзийхутаг Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

35 years of the activity of the Joint Russian-Mongolian complex biological expeditions RAS and MAS

Mongolia is one of the biggest Asian countries and unique by its environmental traits. This always drowns attention of naturalists of different specialties. A big part in early study of Mongolian nature was playing by outstanding Russian travelers. In XX century the Soviet Academy of Sciences together with the Science Committee of Mongolia have carried out a series of joint expeditions. Nowadays in Mongolia there work several Russian-Mongolian expeditions RAS and MAS including since 1970 the Joint Russian-Mongolian Complex Biological Expedition. Its task is many-sided fundamental studies of vegetation, animal kingdom, and soil cover of Mongolia conducting by Russian and Mongolian scientists. Last years, in connection with the ecological situation deterioration in some regions a considerable attention is paid to problems of anthropogenic disturbance and degradation of the environment as well as questions of Mongolian ecosystems' desertification. Thus, foreign scientists from Germany, China, Israel, USA, Japan etc. share the Expedition's works, and investigations become more and more international. In this issue of the magazine Arid ecosystems the result of these works are published. The issue was prepared by employees of the Laboratory of Ecology of Arid Territories (A.N. Severtsov's Institute for Problems of Ecology and Evolution) T.M. Agapkina, A.V. Andreev, S.N. Bazha, and Yu.I. Drobyshev under supervising of the member of the editorial board P.D. Gunin.

Текст научной работы на тему «35 лет российско-монгольской (советско-монгольской) комплексной биологической экспедиции»

================== СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ=============

УДК 551: 561. 581: 582: 591 (517.3)

35 ЛЕТ РАБОТЫ СОВМЕСТНОЙ РОССИЙСКО-МОНГОЛЬСКОЙ КОМПЛЕКСНОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЭКСПЕДИЦИИ РАН и АНМ

© 2004. Д.С. Павлов1, О. Шагдарсурэн2, Р.В. Камелин3, Н. Улзийхутаг4

1 Институт проблем экологии и эволюции РАН;

2 Монгольский государственный университет;

3 Ботанический институт РАН;

4 Институт ботаники АНМ

Совместная Российско-Монгольская (ранее Советско-Монгольская) комплексная биологическая экспедиция (СРМКБЭ) РАН и АНМ является крупнейшей в мире биологической экспедицией в отношении экосистемных исследований. За 35 лет существования экспедиции в ее рамках проводились широкомасштабные исследования. Эффективность работы экспедиции, наряду с другими причинами, обусловливается ее специфической организационной структурой, которая позволяет собрать на сравнительно короткий срок отряды, состоящие из высококвалифицированных специалистов, нацеленных на решение конкретных научных задач. Это особенно хорошо проявилось в случае разработки синтетических карт, отражающих современное состояние и антропогенную трансформацию экосистем Монголии (Гунин и др., 1992). Позже эти карты служили основой для разработки комплекса мероприятий по борьбе с опустыниванием и созданию сети особо охраняемых природных территорий. В то же время, вполне очевидно, что столь быстрая и успешная картографическая работа не могла бы быть выполнена, если бы в экспедиции не были накоплены данные за последние 3 десятилетия. Подобные исследования не проводились ни в одной стране Евразии.

Сегодня во многих регионах мира изменения окружающей среды достигли угрожающего размера. В этой связи, практически все страны столкнулись с проблемой деградации биоты и необходимостью охраны природы. Она остро встала и в Монголии - одной из немногих стран, которая сохранила свои экосистемы относительно незатронутыми вследствие естественных особенностей и путей исторического развития. Однако интенсификация антропогенного пресса и увеличение его во времени приводит к изменениям экосистем, развитию их антропогенных модификаций с трансформированными функциями. Кроме того, особенности ландшафтов Монголии, сформированных в центре Евроазиатского материка с его резко континентальным климатом, значительной высотой над уровнем моря и изоляцией от переносящих влагу потоков воздуха, предопределили тенденции аридизации в динамике экосистем, усиливающие их хрупкость. Это ведет к нестабильности природной среды, ослаблению в экосистемах процессов саморегуляции и создает экологическую неустойчивость их эксплуатации. Нередко даже незначительное антропогенное воздействие вызывает крайне нежелательные последствия, что подчас приводит к возникновению локальных экологических кризисных ситуаций (Оишп й а1., 1998).

Поскольку Монголия располагается на границе нескольких субрегионов Евразии, экологическая оценка ее территории представляет большую методологическую важность для многих стран Азии. Фактически, от состояния окружающей среды на территории Монголии во многом зависит состояние природы соседних стран, что позволяет строить прогнозы последствий человеческого вмешательства в аналогичных условиях.

