Южная часть лесхоза по-прежнему остается зоной экологического кризиса: здесь наряду со смешанносаксауловыми присутствуют сообщества, явно утратившие статус пастбищного угодья (контур 5). Очевидно, что произошла смена условно-коренной растительности. Полное изменение структуры и флористического состава растительного сообщества. Господство сорно-рудеральных фитоценозов - метельчатополынные, брунцовые (ядовитые), эбелековые с крайне разреженным терескеном. Уничтожение дернины <60% - пески разбитые. Очень сильная степень нарушенности.

В северной, ранее неисследованной части, наряду с условно-коренной растительностью отмечены варианты засорения, в частности, контур 9 - сорнополынные сообщества. На разбитых песках идет процесс зарастания дендростеллерой, развиты эрозионные процессы (контур 11).

Сопоставление разновременных космоснимков позволило выявить изменения линейных размеров территорий пастбищной дигрессии, охватившей южную часть Уштобинского лесхоза и индексировать по качественным и количественным критериям состояние исследуемой территории (рис.7,8)

В качестве дешифрируемого признака выбитого участка пастбищ (толока) был взят яркостный контраст между толоком и фоном. Были замерены яркостные контрасты в красном участке спектра толок-фон в различные периоды вегетации для саксауловых пастбищных массивов. Величина контраста определялась по формуле (Виноградов, 1984):

, (2)

где Rт - коэффициент яркости толока,

Rф - коэффициент яркости фона.

Наибольший контраст толок-фон наблюдается в период весенней вегетации эфемеров и эфемероидов на песчаных саксауловых пастбищах.

В структуре толока - три выраженных зоны, которым соответствуют различные стадии пастбищной дигрессии: зона - характеризуется наибольшей оптической контрастностью и практически полностью лишена растительности, зона - в видовом составе представлены растения-индикаторы - показатели дигресионных процессов (Peganum harmala, Сeratocarpus utriculosus), зона характеризуется преобладанием фоновой растительности.

Рис. 7 . Карта зон затакыривания, пастбищной дигрессии, резервной зоны Уштобинского лесхоза (1990г.)

пятна дигрессии - резервная зона (толоки); (продуцирующая); скотопрогонные тропы; - зона затакыривания; граница зон; - зона пастбищной дигрессии.

Рис. 8 . Карта зон затакыривания, пастбищной дигрессии, резервной зоны Уштобинского лесхоза (2003).

Зона не обладает большой яркостной контрастностью по сравнению с зоной и на космических снимках представлена шкалой серых тонов, т.е., нет однозначного соответствия между плотностью изображения и типом зоны.

Особенностью рассматриваемой территории является явное преобладание толоков в южной части в связи с достаточной обводненностью территории. Прошедший период времени позволяет оценить линейные параметры увеличения толоков. В среднем увеличение размера толоков произошло на 0,5-1,0 км. Во многом изменение линейных размеров зависит от характера размещения толока, скажем его популярности в плане посещения, особенно, если в центре находится колодец, наличия скотопрогонных троп, его исходных размеров и других показателей.

На территории лесхоза была выделена зона затакыривания, представленная двумя фрагментами: вдоль западной границы лесхоза и второй фрагмент - северная и северо-восточные части (рис.7).

Западный участок под влиянием перевевания слабозакрепленных, разбитых песков утратил свое существование, как затакыренный и представлен в настоящее время псаммофитнокустарниковой растительностью, на северном, северо-восточном участках значительно сократилась площадь затакыривания (более 50%), хотя такыровидные комплексы с моноценозными группировками биюргуна присутствуют на его территории.

Использование ГИС-технологий позволило выявить приуроченность групп фитоценозов к почвам легкого гранулометрического состава (псаммофиты), также выделить пелитофитный, гемигалофитные, петрофитные эдафические варианты растительности, оценить разнообразие сообществ (ассоциаций) в различных эдафотопических условиях, определить их местонахождение, выявить степень их участия в растительном покрове территории (Паракшин, Паракшина, Бедарева, 2007, 2008; Паракшин, Бедарева, 2007).

