Оценка состояния биоресурсов в казахстанской части бассейна Иртыша в условиях трансграничного использования водных ресурсов и климатических изменений

Руководитель проекта: Крупа Елена Григорьевна

Срок реализации: 2023 – 2024 гг.

ИРН: BR 18574062

Актуальность:

Программа направлена на решение стратегически важных задач, связанных с сохранением и устойчивым использованием биологического разнообразия, охраной и использованием трансграничных водотоков.

Актуальность планируемых исследований обусловлена дефицитом и ежегодно возрастающим антропогенным прессом на водные ресурсы, деградацией наземных и водных экосистем, трансграничным положением реки Иртыш и остро стоящими проблемами деления водных ресурсов между сопредельными государствами в условиях происходящих климатических изменений.

При происходящей трансформации природных экосистем, изученность флоры и фауны бассейна реки Иртыш остаётся явно недостаточной, так как в основном исследования проводились еще в прошлом столетии.

Эффективность управления водными ресурсами, сохранение биоразнообразия и его устойчивое использование зависит от получения объективной информации о современном экологическом состоянии бассейна Иртыша, состоянии флоры и фауны, существующих и потенциальных угрозах, выявления основных источников загрязнения и тенденциях изменения природных экосистем.

Для решения поставленных задач и достижения цели программы планируется проведение комплексных исследований бассейна Иртыша по двум модельным участкам (Черный Иртыш и Павлодарское Прииртышье), включающих в себя такие направления как гидрология, гидрохимия, токсикология, ботаника, геоботаника, гидробиология, зоология, с охватом всех основных групп свободноживущих и паразитических животных.

Основным методологическим подходом в планируемых исследованиях является бассейновый принцип, впервые реализуемый в Казахстане. В этом подходе накопительная часть бассейна (река и ее притоки) рассматриваются в неразрывной связи с окружающей сухопутной территорией. Так как все загрязнения с поверхностным стоком и водами притоков попадают в основное русло, то экологическое состояние реки в интегральной форме отражает степень антропогенной нарушенности и уровень загрязнения всей водосборной территории. Исследования наземных экосистем, включая флору и фауну, позволят оценить вклад водосборных территорий в общий уровень трансформации речного бассейна.

Цель программы:

Оценить современное состояние наземных и водных экосистем казахстанской части бассейна р. Иртыш и разработать план действий по сохранению и устойчивому использованию биоразнообразия и минимизации ущерба, наносимого речным и наземным экосистемам в условиях изменения климата, трансграничного использования водных ресурсов и индустриального развития региона.

Задачи программы:

Провести анализ гидрологического режима бассейна реки Иртыш в условиях климатических изменений, трансграничного использования и прогноза сокращения речного стока;
Дать характеристику форм рельефа и почвенного покрова для классификации наземных экосистем в бассейне Иртыша;
Дать характеристику растительных сообществ, с выделением индикаторных, редких и исчезающих видов растений, микроводорослей для описания экосистем;
Определить концентрации загрязняющих веществ в различных компонентах речной экосистемы по выбранным модельным участкам бассейна Иртыша;
Оценить разнообразие и пространственное распределение фауны (коловратки, паукообразные, ракообразные, насекомые, моллюски, рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие), в том числе популяций охотничье-промысловых, хозяйственно ценных, редких и краснокнижных водных и наземных видов животных;
Изучить паразитов диких животных как потенциальных возбудителей паразитарных заболеваний человека и домашних животных, с учетом возможности трансграничного переноса зоонозных инфекций;
Провести комплексную оценку степени антропогенной трансформации экосистем на основе данных химического анализа и индикаторных биологических показателей;
Провести экологическое картирование абиотических и биологических данных и оценить распределение экологических нагрузок в бассейне Иртыша, выявить основные источники его загрязнения;
Определить основные угрозы экосистемам и биоразнообразию, сделать прогноз изменений в условиях различной водообеспеченности бассейна реки Иртыш;
Разработать план действий для минимизации ущерба, наносимого речным и наземным экосистемам в результате антропогенного воздействия и трансграничного использования водных ресурсов бассейна Иртыша в условиях климатических изменений.