Главные цели. Результаты работ СРМКБЭ, нацеленные в последние годы на развитие методологии эколого-биологических и эколого-экономических исследований, технологию оценки состояния природной среды и прогноз ее развития, важны для выработки стратегии устойчивого социально-экономического развития Монголии, а также для разработки подобных программ в других регионах и странах, развивающихся в экстремальных экологических условиях.

За 35-летний период работа экспедиции осуществлялась как в ходе маршрутных исследований, так и на стационарах, охватывающих все природные зоны Монголии: лесную (Тосонцэнгэл, Мунгэн-Морьт, Хялганат), лесостепную (Тэвшрулэх), степную (Унджул, Тумэнцогт), пустынно-степную (Булган, Эхийн-Гол, Шинэ-Джинет, Обот-Хурал); пойменно-долинные комплексы изучались на стационаре Шамар.

Исследования проводились по следующим основным направлениям:

• инвентаризация флористического и фаунистического состава главных природных зон Монголии;

• эколого-биологическая оценка состояния экосистем;

• разработка мер по использованию и охране растительного покрова и животного мира Монголии;

• мониторинг окружающей среды и экологическое прогнозирование.

Флористический и фаунистический состав. Экспедиция была вовлечена в инвентаризацию флористического и фаунистического состава страны за все годы своего существования. В 1982 г. на основе флористических исследований был опубликован фундаментальный труд В.И. Грубова «Определитель высших растений Монгольской Народной Республики» (1982). Принимая во внимание вновь открытые виды и роды, было описано порядка 3000 видов, 600 родов и 100 семейства сосудистых растений, хотя еще существует вероятность находок новых для Монголии видов. Ныне в «Конспект флоры Внешней Монголии», опубликованный И.А. Губановым в 1996 г., включено 2823 вида высших растений из 662 родов и 128 семейств. Опубликован «Конспект флоры водорослей Монголии», насчитывающий 1574 видов, разновидностей и форм водорослей (Дорофеюк, Цэцэгмаа, 2002).

Открыто 930 видов лишайников и 728 видов мохообразных. Сегодня монгольская флора изучена более основательно, чем флора соседних регионов Азии, но в результате продолжающихся исследований она пополняется все новыми и новыми видами как высшей, так и низшей флоры.

Результаты специальных ботанических и географических работ, начатых совместно с географами и почвоведами под руководством академика Е.М. Лавренко, привели к ряду фундаментальных заключений, меняющих прежние концепции географии растительного покрова Монголии. Эти заключения основывались на таких крупномасштабных обобщения, как «Карта растительности Монгольской Народной Республики», опубликованная в 1979 г. (масштаб 1:1500000), «Карта лесов МНР (1983) в аналогичном масштабе, «Почвенная карта МНР» (1980) в масштабе 1: 2500000 и комплексной ландшафтно-экологической карте «Ecosystems of Mongolia» (1995), выполненной в масштабе 1:1 000000). Кроме того, были выявлены значительные различия экосистем Восточно-Азиатского сектора степей от степей, лежащих западнее Европейско-Казахстанского сектора, а также были установлены региональные различия степей в различных частях страны (Лавренко и др., 1991; Karamysheva, Khramtsov, 1995).

Впервые для мировой науки было сформулировано представление об экспозиционной горной лесостепи Монголии как о гетерогенном ландшафте со своеобразной вертикальной структурой, включающей лесной пояс, дифференцирующийся на подпояса и фрагментарно развитый на северных склонах, и степной пояс, господствующий пространственно и также расчлененный на ряд подпоясов (Банникова, 1992; 1998).

В зоне пустынь и полупустынь было доказано островное положение ряда экосистем, характерных для более северных природных, а также особая флуктуация почвенно-растительного покрова крайнеаридных пустынь Центральной Азии (Рачковская, 1993; Слемнев, Гунин, 2000). Долговременными исследованиями растительности в горах Монголии (северная оконечность Центральной Азии) обнаружен особый тип экспозиционной поясности (Огуреева, 1999).

Продолжается изучение фауны позвоночных, проводившееся долгое время под руководством акад. В.Е. Соколова. Орнитологи России и Монголии подготовили и передали для Межправительственной конвенции по защите перелетных птиц предложения по сохранению орнитофауны и созданию сети охраняемых водно-болотных угодий, предусмотренных Рамсарской Конвенцией.