На основании дешифрирования космических снимков и карты современного состояния растительности проведен анализ экосистемного разнообразия территории:

1) экосистемы на слабо закрепленных бугристых и бугристо-грядовых песках (контуры 1,3,4);

2) экосистемы на закрепленных бугристо-грядовых песках (контур 2);

3) экосистемы на закрепленных полого-бугристых песках (контур 9);

4) экосистемы пониженных равнин: солонцов, солончаков, такыровидных почв (контур 8);

6) антропогенно-трансформированные экосистемы на разбитых песках (контур 5,11);

7) экосистемы на выположенных мелко-бугристых песках (контур 12);

8) экосистемы надпойменных террас и речных долин (контур 13) (Богачев, Бедарева, Дускаев, 1997; Романекова, Бедарева, 2005).

Экосистемное разнообразие обследованной территории сохранилось, несмотря на то, что на локальных антропогенно-нарушенных участках целостность и дискретность экосистем нарушена, а отдельные компоненты (растительность, почва) в значительной степени трансформированы. Этим и обусловлено выделение особого типа антропогенно-трансформированных экосистем, что важно при оценке дигрессионных процессов. В отличие от природных экосистем, естественное возобновление ботанического разнообразия в них почти невозможно. Кроме того, более 70% территории представлены слабозакрепленными песками, что обуславливает развитие процессов ветровой эрозии (Юсов, Бедарева, Паракшина, 2008). Поэтому такие территории всегда будут находиться в зоне экологического риска - необходима фитомелиорация.

Для частичного восстановления ботанического разнообразия на территории Уштобинского лесхоза необходимо соблюдение строгих нормативов природопользования. Наличие приемлемых лесорастительных условий позволяет выращивать лесные культуры саксаула черного и саксаула белого. К сожалению, на данном этапе - это невозможно, так как в течение ряда лет (сдвоенные, строенные периоды по годам) на территории Уштобинского лесхоза, да и в других саксауловых массивах наблюдался неурожай семян. Поэтому отбор семян для проведения селекционных работ, создания культур не представляется возможным. Более того, возобновление саксаула на вырубках имеет порослевой характер. В этом случае растения уже в возрасте 30 лет при диаметре корневой шейки 16 см и более разрушаются, не достигнув возрастной спелости. Это результат варварских рубок с применением тросов. Практически все выделенные экосистемы в той или иной степени антропогенно-трансформированы.

На территории лесхоза на долю саксаула приходится примерно 40% территории, он выделен в виде четырех массивов, наиболее крупный расположен на юго-западе, остальные занимают небольшие площади.

Распределения возрастных групп саксаульников лесхоза представляют довольно пеструю картину. Известно, что популяция только тогда имеет будущее, если представляет собой убывающей ряд геометрической прогрессии (Бедарева, Курманская, 2003). В частности в подросте динамические тенденции отсутствуют, хотя скорее носят отрицательный характер. За период 2003-2008гг молодняки на территории лесхоза практически были уничтожены; отсутствует возобновление саксаула - это в первую очередь связано с интенсивной пастбищной нагрузкой в южной части лесхоза, здесь наиболее ярко выражены дигрессионные процессы. Среди средневозрастных и приспевающих саксаульников можно отметить положительную динамику, их площади увеличились на 7808 га и 97 га соответственно. Для спелых и перестойных саксаульников за отчетный период фиксируем отрицательную динамику (-1643 га по сравнению с 2003г). Практически общая площадь лесхоза, покрытая саксаулом черным, сократилась на 1643 га за 5 лет и составляет в настоящее время 94932 га (табл. 7).

