Главная – Журналы – Сибирский экологический журнал 2020 номер 5

В Центральном Казахстане вдоль 70° в. д. в подзонах настоящей сухой и опустыненной степи в 1976-1978 и 2018 гг. проведены исследования сообществ напочвенных жуков - жужелиц (Carabidae) и чернотелок (Tenebrionidae). Параллельно исследовался почвенный покров и сравнивались климатические показатели изученных районов. При значительном изменении климата за 40-50 лет, выразившемся в подъеме температур с одновременным увеличением количества осадков, основные черты почв не претерпели существенных изменений, но сохраняют или приобретают сильные потенции к активизации солонцового или солончакового элементарного почвенного процесса, способного кардинально изменить структуру почвенного покрова. Общность локальных видовых композиций жужелиц в 1976-1978 гг., составлявшая 48-62 %, в начале XXI в. уменьшилась в сухой степи до 16 %, в опустыненной - до 7 %. У более адаптированных к засушливости чернотелок общность видового состава уменьшилась в настоящей степи с 70-75 % до 37 %, а в сухой - возросла до 87 %. В сообществах становится больше “южных” субаридных видов и меньше относительно “северных” бореальных и полизональных, которые в сухой и опустыненной степи исчезают полностью. В качестве интегрального зооиндикатора изменения аридности среды использован индекс Tencar, выражающий отношение числа особей и видов аридных чернотелок и более гумидных жужелиц. В настоящей степи значения индекса невысоки и меняются в многолетней динамике и вдоль катен незначительно. Зато в сухой степи он в 2018 г. вырос по сравнению с серединой прошлого века в 5 раз, а в опустыненной - на 2 порядка. Триггером изменения состава и структуры локальных сообществ жужелиц и чернотелок является не изменение атмосферного увлажнения, а подъем среднегодовых температур, превысивший средние для глобального тренда значения, и активизировавшееся осолонцевание почв, создающее предпосылки опустынивания территории и биоты.

Одна из базовых задач, определяющих природоохранную деятельность в условиях быстрого изменения климата, - это установление степени уязвимости видов для конкретного вектора изменений климата. В настоящей работе с помощью программы Maxent 3.4.1 смоделирована климатическая ниша даурской пищухи на основе 273 точек современного обитания вида и сделана попытка оценить, каким образом может измениться пространственное расположение этой ниши при крайних сценариях развития климата в 2070 г. Показано, что лучшие с точки зрения статистической валидации модели неудовлетворительно прогнозируют ареал ниши вида на территориях, не использованных при построении модели, могущих служить суррогатом климата в другие временные периоды. Для проецирования в будущее выбрана модель, статистически наилучшим образом прогнозирующая ареал ниши на других территориях. Наибольший вклад в построение модели оказали переменные - среднегодовая температура и коэффициент вариации осадков. Валидация построенной модели прямой проверкой ее проекций проведена двумя способами: 1. Проверка присутствия пищухи в трех не обследованных ранее локалитетах, где согласно модели климатические условия пригодны для обитания даурской пищухи, показала присутствие вида только в одном. В двух других позже установлено несоответствие других абиотических факторов требованиям вида. 2. Сопоставлением проекций ареала для временных отрезков 140-120, 21 и 6 тыс. лет назад с костными остатками вида в соответствующие периоды установлено, что все известные на сегодняшний день местонахождения находятся внутри прогнозируемых моделью ареалов. Ожидаемые климатические изменения не ведут к критичным изменениям распространения условий для Ochotona dauurica , но могут привести к заметным изменениям кружева их ареала, особенно выраженным при сценарии развития RCP 8.5, когда наблюдается наибольшее отклонение от существующего распространения, снижение пригодности современных местообитаний и увеличение их фрагментации.