Обобщение данных по систематике, биологии, экологии и географическому распространению различных систематических групп животных позволило подготовить 5 томов из серии «Позвоночные животные Монгольской Народной Республики» и разработать рекомендации по их охране. В этой же серии был опубликован отдельным выпуском обзор «Рыбы Монгольской Народной Республики», содержащий описание 59 видов рыб, обитающих в водоемах страны. Завершена работа по изучению динамики водных экосистем озерных котловин. Зоологи экспедиции выпустили иллюстрированный определитель 135 видов млекопитающих Монголии (Соколов, Орлов, 1982). Вышла из печати коллективная монография по редким животным Монголии (Соколов и др., 1996).

Осуществляется сбор и обобщение информации о копытных (монгольская газель, косуля, лось), хищниках (волк, снежный барс, медведь), грызунах (полевки Брандта, большой тушканчик) и некоторых других. Разработана программа сбора данных по экологии коммерчески важного вида -тарбагана. Проведены исследования по обоснованию и выбраны наиболее благоприятные места для реинтродукции на территории Монголии лошади Пржевальского, а также собраны сведения о численности и распространении главных видов позвоночных животных, послужившие основой для серии зоогеографических карт.

Существенное внимание в экспедиции уделялось исследованиям лесохозяйственных и агроэкосистем и проблеме оценки их техногенного разрушения. При изучении сельскохозяйственных земель акцент ставился на разработке крупномасштабных карт в различных природных условиях и оценки состояния этих земель.

Исследования на стационарах. На стационарах экспедиции - луговом, лесном, степном и пустынном продолжаются мониторинговые исследования состояния и динамики растительных сообществ и их зависимости от гидроклиматических условий, а также экспериментальные работы по оптимизации процессов образования биологической продукции в различных типах экосистем.

Пойменные луга Северной Монголии изучались свыше 20 лет на стационаре в Шамаре, в нижнем течении р. Орхон. Было обнаружено, что эти луга характеризуются высокими индексами видового насыщения, полидоминантностью и стабильностью видового состава. Прослежена динамика состава, структуры и продуктивности, предложены рекомендации по оптимальным режимам использования и охране пойменных лугов.

Исследования лесных сообществ проводились как на стационарах (Хялганат, Мунгэн-Морьт, Тосон-Цэнгэл, Шарынгол), так и на маршрутах, что сделало возможным проследить специфику функционирования лесов, закономерности их распространения и причины деградации. Установлено, что несоответствие темпов самовозобновления и вырубки лесов привело к сокращению лесопокрытой площади на одну треть, а повреждения пожарами и насекомыми уменьшились за последнее время. На базе оригинальной типологической классификации, разработанной на стационарах, была составлена «Карта лесов Монголии» (1983) в масштабе 1: 1500000. В ходе долговременных научных работ выявлены закономерности возрастной и таксационной структуры лесов. Определены основные направления лесоводства страны и предложены меры по возобновлению лесных ресурсов, а также по разведению культур лиственницы сибирской.

Степные сообщества Восточной Монголии изучались на степных стационарах Тумэн-Цогт и Унджул. Они отличаются гетерогенной структурой и сильно варьирующим видовым составом, зависящим от условий среды. Здесь была открыта решающая роль роющей, метаболической и трофической деятельности фоновых видов - полевки Брандта, даурской пищухи и тарбагана в развитии почвенного и растительного покровов. Полученные данные говорят о необходимости пересмотра функциональной роли грызунов, которые до недавнего времени считались только вредителями сельского хозяйства. Особое внимание было уделено исследованиям измененных человеком экосистем: пахотным землям, залежам и пастбищам. В целом, доказано, что человеческое воздействие ведет к деградации и глубоким изменениям в почве, ее агрегатного состава, к падению содержания гумуса и уменьшению мощности гумусового горизонта.

Пустынные сообщества изучались на стационарах Булган, Шинэ-Джинст и Эхийн-Гол. Они отличаются от степных экосистем монодоминантностью и большим флуктуационным рядом в зависимости от внешних факторов. Механизм опустынивания экосистем был определен на основе их зональной и региональной ситуации. Опираясь на результаты экспериментов, специалисты выяснили оптимальные соотношения дополнительного увлажнения и удобрения для повышения биопродуктивности пастбищ и отдельных видов растений (Гунин и др., 1986; Бобровская и др., 1988).

Эколого-биологическая оценка. Некоторые негативные последствия деятельности человека, в частности, снижение продуктивности пастбищ и агроценозов, изменение структуры лесов в результате пожаров и рубок, а также отсутствие экологически обоснованных технологий эксплуатации природных ресурсов предопределили направленность работ экспедиции в последние годы. В целях выработки экологической программы Монголии, СРМКБЭ вместе с министерствами и другими заинтересованными организациями провела исследования по оценке состояния окружающей среды страны. Выполнена классификация экосистем и составлена карта масштаба 1:1000000, отражающая особенности пространственной дифференциации природных комплексов и их зональные модели, связанные с местными морфолого-литогенетическими условиями. Выявлены

типы воздействия на экосистемы и оценена адаптивная способность экосистем. Разработаны принципы составления средне- и крупомасштабных карт антропогенной модификации природных комплексов.