Таблица 7. Анализ динамики распределения саксаульников Уштобинского лесхоза по возрастным группам, га (по данным Алматинского областного акимата, 2008)

На мой взгляд, саксауловые леса Казахстана следует отнести к экосистемам 1-ой категории охраны. Хотя, задолго до моего предложения на территории Казахстана с 29.04 2004 года действует 10-летний мораторий на рубки главного пользования в саксауловых лесах государственного лесного фонда. Мораторий повсеместно нарушается.

Таким образом, общая тенденция, охватившая все саксауловые массивы, не миновала и эту территорию. В связи с исключительной ценностью и многовековым использованием саксаульники претерпели значительные изменения. В настоящее время отмечено значительное сокращение их ареала, биоразнообразия, практически полное исчезновение высокополнотных зарослей с запасом топливной древесины до 40 тонн на гектар. При современных условиях экологической и экономической нестабильности усилено бесхозяйственное и невосполнимое истребление этих лесов, их деградация также усугубляется в результате интенсивного пастбищного использования при иссушении пойм пустынных рек, распашке и засолении пахотнопригодных почв, при ветровой эрозии и беспощадной вырубке на топливо.

9. АНТРОПОГЕННАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ПАСТБИЩНЫХ ЭКОСИСТЕМ И ИНТЕНСИВНОСТЬ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Традиционно территория пустынных пастбищ используется под выпас скота. В этих условиях на естественные смены растительности накладывается воздействие антропогенного фактора, в результате временная динамика идет по смешанному типу (Макулбекова, Плисак, 1981). Постоянная нагрузка на пастбища, чаще всего без учета потенциальной их возможности, приводит к появлению в травостое сорных, плохо поедаемых, а иногда и ядовитых видов, уменьшению некоторых ценных в кормовом отношении растений. Поскольку растительность является одним из блоков экосистемы, причем весьма информативным и индуцирующим любые изменения многих компонентов, необходимо тщательное изучение в динамике его состояния, продуктивности, границ. Для этого необходимо провести инвентаризацию современного состояния растительного покрова, углубленную оценку экосистем, степени их нарушенности, установление пределов возможного изъятия ресурсов, а также разработать методики контроля за состоянием среды, биологических и почвенных ресурсов, эколого-экономической оценки ущербов, наносимых антропогенным воздействием. Всю эту информацию можно получить путем системы наблюдений (наземных, аэровизуальных, аэрокосмических) и построении серии тематических карт на единой топооснове и единого масштаба (Бедарев, Бедарева, 2000). Создание серии оценочных карт растительности, антропогенной трансформации, степени использования, опустынивания помогут решить многие вопросы лугопастбищного хозяйства (Бижанова, 1999, 2003).

Выявление процессов антропогенной трансформации и интенсивности использования пастбищных экосистем рассмотрены на основании исследований, проведенных в пустынях Сарыесик-Атырау и Мойынкум относящихсяся к подзоне средних пустынь Казахстана. Большая часть массива Сарыесик-Атырау входит в состав Баканасского лесхоза. Использование такой административно-хозяйственной единицы как лесхоз обусловлено обеспеченностью космическими снимками территории, наличием опытного полигона в его составе. Кроме того, на территории лесхоза давно и успешно сочетаются две формы хозяйственного использования: пастбищная и лесная. Основными показателями экологического состояния ПКУ в результате интенсивной пастбищной нагрузки являются качественные и количественные признаки степени нарушенности, выявляемые как стадии динамических дигрессивных рядов, соответствующие определенной силе воздействия антропогенного фактора. Использованы следующие стадии рядов и соответствующие им степени нарушенности ПКУ и интенсивности антропогенного воздействия:

1) слабая - умеренное пастбищное использование,

2) средняя - интенсивное пастбищное использование,

3) сильная - чрезмерное пастбищное использование с разрушением почвенного покрова. Ботаническое содержание каждой стадии, состоящее из названия серийного сообщества и доминирующих кормовых растений, дополняется количественными показателями продукции угодий в ц/га, что позволяет проследить изменение ресурсного потенциала растительности в связи с ее деградацией (Котова, 2000).