Ожидаемые результаты:

Будет дана общая гидрологическая характеристика казахстанской части бассейна р. Иртыш, уровенного режима Иртыша по данным действующий гидрологических постов, подготовлен ретроспективный анализ данных по расходам воды с 1975 по 2019 гг., представлена информация по половодью Иртыша и его роли в поддержании пойменных экосистем, проведена оценка влияния природно-климатических факторов на гидрологический режим реки в пределах стокообразующей части водосбора, дана оценка влияния антропогенных факторов на изменение речного стока, проведен анализ многолетних изменений гидрологического режима, описаны основные тенденции и дан прогноз дальнейших изменений речного стока р. Иртыш на перспективу до 2050 года;
Будет дана общая геоморфологическая характеристика с описанием морфогенетических и морфологических типов рельефов, представлена характеристика современных рельефообразующий процессов для двух модельных участков – «Черный Иртыш» и «Павлодарское Прииртышье». Составлены карты: геоморфологическая, современных рельефообразующих процессов, ландшафтная.
Будет представлен обзор структуры почвенного покрова казахстанской части бассейна р. Иртыш. Дана характеристика морфологических и физико-химических свойств почв, проведен анализ закономерностей формирования почв на проектной территории; составлены почвенные карты двух модельных участков казахстанской части бассейна р. Иртыш;
Будет подготовлен обзор по степени флористической и геоботанической изученности бассейна реки Иртыш; дана оценка индикаторной роли ключевых видов высших растений для описания экологического состояния наземных экосистем. На основе полевых исследований будет дана характеристика растительных сообществ, с выделением фоновых, индикаторных, редких и исчезающих видов растений для описания экосистем (аннотированные списки индикаторных, редких и исчезающих видов растений проектной территории; геоботаническое описание пойменных профилей с установлением видового состава, обилия, фенофазы, высоты и жизненности видов растений; оценка состояния и степени нарушенности, урожайности надземной массы травостоев модельных участков для последующего картографирования и подготовки карт сезонной динамики, урожайности и деградации почвенно-растительного покрова);
На основе результатов исследований 2023 г. будут определены гидрохимические показатели, содержание соединений азота, фосфора, легко окисляющихся органических веществ в воде для характеристики солевого состава и уровня органического загрязнения бассейна Иртыша. Будут определены концентрации тяжелых металлов в различных компонентах водных и наземных экосистем (вода, перья птиц, водные растения, фекалии индикаторных видов млекопитающих) по модельным участкам бассейна; дана общая характеристика уровня токсического загрязнения модельных участков бассейна; дана оценка фонового содержания тяжелых металлов в воде для выявления роли природных факторов в общем уровне токсического загрязнения бассейна Иртыша;
Будет изучено разнообразие и пространственное распределение коловраток, паукообразных, ракообразных, насекомых, моллюсков, рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, включая популяции охотничье-промысловых, хозяйственно ценных, редких и краснокнижных водных и наземных видов животных. Будут выделены индикаторные виды и выбраны индикаторные показатели для оценки экологического состояния наземных и водных экосистем бассейна Иртыша;
Будут изучены паразиты диких животных как потенциальные возбудители паразитарных заболеваний человека и домашних животных, с учетом возможности трансграничного переноса зоонозных инфекций;
В 2024 г. на основе анализа полученных результатов будет дана комплексная оценка степени антропогенной трансформации наземных и водных экосистем на основе данных химического анализа и индикаторных биологических показателей;
Будет проведено экологическое картирование абиотических и биологических данных, дана оценка распределения экологических нагрузок в бассейне Иртыша, выявлены основные источники его загрязнения; выявлена роль природных и антропогенных факторов в общем уровне антропогенного загрязнения бассейна; разработаны карты экосистем; на основе картирования данных показана сезонная и многолетняя динамика естественного растительного покрова и выявлены очаги деградации почвенно-растительного покрова;
Будут определены основные угрозы, влияющие на природные экосистемы и разнообразие флоры и фауны модельных участков; дан прогноз изменений биоразнообразия в условиях различной водообеспеченности бассейна реки Иртыш;
Будет предложен план действий для минимизации ущерба, наносимого речным и наземным экосистемам в результате антропогенного воздействия и трансграничного использования водных ресурсов бассейна Иртыша в условиях климатических изменений.