Производилась оценка состояния богарных земель. Разработаны критерии оценки степени деградации пашен. Установлено, что около 85 % пашни в Монголии расположено в зоне рискованного земледелия, где дефицит влаги и тепла, особенно в весенний период, ограничивает плодородие почвы. Выявлены некоторые неблагоприятные процессы, стимулируемые человеческой деятельностью, и предложена их классификация.

Различные типы загрязнений, проявившиеся в последние годы на территории Монголии, продемонстрировали важность эколого-геохимических исследований на региональном и локальном уровнях. На региональном уровне, обнаружены основные черты педо-геохимической и биогеохимической специализации экосистем и выявлены пространственные аномалии распределения и миграции химических элементов. Разработаны принципы и методы эколого-геохимического зонирования степной и пустынной зон, составлены ландшафтно-геохимические карты на промышленно развитые регионы Монголии (Оишп й а1., 2003).

Инвентаризация экосистем, оценка их состояния позволили сделать ряд важных заключений относительно трендов динамики окружающей среды, найти регионы с критической экологической ситуацией и предложить программу природоохранных мероприятий, мониторинга и управления с целью сохранения сопротивляемости экосистем и их высокого биологического потенциала (Гунин и др. 1998; Оишп Й. а1., 1999).

Новое экологическое направление в работе экспедиции логически вытекает из предшествовавших исследований, открывая широкие горизонты для совместных исследований в области оптимизации природной среды.

С нашей точки зрения, кооперация в решении проблемы «экология и эксплуатация природы» отвечает главным целям Национальной экологической программы Монголии, и согласуется с ведущими экологическими принципами организации любой экономической деятельности.

Публикации. Результаты 35-летних исследований нашли отражение в 4000 научных публикациях, включая 43 тома серии «Биологические ресурсы и природные условия Монголии» и 7 томов «Позвоночные животные» (Дорофеюк, Гунин, 2000).

Доклад о 35-летней работе СРМКБЭ был бы неполным без упоминания важности экспедиции в деле повышения квалификации ученых Монголии и России. Материалы экспедиции послужили основой для более чем 40 докторских и 70 кандидатских диссертаций. Много было также сделано для обучения молодых специалистов.

Биологические исследования СРМКБЭ способствовали развитию теоретической и прикладной экологии в России и Монголии, которая, в свою очередь, играет ведущую роль в укреплении дружбы между учеными наших стран.

Перспективы. Перспективные исследования в области биологии и экологии насчитывают 6 основных направлений, в рамках которых проводятся конкретные работы:

1. Комплексная эколого-биологическая оценка состояния экосистем бассейна р. Селенги, как основного водосбора озера Байкал, на базе геоинформационных технологий. Она нацелена на разработку научных основ оптимизации использования экосистем Байкальского бассейна и смягчения негативных последствий антропогенной деятельности.

2. Растительный покров Монголии и сопредельных территорий: проблемы рационального использования. Целями этого направления исследований является разработка прогноза состояния и динамики растительности основных природных зон при естественных изменениях и антропогенном воздействии, а также разработка методов фитомелиорации лесохозяйственных и пастбищных экосистем для повышения их биологической продуктивности.

3. Животный мир Монголии: проблемы рационального использования и охраны. Ведется разработка эколого-биологических основ поддержания популяций животных в естественных и антропогенно измененных условиях в различных природных зонах Монголии и на приграничных территориях.

4. Водные экосистемы Монголии: анализ динамики природных и антропогенных процессов и основы рационального использования. Цель работ - комплексная гидролого-гидробиологическая оценка состояния водных ресурсов и разработка мероприятий по их охране и рациональному использованию.

5. Прогноз развития процессов опустынивания аридных и семиаридных экосистем при естественном развитии и различных видах использования. В этом направлении проводятся работы по диагностике природных и антропогенных процессов опустынивания и разработке мероприятий по борьбе с опустыниванием.

6. Научные основы оптимизации традиционного природопользования в современных условиях: выявление причин и следствий трансформации традиционного природопользования и разработка мероприятий по сохранению биоразнообразия.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Банникова И.А. Континентальная лесостепь Евразии (структура и функция; проблемы природопользования). Автореф. дисс. докт. биол. наук. М. 1992. 44 с.

2. Банникова И.А. Лесостепь Евразии (оценка флористического разнообразия) М. 1998. 146 с.