Исследования сообществ пауков (Arachnida: Aranei) проведены в Центральном Казахстане вдоль 70° в. д. в подзонах настоящей, сухой и опустыненной степей на катенах, включающих элювиальную, транзитные и аккумулятивную позиции. Выявлено 79 видов пауков, относящихся к 33 родам и 11 семействам. Основу населения пауков составляют бродячие пауки-гнафозиды (Gnaphosidae) - группа, характерная для аридных зон и засушливых стаций. Существенную роль в районе исследований играют также пауки-волки (Lycosidae), наиболее многочисленные на нижних, более влажных позициях катен. В направлении с севера на юг от настоящих степей к опустыненным наблюдается увеличение в населении доли пауков-скакунчиков (Salticidae) и их таксономического разнообразия. В отличие от видового богатства жуков-жужелиц (Coleoptera, Carabidae), уменьшающегося в ряду указанных биотопов с севера на юг, количество видов пауков увеличивается, и этим оно сходно с видовым богатством жуков-чернотелок. На широтном градиенте с севера на юг на верхних позициях катен происходит снижение динамической плотности пауков, при этом экологическое разнообразие таксоценов пауков увеличивается. Позиции катен, сходные по фаунистическому составу, как правило, близки и по структуре населения пауков. При переходе от настоящих степей к опустыненным наблюдается сокращение числа широкоареальных видов с суббореальным распространением и возрастает число видов, свойственных степным, полупустынным местообитаниям и солончакам.

Степи занимают важнейшее место в растительности гор Южной Сибири. Однако они значительно отличаются в горах различных климатических фаций, особенно ярко эти особенности выражены в пространственной и фитоценотической структуре экстразональных степных явлений - на экотонах в сопредельных высотных поясах. В географию Внутренней Азии такие степные проявления в ландшафтах вошли под понятием “убуры”. Экспозиционные сочетания лесных и степных сообществ в растительности пояса горной лесостепи наиболее сложны, структура этого переходного пояса дифференцируется на две категории подпоясов: перистепной и перилесной, с разграничением на нижние и верхние варианты. Роль степей в структуре растительности экспозиционной лесостепи в горах полугумидной климатической фации не ограничивается границами перистепного и перилесного подпоясов, степные сообщества как экстразональные явления по ступенькам убуров проникают в глубь лесного пояса в виде мозаик степей и степоидов. Участие степей в лесном поясе весьма незначительно (от 20 до 5 % и менее). Сюда входят как сформированные степные сообщества, так и степоиды с включением лесокустарниковых, субальпийских и горно-тундровых видов. Наложение высотного и экспозиционного градиентов проявляется в видовом и ценотическом разнообразии степей, а также в их пространственной организации. В оригинальных экотонах горных степей интенсивно проявляются процессы видообразования, нередко сочетающиеся с популяциями реликтовых видов растений.

Южный Урал представляет собой уникальный регион Евразии, отличающийся высоким разнообразием флоры и растительности. В степных и лесостепных ландшафтах преобладает горный рельеф. Здесь широко распространены каменистые местообитания и петрофитная растительность, которая обладает высоким разнообразием флоры и большим числом эндемичных, редких и угрожаемых растений. Проанализирован массив из 3614 геоботанических описаний травяных и кустарниковых сообществ с территории Южного Урала и сопредельных регионов. Применены формализованные методы кластерного анализа, оценки увлажнения с использованием экологических шкал растений, выделения индикаторных видов. Определены закономерности изменения видового состава петрофитных сообществ на градиенте увлажнения. Показано, что при увеличении увлажнения число и покрытие петрофитных видов в сообществах на каменистых местообитаниях уменьшаются. При этом доля индифферентных видов растет. Установлено 5 групп видов, индицирующих различные отрезки градиента. По результатам кластерного анализа выделено 4 крупных подразделения петрофитной растительности. Пустынно-степные петрофитные сообщества характеризуются наибольшим флористическим своеобразием. Среди их диагностических видов преобладают облигатные петрофиты, многие из которых являются кальцефитами. Эти сообщества встречаются на юге Оренбургской области преимущественно в сухостепных ландшафтах Предуралья и Южного Урала. Полукустарничково-дерновиннозлаковые петрофитные степи широко распространены в пределах степных ландшафтов и обычны в лесостепи Предуралья. Разнотравно-дерновиннозлаковые петрофитные степи широко представлены в северной части степной зоны и в южных лесостепных районах, а также в островных лесостепях Среднего Урала. Луговые петрофитные степи встречаются в лесостепных и лесных ландшафтах.