За весь период реализации программы будет опубликовано не менее 5 статей и/или обзоров в рецензируемых научных изданиях по научному направлению программы, входящих в 1, 2 и/или 3 квартиль из базы данных Web of Science и/или имеющих процентиль в базе данных Scopus не менее 50; не менее 5 статей в журналах, рекомендованных ККСОН; создан атлас экологических нагрузок; получены два охранных документа в казахстанском патентном бюро (полезная модель); издано учебно-методическое пособие.

Проектная территория

Научный руководитель программы: Крупа Елена Григорьевна – доктор биологических наук, заведующая лабораторией гидробиологии и экотоксикологии https://orcid.org/0000-0001-9401-0258 Индекс Хирша: 9

Ответственный исполнитель программы: Шахворостова Лариса Михайловна – научный сотрудник лаборатории гидробиологии и экотоксикологии https://orcid.org/0009-0003-7106-5741 Индекс Хирша: 1

Участники программы:

В проекте участвуют более 60 специалистов из нескольких научных организаций: РГП «Институт зоологии» КН МНВО РК; РГП «Алтайский ботанический сад» КН МОН РК; НАО «Торайгыров университет»; АО «Институт географии и водной безопасности»; ТОО «Казахский Научно-Исследовательский Институт Почвоведения и Агрохимии им. У.У.Успанова»; ТОО «Казахстанское Агентство Прикладной Экологии»; Institute of Evolution, University of Haifa (Israel).

Ответственные исполнители по разделам программы:

Кадырбеков Рустем Хасенович – доктор биологических наук, главный научный сотрудник лаборатории энтомологии https://orcid.org/0000-0003-0550-3697 Индекс Хирша: 3

Дуйсебаева Татьяна Николаевна – кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории орнитологии и герпетологии, профессор https://orcid.org/0000-0002-0127-3604 Индекс Хирша: 9

Нехаев Иван Олегович – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории арахнологии и других беспозвоночных https://orcid.org/0000-0002-9464-715X Индекс Хирша: 9

Малахов Дмитрий Викторович – заведующий отделом ГИС и ДЗЗ https://orcid.org/0000-0002-7844-6569 Индекс Хирша: 7

Нехаева Анна Александровна – кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории арахнологии и других беспозвоночных https://orcid.org/0000-0002-4972-2122 Индекс Хирша: 4

Джусупбекова Нургуль Мадалыевна – кандидат ветеринарных наук, заведующая лабораторией паразитологии https://orcid.org/0000-0001-6948-7812 Индекс Хирша: 2

Линник Александр Сергеевич – старший научный сотрудник лаборатории биоценологии https://orcid.org/0000-0003-4472-2307

Барбол Бекжан Ісенбайұлы – научный сотрудник лаборатории паразитологии https://orcid.org/0000-0002-4924-5020 Индекс Хирша: 3

Фролов Иван Геннадьевич – научный сотрудник лаборатории орнитологии и герпетологии https://orcid.org/0000-0002-7907-9166 Индекс Хирша: 1

Кантарбаев Санжар Сакенович – младший научный сотрудник лаборатории биоценологии https://orcid.org/0000-0003-4384-250X

Баринова София Степановна – кандидат биологических наук, ассоциированный профессор, заведующая лабораторией экологии и биоразнообразия водорослей Института эволюции (Университет Хайфа, Израиль) https://orcid.org/0000-0001-9915-2503 Индекс Хирша: 17 (альголог)

Чередниченко Александр Владимирович – доктор географических наук, профессор по специальности «Геоэкология» (климатолог)

Пачикин Константин Михайлович – кандидат биологических наук (почвовед)

Турсунова Айсулу Алашевна – кандидат географических наук, заведующая лабораторией водных ресурсов (гидролог)

Радуснова Ольга Владимировна – магистр географии (геоморфолог)

Смирнова Дина Александровна – заведующая гидробиологической лабораторией КАПЭ

Соисполнители программы:

1. НАО «Торайгыров университет» (г. Павлодар) (2023–2024 гг.)

Ответственный исполнитель – Камкин Виктор Александрович, кандидат биологических наук, ассоциированный профессор (доцент) https://orcid.org/0000-0002-2618-2194

2. РГП «Алтайский ботанический сад» КН МОН РК (г. Риддер) (2023 г.)

Ответственный исполнитель – Сумбембаев Айдар Айтказыевич, доктор PhD по геоботанике, генеральный директор Алтайского ботсада https://orcid.org/0000-0003-0682-9162