3. Бобровская Н.И., Гамалей Ю.В., Казанцева Т.И. Пустыни Заалтайской Гоби: характеристика растений-доминантов // Труды РМКБЭ. Л.: Наука. 1988. Т. 28. 216 с.

4. Грубов В.И. Определитель сосудистых растений Монголии ( с атласом). Л.:Наука. 1982. 292 с.

5. Губанов И.А. Конспект флоры Внешней Монголии (сосудистые растения). М. Изд-во Валанг. 1996. 292 с.

6. Гунин П.Д., Востокова Е.А., Матюшкин Е.Н. Охрана экосистем Внутренней Азии // Тр. Российско-Монг. компл. биол. экспедиции РАН и АНМ. М.: Наука. 1998. Т. 40. 220 с.

7. Гунин П.Д., Евстифеев Ю.Г., Рачковская Е.И. Пустыни Заалтайской Гоби: Природные условия, экосистемы и районирование // Труды РМКБЭ. Л.: Наука. 1986. Т. 27. 207 с.

8. Гунин П.Д., Самойлова Г.С., Друк А.Я., Востокова Е.А., Ульзийхутаг Н. Экологическая оценка состояния природной среды и принципы составления карты антропогенной нарушенности экосистем Монголии // Вестник Моск. Ун-та . Сер. 5. География. 1992. № 1. с. 92-99.

9. Дорофеюк Н.И., Гунин П.Д. Библиографический указатель литературы по результатам исследований Совместной российско-монгольской комплексной биологической экспедиции РАН и АНМ (1967-1995 гг.) // Труды СРМКБЭ. М.: Биоинформсервис. 2000. Т. 41. 386 с.

10. Дорофеюк Н.И., Цэцэгмаа Д. Конспект флоры водорослей Монголии // Труды СРМКБЭ. М.: Наука. 2002. Т. 42. 285 с.

11. Карта растительности МНР. Масштаб 1: 2500000. М. ГУГК. 1980. 1л.

12. Карта "Ecosystems of Mongolia" Масштаб 1: 1000000. М. 1995. 15 л.

13. Карта лесов МНР. Масштаб 1: 1500000. М. ГУГК. 1983. 2л.

14. Лавренко Е.М., Карамышева З.В., Никулина Р.И. Степи Евразии // Труды РМКБЭ. Л.: Наука. 1991. Т. 35. 146 с.

15. Огуреева Г.Н. Зоны и типы поясности растительности России и сопредельных территорий. Пояснительный текст и легенда к карте. М. 1999. 64 с.

16. Рачковская Е.И. Растительность Гобийских пустынь // Труды РМКБЭ. Л.: Наука. 1993. Т. 36. 132 с.

17. Слемнев Н.Н., Гунин П.Д. Функционирование пустынных экосистем Гоби в Монголии // Растит. Ресурсы. 2000. Т. 36. Вып. 2. с. 24-43.

18. Соколов В.Е., Болд А., Дгебуадзе Ю.Ю., Дулмаа А., Лобачев В.С., Мунхбаяр Х., Орлов В.Н., Семенов Д.В., Фомин В.Е. Редкие животные Монголии (позвоночные). М.: ИПЭЭ РАН. 1996. 184 с.

19. Соколов В.Е., Орлов В.Н. Определитель млекопитающих Монгольской Народной Республики. М.: Наука. 1980. 352 с.

20. Gunin P., Vostokova E., Dorofeyuk N., Tarasov P., Black C. Vegetation Dynamics of Mongolia. Kluwer AP. 1999. Geobotany 26. 233 p.

21. Gunin P.D., Saandar M., Vostokova E.A., Baja S.N. The landscape-ecological principles of the nature management and ecosystem conservation in the regions of Central Asia and South Siberia with extreme conditions (The example of Mongolia) // Ecology. Bratislava. 1998. Vol. 17. N 3. pp. 265-281.

22. Gunin P.D., Saandar M., Vostokova E.A., Baja S.N. The landscape-ecological principles of the nature management and ecosystem conservation in the regions of Central Asia and South Siberia with extreme conditions (The example of Mongolia) // Ecology. Bratislava. 1998. Vol. 17. N 3. pp. 265-281.

23. Gunin P.D., Yevdokimova A.K., Baja S.N., Saandar M. Social and ecological problems of Mongolian ethnic community in urbanized territories. Ulaanbaatar- Moscow. 2003. 95 p.

