CC BY
0УДК 574.474
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОСТЬ ПАСТБИЩНЫХ
ЭКОСИСТЕМ КАЗАХСТАНА
ТАСТЫБАЙ МЕРУЕРТ БАКТИЯРОВНА
студент PhD Казахского национального университета имени аль-Фараби
Д.б.н., профессор Казахского национального университета имени аль-Фараби
Аннотация. В этой статье рассматриваются актуальные вопросы по сохранению пастбищных экосистем, также планы на проведение исследований в области изучения многофункциональности пастбищных экосистем и обеспечения их устойчивого существования.
Ключевые слова: деградация пастбищ, пастбищные экосистемы, влияние выпаса скота, многофункциональность пастбищ
Исследования текущего состояния агропромышленного комплекса по всему миру показывают, что многие страны придают первостепенное значение развитию пастбищного животноводства. Тем не менее, в настоящее время наблюдается устойчивая тенденция к деградации пастбищных земель из-за неправильного выпаса скота на пастбищах и недостаточного надзора за их состоянием. Большинство пастбищ серьезно повреждены, ценные кормовые травы исчезли, почвы сильно обеднены, а потери гумуса составляют от двадцати до тридцати процентов. 60% пастбищных земель пострадали от ветровой эрозии, более 50% почв имеют некоторую степень засоления, а 26% пастбищ претерпели необратимые изменения, которые делают восстановление невозможным без значительных инвестиций и продолжительного заповедного режима. Уменьшение биоразнообразия, снижение продуктивности естественных пастбищных экосистем и, в конечном итоге, снижение кормовой базы для пастбищного животноводства — все это последствия этих разрушительных процессов. Это плохое состояние пастбищ поднимает важную проблему: их восстановление и повышение их продуктивности. (Смирнова И., и др., 2016)
Казахстан, расположенный в самом сердце Евразийского континента с сухим континентальным климатом умеренной зоны, имеет большую площадь 2,724 000 км2, а расстояние с севера на юг 1600 км, а с запада на восток 3000 км. Обширная территория охватывает несколько природных зон (лесные степи, степи и пустыни) и включает многие регионы с богатой флорой и фауной. (Рачковская и Брагина, 2012). Ежегодные осадки различаются для пустынных пастбищ (< 100 мм в год-1), полупустынных пастбищ и типичной пастьбы (~ 200 мм в году-1), и альпийской области (~ 900 мм в день-1). Экосистемы имеют очевидную схему зонального перехода, а основными экосистемами являются альпийские пастбища, пустыни, полупустыни и земли, выращиваемые с юга на север. Пастбища распространены главным образом в полупустыни, пустыне и альпийских районах (рис.1). Альпийские пастбища распределяются главным образом в горах Тянь-шань, горах Джунгарского Алатау, в Трансилиском Алатау, Алтайских горах и других регионах, где пастбища и хвойные леса являются основными видами растительности. В пустынях и полупустынях основными видами растительности являются травянистые растения и низкие кустарники. Культивируемая земля является вторым по величине типом землепользования в Казахстане. Распространен в Костанайской, Северо-Казахстанской, Акмолинской, Павлодарской и Карагандинской областях. К основным культурам относятся пшеница, ячмень, овес, чечевица, бобовые, лен, сорго, подсолнечник, кукуруза и картофель.
КАНАЕВ АШИМХАН ТОКТАСЫНОВИЧ
Рисунок 1. Пространственное распределение земельного покрытия в Казахстане (Y. Hu и
др., 2020)
Степная зона является самым важным сельскохозяйственным регионом Казахстана, что делает страну одним из крупнейших производителей пшеницы в мире (ФАО, 2014), с более чем 11 миллионами гектаров урожая в 2015 году (Results of the spring sowing campaign 2015, 2015). Казахстан сегодня также имеет одну из крупнейших в мире площадей постоянных лугов и пастбищ. ^AO, 2014).
В Казахстане многочисленные факторы регулируют сложный биогеоценоз пастбищ. Климатические и антропогенные факторы являются наиболее важными для экологического состояния пастбищ. Деградация пастбищ включает в себя изменение как видового состава растительности, так и общей биомассы. Прежде всего, исчезновение эдификаторов и замена их другими видами, часто не поедающимися. Сведения, полученные с различных спутников, позволяет оценить изменения практически всех природных факторов, влияющих на развитие растительных сообществ. Интенсивность выпаса и тип скота, питающегося на пастбище, также имеют значительное влияние на качество пастбищ.
Пастбища играют важную роль в разработке и тестировании экологической теории, например, в оценке взаимосвязей между богатством видов и функцией экосистем и в качестве модельных систем для оценки последствий глобальных изменений, включая реакции на постоянные отложения азота N, повышенные концентрации CO2, изменение климата и выпаса скота.
Большинство исследований направлены на изучение состояния растительного компонента пастбищ, где для общей характеристики состояния растительного покрова пастбищных экосистем по спутниковым данным рекомендуется использовать вегетационные индексы NDVI и SAVI, рассчитанные по данным MODIS. На их основе в мировой практике используются производные индексы: Grasscover Index (GI = 210,57^NDVI - 47,915) - индекс плотности растительного покрова, Unpalatable Grass Index (UGI = -318,11-SAVI + 152,13) -индекс, показывающий содержание не поедаемых трав и индекс риска деградации естественного травяного покрова Degradation Risk Index (DRI = 0,5^(1 - GI) + 0,5UGI) ( Бекмухамедов Н., и др., 2013). Однако более широкое воздействие выпаса скота на многоуровневое разнообразие (разнообразие наземных и подземных организмов) и многочисленные функции экосистем (многофункциональность) остается в Казахстане полностью неисследованным.