В результате проведенных исследований с применением космических снимков на территории песчаных массивов Сарыесик-Атырау и Мойынкум получена серия карт: современного состояния растительного покрова, антропогенной трансформации, интенсивности использования, карта типов пастбищ, карта лесов, отражающая соотношение лесных и безлесных площадей, оценено экосистемное разнообразие (Бедарева, 2007, 2007а; Бедарева, Хлюстов, 2007).

Характерные черты растительности песков Сарыесик-Атырау отображены на современной карте растительности, которую можно считать базовой. Здесь выделены эдафотопические варианты, связанные с различными типами рельефа и почвенными разностями: гемипсаммофитная (гемигалофитная по химизму почв), пелитофитная (гипергалофитная), псаммофитная на связнопесчаных, рыхлопесчаных, пылеватых почвах, гипергалофитная растительность солончаков, травяная растительность речных долин.

Анализ карты растительности показал, что большая часть территории представлена такими эдафическими вариантами как псаммофитный и пелитофитный, обращает внимание разнообразие местообитаний: от дипрессий побережий озер до бугристо-грядовых песков.

Результаты антропогенной трансформации отражены на соответствующей карте. Условно-коренной для псаммофитной растительности можно считать терескенники, белоземельнополынники еркекековые, еркечники белоземельнополынные; а для пелитофитной - черносаксаульники кейреуковые, черносаксаульники белоземельнополынные.

Гипергалофитная растительность побережья оз. Балхаш и травянистая растительность речных долин характеризуется развитием однолетнесолянковых группировок, не обладающих большим кормовым потенциалом, значительной закустаренностью, обусловленной присутствием различных видов тамариксов. Доминирующий тип засорения - однолетнесолянковый, ирисовый, кустарниковый.

Многолетнесолянковая пелитофитная растительность засорена эбелеком, адраспаном (многолетнетравяной), во многих случаях закустарена видами тамарикса. В пелитофитной растительности, несмотря на изменения, в сообществах наблюдается небольшое возобновление кейреука, полыни белоземельной, саксаула черного. Хорошее развитие отмечено у адраспана, полыни песчаной, эбелека, то есть у видов, которые и формируют основные типы засорения.

Псаммофитнозлаковая растительность характеризуется исчезновением еркека (Agropyron fragile), и появлением селина (Stipagrostis pennata), хондриллы (Chondrilla ambigua) и других видов-индикаторов антропогенно-трансформированных экосистем. Дольше всего сохраняются кустарники: джузгуны, песчаная акация, астрагалы, курчавка. Преобладающим типом засорения является многолетнетравяной. Под влиянием выпаса еркековые белоземельнополынники трансформируются в песчанополынники с полынью белоземельной, затем в злаковые песчанополынники.

На карте интенсивности использования песчаного массива Сарыесик-Атырау выделены категории интенсивного и умеренного использования, сенокошения. В Сарыесик-Атырау интенсивно используются пелитофитная и частично псаммофитная растительность, а гемипсаммофитная и большая часть псаммофитной - умеренно. Интенсивное использование пастбищ приводит к процессам опустынивания.

Сильное опустынивание наблюдается в северной, местами в центральной частях массива на месте сплошных рубок саксаула, а более узкая южная часть относится к умеренному опустыниванию.

Для исследуемой части массива Сарыесик-Атырау выделены семь типов пастбищ, в которых обозначены подтипы и в некоторых случаях модификации типов, даны характеристики по растительности, местообитанию, сезону развития, средней урожайности.