35 YEARS OF THE ACTIVITY OF THE JOINT RUSSIAN-MONGOLIAN COMPLEX BIOLOGICAL EXPEDITIONS RAS AND MAS

© 2004. D.S. Pavlov1, O. Shagdarsuren2, R.V. Kamelin3, N. Ulziikhutag4

1 A.N. Severtsov Institute of Ecology and Evolution, RAS, Moscow, Russia; 2 Ulaanbaatar State University, Ulaanbaatar, Mongolia;

3 Botanical Institute, RAS, St.-Petersburg;

4 Institute of Botany, MAS, Ulaanbaatar, Mongolia

The Joint Russian-Mongolian Complex Biological Expedition (JRMCBE) is the world biggest biological expedition in terms of ecosystem research. Over 35 years, large-scale integrated research has been performed, involving highly qualified scientists. Among other things, the effectiveness of the Expedition research is accounted for by its specific organizational structure, which makes it possible to get together within a short time some highly qualified specialists to resolve concrete problems. This quick response could be exemplified by the development of synthetic maps, reflecting the current conditions and modification by man of the ecosystems of Mongolia. Later these maps served as a basis for a set of measures to establish a network of protected areas in Mongolia. Successful and rapid work at the map could not take place without the data accumulated by the Expedition over the last 3 decades. No studies of this type have been performed in a single country of Eurasia.

Today, in many regions of the world environmental changes reached a hazardous level comparable to natural disaster. In this connection, the problems of nature conservation and management are faced by virtually all the countries of the world. This problem has also become very important to Mongolia. Mongolia is one of the few countries of the world that, due to some natural features and historical development, have retained their ecosystems relatively intact. However, intensification of heterogeneous economic pressures, increase in the time of their impact brings about changes in the ecosystems, development of their anthropogenic modifications with a transformed functioning regime. In addition, the peculiarity of Mongolian landscapes, formed in the center of the Eurasian mainland with its sharply continental climate, considerable hypsometric elevation of the territory and its isolation from moisture-carrying air flows have determined arid trends in the ecosystem development to enhance their vulnerability. The above mentioned conditions predetermine instability of the natural environment dynamics, weakening the self-regulation processes in the ecosystems and ecological instability of their economic management. Often, even a minor anthropogenic modification brings about some extremely detrimental, and, occasionally, disastrous consequences.

Because Mongolia is situated in large subcontinent structures and on the boundary of several sub regions of the Eurasian mainland, the ecological assessment of its territory is of great methodological importance to numerous Asian countries — in fact, the region concerned largely determines the ecological stability of contiguous countries and makes it possible to forecast the consequences of heterogeneous anthropogenic impacts in similar conditions.

The main aims. Thus, the 35th anniversary of the JRMCBE aimed at the development of the methodology of eco-biological and eco-economics studies, techniques of the assessment of the state of natural environment and forecast for the development of natural systems under further development of natural resources are of great importance to the sustainable socio-economic development of Mongolia, and also to elaboration of development programs for numerous countries of the world.

For over 35 years, the work of the expedition was performed both in the course of route studies and at stations covering all nature zones, including forest: Tosontsengel, Mungen-Mor't, Khyalganat; forest-steppe zone: Tevshrulekh; steppe zone: Undzhul, Tumentsogd; desert zone: Bulgan, Ekhiin-Gol, Shine-Dzinet, Obot-Khural; the flood-plain complexes were studied at the Shamaar station.

Research was carried out along the following lines:

• inventory of floristic and faunistic composition of the major nature zones of Mongolia;

• eco-biological assessment of the ecosystem condition;

• working out measures for protection and management of the plant cover and wildlife of Mongolia;

• environment monitoring and ecological forecast.

Floristic and faunistic composition. The Expedition has been engaged in the inventory of the floristic and faunistic composition throughout its entire history. On the basis of the floristic studies in 1982, the fundamental work by V.I. Grubov "The Key to the Vascular Plants of the Mongolian People's Republic" was

published. Taking into account the newly-revealed species and genera of the vascular plant flora, about 3000 species, 600 genera and 100 families have been distinguished, although it still remains possible to find some flora species new to Mongolia. At present, 2823 species of vascular plants presenting 662 genera were fixed in the flora of Mongolia, and 128 families were included into Conspectus Flora of External Mongolia and published by Gubanov in 1996.

The Mongolian flora of algae includes more than 1300 species and sub-species. Nine hundred and twenty species of lichens, seven hundred and twenty eight the mosses species were discovered. At present, the flora of Mongolia are studied more fully than that in the contiguous regions of Asia.