Естественные преимущества экосистем определяются многими различными функциями экосистемы, которые функционируют одновременно. Исследования многофункциональности были проведены (Manning P. и др. 2018) в двух отдельных областях исследований: одна из них направлена на понимание того, как биотические атрибуты экологических общин (в основном биологическое разнообразие) связаны с общим функционированием экосистем (исследование биоразнообразия-экосистемное функционирование); и другая, которая касается того, каким образом ландшафты могут управляться для достижения различных альтернативных целей землепользования.
Показатели, относящиеся к круговороту питательных веществ в почве, обычно используются для оценки многофункциональности экосистем (Berdugo и др., 2017; Maestre и др., 2012a; Le Bagousse-Pinguet и др., 2019), главным образом, потому что почво-растительные системы представляют собой сложные и сильно взаимозависимые системы, которые демонстрируют значительную обратную связь. Почвы являются важнейшими элементами экосистем из-за их роли в хранении питательных веществ и семян и могут в значительной степени отражать многочисленные функции экосистемы, такие как запасы углерода (С), азота (N) и фосфора (P), сохранение почвы и воды, и способность поддерживать популяции животных и растений.
Наше исследование будет направлено на изучение механизмов воздействия антропогенных, таких как выпас скота и естественных факторов, таких как изменение климата и влияние растительности на многофункциональность пастбищ в Жамбылском районе Алматинской области. Для сбора полной информации мы решили исследовать пастбища в экологическом градиенте, охватывая пастбища горных районов, в степной, полупустынной и пустынной зонах. Главными задачи в изучении многофункциональности пастбищ стоят: провести геоботаническую оценку пастбищ, с определением доминантных видов растений, вегетационного индекса NDVI; оценить уровень влияния выпаса крупного рогатого скота на многофункциональность почвы; изучить механизм влияния выпаса крупного рогатого скота на нарушение функциональности почвы, в том числе на ее живую фазу; определить подверженность пастбищ эрозионным процессам, провести физико-химические анализы проб растений и почвы для оценки их состояния, а также разработать рекомендации по снижению негативного эффекта от выпаса скота, изменения климата. То есть перед нами стоит вопрос изучения как происходят изменения в характеристиках почвы, в разнообразии растений, и каким образом меняется устойчивость пастбищных экосистем, которая обеспечивается устойчивым состоянием не только надземных организмов, но и подземных.
Для проведения исследования будут применены маршрутно-стационарный метод, картирование растительных сообществ, лабораторные методы анализа проб растений и почвы, статистические методы анализа данных.
Таким образом, изучение факторов, влияющих на многофункциональность пастбищ играет важную роль в понимании текущего состояния, механизмов изменений, происходящих в экосистемах под влиянием антропогенных и природных факторов и разработке стратегий устойчивого управления пастбищами. Дальнейшие исследования в этой области могут способствовать разработке эффективных мер по сохранению и восстановлению пастбищных экосистем, что в свою очередь будет способствовать улучшению качества жизни местного населения и сохранению биоразнообразия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бекмухамедов Н.Э., Муратова Н.Р., Северская СМ., Малахов Д. ДИСТАНЦИОННАЯ ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПОЧВЕННО-РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА // Гидрометеорология и экология. 2013. №4 (71).
2. Смирнова Ирина Эльевна, Нурмуханбетова Арай, Султанова Айша ЭМ-ассоциации, перспективные для восстановления почв деградированных пастбищ // Евразийский Союз Ученых. 2016. №30-1.
3. Rachkovskaya E.I. and T.M. Bragina, 2012, Steppes of Kazakhstan: Diversity and Present State, Springer Science+Business Media B.V. Ecological Problems and Livelihoods in a Changing World, Plant and Vegetation 6, P. 103-148
4. Y. Hu, Y.Han, Y. Zhang, 2020, Land desertification and its influencing factors in Kazakhstan, Journal of Arid Environments, Volume 180, 2020, 104203, ISSN 0140-1963.
5. Manning P., Fons van der Plas, Soliveres S., Allan E., Maestre F.T., Mace G., Whittingham M.J. and Fischer M. Redefining ecosystem multifunctionality. Nature ecology & Evolution, Vol.2, 2018: 427-436
6. Berdugo, M., K'efi, S., Soliveres, S., et al., 2017. Plant spatial patterns identify alternative ecosystem multifunctionality states in global drylands. Nat. Ecol. Evol. 1, 0003.
7. Maestre, F.T., Castillo-Monroy, A.P., Bowker, M.A., et al., 2012a. Species richness effects on ecosystem multifunctionality depend on evenness, composition and spatial pattern. J. Ecol. 100, 317-330.
8. Le Bagousse-Pinguet, Y., Soliveres, S., Gross, N., et al., 2019. Phylogenetic, functional, and taxonomic richness have both positive and negative effects on ecosystem multifunctionality. Proc. Natl. Acad. Sci. 116, 8419-8424.