Основу пастбищного фонда Сарыесик-Атырау составляют черносаксауловые, терескеновые, белоземельнополынные типы пастбищ, кустарниковые пастбища, их урожайность колеблется от 1-7 ц/га. Большинство пастбищ отличаются сезонным характером использования. Поэтому их можно разделить на следующие сезонные группы: круглогодичные, весенне-осенние, осенние и частично зимние. Пастбища массива преимущественно весенне-осеннего использования, хотя в настоящее время их используют круглогодично. Пастбища восточной части пустыни относятся исключительно к круглогодичным. Хотя, круглогодичное использование этих пастбищ возможно лишь при условии достаточной обводненности территории (развития сети колодцев), необходимого запаса кормов при неблагоприятных условиях зимнего периода. Рациональное использование пастбищ имеет большое значение для сохранения видового разнообразия кормовых растений и повышения их продуктивности. Бессистемный выпас практически на всей территории привел к ухудшению кормовых качеств пастбищных экосистем: на песчаных пастбищах появились в больших количествах эфедровые модификации, на глинистых повсеместно распространены моноценозы эбелека, на солончаках однолетнесолянковые группировки, в основном из лебеды (Бедарева, 2008).

Следует отметить, что в Сарыесик-Атырау наибольшую площадь занимают черносаксауловые сообщества различной степени сомкнутости, их же можно считать условно-коренной растительностью, кроме того, к условно-коренной растительности относится кустарниковая, белоземельнополынная, терескеновая. На карте лесов черносаксаульники, по сути, образуют фон, занимают большую часть исследуемого массива, комплексируясь с другими сообществами пустынной растительности. В настоящее время на Баканасский лесхоз приходится 1574,7 тыс. га, в том числе покрытая лесом площадь - черносаксаульниками и комплексами кустарниковой и тугайной растительности составляет 923,2 тыс. га.

Основными видами засорения в черносаксаульниках являются адраспановый (Peganum harmala) и эбелековый (Ceratocarpus utriculosus).

Проведенные исследования и анализ картографических материалов позволяют сделать следующие выводы.

В условно-коренной черносаксауловой, кустарниковой и белоземельнополынной растительности Сарыесик-Атырау в той или иной степни произошли изменения. На фоне антропогенной трансформации растительности выявлены основные типы засорения: эбелековый, метельчатополынный, селиновый, адраспановый, которые могут привести к ухудшению пастбищ и изменению среды обитания, полной деградации пастбищ. Процесс деградации очень длителен, но еще более длителен процесс демутаций. Причем, чаще всего смены необратимы ввиду отсутствия резервата семян для дальнейшего воспроизводства.

Смена сообществ зависит от следующих факторов: сезонный нерегулируемый выпас, вырубка кустарников, играющих эдификаторную роль, сенокошение.

Многолетние исследования динамики пастбищных экосистем показали, что ряды трансформации типизируются в обобщенный трехчленный ряд, каждая стадия которого характеризует степень нарушенности растительности: фоновая или слабонарушенная средненарушенная сильно и очень сильно нарушенная (Огарь, 1999).

Общей закономерностью конвергенции при пастбищной дигрессии является повсеместная эдификаторная роль в элювиальных ландшафтах - популяций Peganum harmala (адраспан). В качестве основных критериев антропогенной трансформации выступают изменение видового состава, продуктивности, проективного покрытия.

Получение оценочных карт подобного рода актуально не только для растительного покрова пустынных песчаных массивов, но и других типов растительности.

10. ПРЕДЛОЖЕНИЯ К ПОЛОЖЕНИЮ АЭРОКОСМИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ СЛЕЖЕНИЯ ЗА СОСТОЯНИЕМ ПУСТЫХ ПАСТБИЩ

Проблема рационального использования пустынных экосистем в качестве пастбищ встает в широком комплексном аспекте. Она обусловлена, в частности, большим вниманием во всем мире к процессам опустынивания, прогрессирующим в аридной зоне под влиянием человека, в связи с неумеренной пастьбой скота, эксплуатацией минеральных ресурсов, строительством технических сооружений, а также под действием природных факторов. В пустынной зоне Казахстана хозяйственная нагрузка на пастбища тоже очень велика. Поэтому состояние пастбищной территории должно находиться под постоянным контролем, который позволял бы своевременно сигнализировать о процессах дигрессии в природных комплексах пустыни (Бедарева, 2002).