The results of some special botanical and geographical studies initiated jointly with geographers and soil scientists under the guidance of Academician E.M. Lavrenko have provided evidence for a number of fundamental conclusions changing the previous concepts of Mongolian plant cover geography. Those conclusions are based on such large-scale surveys, involving new concepts as the "Map of the Vegetation of the Mongolian People's Republic" (scale 1:1 500,000), a series of vegetation maps of the National Atlas of the Mongolian People's Republic, and the complex map "Ecosystems of Mongolia" (scale 1:1 000,000). Also, some considerable differences of the zonal area of Mongolian steppes has been revealed from more westerly territories, and concurrently, some great regional differences of the steppes in different sectors of the country. In the desert area, isolation of steppe-like deserts has been substantiated, with analogies in Turan, and also extremely arid deserts of Central Asia, with no world analogies. Long-term studies of vertical zones of vegetation in the mountains of southern Mongolia (the northern edge of Central Asia) have revealed a particular zoning type.

The inventory studies of vertebrate animals, which were conducting for a long time under guidance of Academician V.E. Sokolov, are continuing. The ornithologists of both Mongolian and the Russian Federation have prepared and handed over a respective package of documents in the Intergovernmental Convention for the Protection of Migratory Birds.

The generalization of obtained data on the systematics, biology, ecology and geographical distribution of 60 species of amphibians and reptiles has permitted preparation of 5 volumes from the series "Vertebrate Animals of the Mongolian People's Republic" and development of recommendations for their protection. In the same series the survey "Fishes of the Mongolian People's Republic" is published containing characteristics of 59 fish species dwelling in the water bodies of the country. The work on water ecosystem dynamic of lake valley has been completed. The zoologists of the Expedition have published an illustrated key to 135 mammalian species of Mongolia. A directory for rare species of Mongolia has been published.

Collection of data on the so far little-studied ungulates (the Mongolian gazelle, roe deer, moose) and carnivores (the wolf, snow leopard, bear), rodents (Brandt's vole, the great gerbil) and also some other species is continued. A program for collection and generalization data on the ecology of the commercially important species - the Mongolian boba has been developed. A feasibility study on re-introduction of the Przewalski's horse into the territory of Mongolia was made, and data on the numbers and distribution of the main vertebrate species collected, giving the basis for a series of zoological maps.

A substantial attention during the Expedition studies was given to the investigation of rangelands, forest and agricultural ecosystems, and also the problems of their technogenic pollution. In fact, the investigation of rangeland ecosystems was focused on compiling a series of large-scale maps of particular farms forage lands in different natural conditions and on the development of the technique for the assessment of their state and mapping.

Researches at the experimental sites. At the Expedition integrated stations - grassland, forest and desert, monitoring observations of the state and dynamics of plant communities and their dependence of hydro-climatic conditions were continued, and also experimental work on optimization of the processes of biological production formation for various types of ecosystems was done.

The floodplain grassland communities of northern Mongolia were studied for over 20 years at the Shaamar station in the low reaches of the Orkhon river. It has been revealed that the floodplain meadows are characterized by high indices of floristic saturation, polydominance and stability of the species composition. The dynamics of composition, structure and productivity of the community were studied, and recommendations for optimal management regimes and protection of floodplain meadows proposed.

The investigation of forest vegetation, both at the stations and on the routes, has made it possible to reveal the specificity of forests functioning, the regularities of their distribution, the pattern of distribution processes and the causes of forest ecosystems deformation. As shown by our studies, the incompatibility of forest regeneration ratio and cutting has led to one third reduction of the forest area, and to reduction of their

disturbance by fires and pests over the past period. On the basis of the original forest typological classification, a map of forests (1: 1,500,000) was compiled and forest vegetation zoning performed. In the course of long-term studies, forests age and taxation structure regularities have been elucidated. The major trends in forestry in terms of commercial utilization and conditions of the country have been substantiated and measures for the regeneration and growing of the seedlings and production of the Siberian larch crops proposed.

The steppe communities of Eastern Mongolia studied at the steppe station Tumen-Tsogt and Undjul are characterized by heterogeneous structure and species composition, which varies strongly, depending on environmental conditions. The determining role of the digging, metabolic and trophic activities of the Brandt's vole, Daurian pika, and the Mongolian bobak, the background mammalian species, in the development of the soil-plant cover has been elucidated. The data obtained necessitate a revision of the functional role of rodents, which until recently have been treated only as rangeland pests.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

The steppe station also continued studies of man-modified ecosystems: ploughlands, fallow lands, and grazed plots. On the whole, it has been proved that anthropogenic modification results in degradation and profound changes in the soils, changes in soil aggregate composition, and decline of the humus content and thickness of humid horizons.

Desert communities have been studied at the stations Bulgan, Shine-Djinst and Ekhiin-Gol. They differ from the steppe ecosystems in monodominant and greater fluctuation range depending on environmental factors. Depending on the zonal and regional situation of arid ecosystems, the mechanisms of their desertification have been specified. On the basis of the findings of long-term experiments, some optimum ratios of additional irrigation moistening and fertilization, bioproductivity of the rangelands and specific of bioproductive characters in particular species have been found.