Галофитная растительность характерна для запада Прикаспийской низменности. Она приурочена к солонцам и солончакам, занимает большие площади. Фитоценотическое разнообразие галофитной растительности зависит прежде всего от таких экологических факторов, как общая сумма солей в почвах, а также от увлажнения почв. Согласно литературным источникам и нашим полевым исследованиям сообщества галофитов в регионе относятся к 21 формации, из которых 9 широко распространены (Artemisieta pauciflorae, Artemisieta santonicae, Camphorosmeta monspeliacae, Leymeta ramosi, Halocnemeta strobilacei, Salsoleta dendroidis, Salicornieta perennantis, Suaedeta salsae, Petrosimonieta oppositifoliae). Сообщества 12 формаций (Anabaseta salsae, Halimioneta verruciferae, Kochieta prostratae, Limonieta suffruticosi, Salsoleta laricinae, Frankenieta hirsutae, Petrosimonieta triandrae, Petrosimonieta brachiatae, Climacoptereta crassae, Spirobassieta hirsutae, Salsoleta sodae, Puccinellieta distantis) встречаются редко. Часть этих формаций находится на западной или северо-западной границе своих ареалов. В степной зоне региона исследования преобладают солонцы. К ним приурочены сообщества эугалофитных полукустарничков Artemisia pauciflora , Artemisia santonica , Camphorosma monspeliaca и корневищного злака Leymus ramosus . Солончаки встречаются не так часто, на них отмечены ценозы Salicornia perennans , Spirobassia hirsuta , Suaeda salsa , Petrosimonia oppositifolia . В пустынной зоне солонцы занимают небольшие площади и только в ее северной части. Преобладают солончаки, к которым приурочены сообщества гипергалофитных полукустарничков ( Halocnemum strobilaceum , Salsola dendroides ) и однолетних галофитов ( Salicornia perennans , Suaeda salsa , Petrosimonia oppositifolia ). Сообщества галофитов характерны также для залежей и пастбищ на светло-каштановых засоленных почвах, вдоль ирригационных каналов, трубопроводов и около артезианских скважин.

Представлен анализ показателей температуры почв по данным долговременного мониторинга (с 2008 по 2018 г.) для оценки экотопологической дифференциации растительности в экспозиционной лесостепи Забайкалья. Выявлены статистически значимые различия между термическими условиями на северных и южных склонах, а также различия в температуре почв в различных вариантах лесостепи, существующих на градиенте аридности и континентальности. Установлено, что на южных склонах температурные условия определяют существование степной растительности, относящейся к одному классу - Cleistogenetea squarrosae , тогда как северные склоны более гетерогенны в термическом отношении, что предопределяет формирование сообществ, относящихся к разным классам - от Cleistogenetea squarrosae до лесных: гемибореального Rhytidio-Laricetea и бореального Vaccinio-Piceetea . Дополнительный вклад в различие показателей температуры почв вносят размеры лесных участков в лесостепи.

Изучено значение систематического положения для параметров листа, мезофилла, хлоропластов и пигментного комплекса у степных растений трех многовидовых семейств Asteraceae, Poaceae и Rosaceae из разных географических районов России и Монголии . Показано, что принадлежность вида к определенному семейству влияет прежде всего на параметры целого листа - толщину и плотность листа, а также на размеры и число клеток мезофилла. В противоположность этому интегральные показатели мезофилла и характеристики пигментного состава не зависят от таксона и отражают конвергентный ответ растений разных таксонов на климат.

Предложен подход к моделированию пространственно-временной динамики лесостепных экосистем при изменении климата на основе использования морфометрического анализа цифровой модели рельефа SRTM. Прогноз основан на анализе геолого-геоморфологического каркаса с учетом функционального значения конкретных форм и типов рельефа и их влияния на статические и динамические свойства экосистем. Наиболее устойчивыми к изменениям климата являются территории с равнинным рельефом, в то время как территории с озерным рельефом наиболее уязвимы как при гумидизации, так и при аридизации. Прогнозное картографирование на основе ГИС и ДЗ подтверждает гипотезу об очагово-дискретном характере пространственных изменений в лесостепной зоне Западной Сибири при различных климатических трендах.