На деградацию лесопастбищ указывает снижение их полноты, которая за последние десятилетия уменьшилась с 0,52 до 0,47, т.е. на 10 %. Снижение лесистости и сокращение объемов искусственного лесоразведения, угрожают катастрофическим развитием дефляции и деградации пастбищ на преобладающей части пустынь Кызылкум, Мойынкум, Сарыесик - Атырау, других массивов (…из программы по борьбе с опустыниванием в Республике Казахстан на 2005-2015 годы).

Получение систематической оперативной информации о пастбищных территориях пустынной зоны в государственном лесном фонде возможно с организацией специализированной аэрокосмической службы слежения за состоянием пустынных пастбищ. Основной задачей такой службы можно считать обеспечение органов сельского и лесного хозяйства республики Казахстан актуализированной информацией по ряду характеристик пустынных экосистем: рельефу, почвам, характеру и степени опустынивания территории, составу и структуре фитоценозов с оценкой продуктивности пастбищных угодий. Однако, учитывая общий интерес разных отраслей народного хозяйства к информации подобного рода, задачи аэрокосмической службы слежения могут рассматриваться шире рамок ведомственной потребности. Например, как частные вопросы в контексте общих экологических проблем пустынной зоны Казахстана.

Исходя из задач аэрокосмической службы и технических средств, которыми она располагает в данное время, технология слежения может проводиться на основе разномасштабных и разноуровневых наблюдений. Таким образом, аэрокосмическая служба слежения за состоянием пустынных пастбищ представлена, как ступенчатый мониторинг пустынных экосистем с использованием дистанционных методов их исследования, который позволит реализовать ландшафтный подход к формированию основы пастбищного картирования.

В целом разработка и ввод в действие новых средств дистанционных измерений выдвигает проблему обоснованного выбора стратегии осуществления комплекса мероприятий, направленных на сбор и обработку синхронно получаемой наземной информации, необходимой для последующей автоматизированной интерпретации данных дистанционного зондирования.

В подзоне средних пустынь осуществлен комплекс исследований с использованием новых технологий, а именно методов дистанционного зондирования. Анализ работы показал, что применение дистанционного зондирования в рамках классических геоботанических и лесотаксационных подходов позволил решить многие задачи более оперативно и качественно

Достоинством таких методов является:

- создание карт, которые, по сути, являются определенными моделями для решения различных задач (природоохранных, природопользования, современного состояния растительного покрова);

- использование методов дистанционного зондирования позволяет более точно и оперативно проводить дешифрирование аэрокосмических снимков - выделение контуров;

- при помощи методов дистанционного зондирования также оперативно можно оценить современное (актуальное) состояние растительности, определить трансформацию растительного покрова, ее степень и размеры;

- при помощи этих методов достаточно просто выявить биоразнообразие (фитоценотическое, ландшафтное, экосистемное).

Отработанная схема проведения экспериментальных работ позволяет осуществить сбор информации, необходимой для создания банка спектральных эталонов исследуемых объектов, определения оптимальных параметров выполнения лётно-съёмочных работ, перечня задач, решаемых в интересах органов сельскохозяйственного управления.

Программа выполнения лётно-съёмочных работ в заданном регионе должна включать на предварительном этапе постановку экспериментов и организацию наземных работ по нахождению регрессионных взаимосвязей данных продуктивности и оптических параметров системы почва-растительный покров.

Особенностью данной работы является то, что в основу всех разработок положен принцип трехуровневого изучения объекта: космическая, спутниковая съемка; подспутниковые самолетные наблюдения; наземные наблюдения на тестовых участках. Различный уровень генерализации, присущий каждой из трех ступеней, позволяет с максимальной степенью достоверности дешифрировать данные аэрокосмической информации, классифицировать объекты и происходящие процессы (Бедарева, 2005а; 2006а).

Выводы