Eco-biological assessment. Some negative consequences due to modification by man, particularly, decline of the productivity of rangelands, agrocenoses, changes in the structure of the forests as a result of fires, cutting, absence of ecologically-substantiated technology of management determined the trend of the Expedition studies during the recent years. In order to substantiate the ecological program of Mongolia, JRMCBE, jointly with the ministries and organizations concerned have conducted studies on the assessment of the state of the natural environment. Classification has been developed and ecosystem map compiled (scale 1:1000000) to reflect the features of spatial differentiation of the complexes, their zonal patterns and differentiation associated with morpho-lithogenic conditions of the area. Types of the impact have been revealed, the adaptive capacity of the ecosystem assessed, and principles of compilation of a map of anthropogenic modification of nature complexes (1:1000000) developed.

An assessment was made of the state of non-irrigated farmlands and criteria were worked out for the degree of degradation of ploughlands. It has been revealed that about 85% of the country's plough land is situated in the zone of unsustainable farming, where the deficit of moisture and warmth, particularly, during the spring season, limits soil fertility. Some unfavorable man-stimulated processes of ploughland have been revealed and their classification and assessment has been made.

Different types of pollution manifested in the recent years within the territory of Mongolia have demonstrated the significance of eco-geochemical studies at regional and local levels. At the regional level, some features of pedo-geochemical and bio-geochemical specialization of the ecosystems have been elucidated, and spatial anomalies of the distribution and migration of chemical elements, both background and those of nature-anthropogenic ecosystems, revealed. The principles and methods for eco-geochemical zoning of the steppe and desert zones and landscape-geochemical maps of the territory of Mongolia have been developed.

The inventory of modern ecosystems, the assessment of their state provides a number of important conclusions as about the trends in natural environmental changes, to reveal the regions with ecologically critical situations, which are so far purely local and to address the problem of the development of nature protection measures, monitoring, and management in order to preserve the resistance of the ecosystems and their high biological potential.

A new ecological trend in the work of the Expedition is a logic following up the preceding studies, opening wide vistas for joint studies in the optimization of natural environment.

From our viewpoint, co-operation in the problem "Ecology of Nature Management" meets the major objectives of the National Ecological Program of Mongolia, and its components are in conformity to the leading ecological principles of the organization of any economic activity, including biodiversity of Mongolia.

Publications. The findings of the 35-year studies are reflected in about 4000 scientific publications, including the 42 volumes of the series "Biological Resources and Natural Conditions of Mongolia", and 7 volumes of "Vertebrate Animals".

A report of the 35-year operation of JRMCBE would be incomplete without mentioning the importance of the Expedition in training scientists for both Mongolia and Russia. The materials of the Expedition served as a basis for 30 doctoral and over 60 Cand. Sc. theses, and much work have been done on educating young specialists with an Expedition background.

In summary, the biological research under JRMCBE promotes the development of both theoretical and applied ecology in Russia and Mongolia, which, in its turn, is conducive to strengthening friendship between the scientists of our countries.

Prospects. Perspective researches in the field of biology and ecology consist of the following 6 mainstream topics encompassing concrete investigations:

1. Complex ecological-biological estimation of ecosystems' state in Selenga river basin, as the principal water input of Baikal lake, based on GIS-technology. It is aimed to work out scientific foundations to optimize mature management in ecosystems of Baikal basin and mitigate negative affects of human activity.

2. Vegetative cover of Mongolia and adjacent territories: problems of rational exploitation. Tasks of this theme are working out prognosis of vegetation state and dynamics in different natural zones under natural changes and anthropogenic influence, and developing methods of phyto amelioration of forest and pasture ecosystems for increasing their biological productivity.

3. Mongolian animals: problems of rational exploitation and protection. It is carrying on development of ecological-biological foundations to support animals' populations under natural and anthropogenically changed conditions in different natural zones and frontier regions.

4. Water ecosystems of Mongolia: analysis of natural and anthropogenic processes and basic principles of rational exploitation. The aim is to fulfill complex hydrological and hydrobiological estimation of water resources state and propose measures for their protection and rational exploitation.

5. Prognosis of development of desertification processes in arid and semi-arid ecosystems under their spontaneous evolution and different types of human influence. In this direction it is realizing diagnostics and prognosis of natural and anthropogenic desertification processes and elaboration of measures to combat desertification.

6. Working out foundations to optimize traditional nature management under modern conditions aimed at clarification of causes and effects of the traditional nature management transformation. Here questions of biodiversity conservations are also resolving.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.