16 декабря состоялось заседание Объединенного ученого совета ОФИЦ УрО РАН. С представлением Важнейших научных результатов фундаментальных исследований Института степи Оренбургского федерального исследовательского центра Уральского отделения Российской академии наук в 2025 году выступил директор ИС УрО РАН Александр Александрович Чибилёв.
Важнейшие результаты исследований, полученные в 2025 году:
1. Разработаны методологические основы пирогеографических исследований, направленные на получение объективного представления о ведущих факторах активизации природных пожаров в степных регионах Северной Евразии и на сопредельных территориях.
Обоснована и апробирована методология исследований, направленных на идентификацию пространственного положения очагов пожаров, для определения причин возникновения возгораний, оценку уровня угроз для экологически значимых территорий и разработку мер по совершенствованию системы противопожарных мероприятий. Определена специфика использования вегетационного индекса NDVI в качестве показателя основных фитоценотических параметров степных фитоценозов на основе сопоставления с результатами мониторинговых исследований (укосов надземной фитомассы) и расчета цветных вегетационных индексов по стандартным RGB-аэрофотоснимкам (рис. 1).
Рисунок 1 – Совмещенные графики NDVI, гидротермического коэффициента Селянинова и запасов надземной фитомассы на площадках с сообществами Ceratocarpus arenarius – Potentilla bifurca (№ 6) и Stipa zalesskii — Festuca valesiaca — Stipa capillata (№ 7)
Зафиксирована высокая межгодовая вариативность в продуктивности степных сообществ как отклик на разнообразие гидротермических условий. Выявлена межрегиональная общность в многолетней динамике развития пожаров на основе результатов пирогеографических исследований по Урало-Алтайскому сектору степей Северной Евразии по данным MODIS.
2. Проведена производственная верификация цифровых методов для целей оптимизации землепользования в степных и лесостепных регионах России.
Выявлена неустойчивость экологического состояния ключевых территорий в условиях преобладания в структуре сельскохозяйственных угодий пахотных земель. Актуализирована необходимость приведения чрезмерной площади пашни к условно сбалансированному соотношению угодий. Обоснована целесообразность внедрения интеллектуальных агротехнологий для экологической оптимизации агроландшафтов, поддержания продовольственной безопасности и экспортного потенциала страны (рис. 2, I). В производственных условиях подтверждена приемлемость цифровых методов контроля фитометрических параметров полевых культур путем пространственного мониторинга вегетационных индексов (NDVI). Сформирована региональная база NDVI эталонных посевов и выявлена высокая эффективность приемов точного земледелия в их обеспечении. Экспериментальным путем установлено нивелирование внутрипольной пестроты урожайности и возрастание валовых сборов при дискретном внесении средств химизации (рис. 2, II).
Рисунок 2 – Плотность земледельческого освоения ключевых территорий (I) (А – Кумылженский район Волгоградской области, Б и В – Первомайский и Светлинский районы Оренбургской области, Г – Целинный район Курганской области). Пространственная вариативность развития биологической массы яровой пшеницы (II) при дискретном внесении в агротехнологиях с цифровым сопровождением (А) и при внесении всей нормы NP сплошным способом в один приём (Б) на чернозёмах южных.
Уменьшение химической нагрузки в климатически оптимизированных интеллектуальных агротехнологиях отнесено к числу значимых приемов, направленных на снижение эмиссии парниковых газов, а следовательно, и экологического прессинга в агроландшафтах.
3. Разработано обоснование экологической оптимизации ландшафтов и модернизации природно-заповедного фонда Донбасса, Новороссии и Нижнего Дона.
По итогам Степной экспедиции Института степи УрО РАН при поддержке РГО разработано обоснование модернизации региональных сетей объектов природно-заповедного фонда пяти регионов Нижнего Дона, Новороссии и Донбасса (рис. 3). Даны предложения по созданию ООПТ кластерного типа в Ростовской области и регионах Донбасса и Новороссии. Осуществлена презентация проекта в виде передвижной фотовыставки и лекций в университетах Луганска и Донецка.
Рисунок 3 – Природоохранительное районирование и основные объекты природного заповедного фонда Ростовской области
4. Установлены пространственно-временные закономерности и тенденции многолетней динамики речного стока в бассейне р. Урал.
Выявлены тенденции пространственно-временных изменений речного стока в бассейне р.Урал, обусловленные в первую очередь трансформациями сезонного стока. Сокращение доли весеннего половодья в объеме годового стока и повышение водности летне-осенней и зимней меженей создают определенные компенсационные условия, в результате чего многолетняя динамика речного стока остается достаточно стабильной.
Климатообусловленные изменения водности рек подтверждаются синфазностью колебаний стока большинства исследуемых рек. На основе сопоставления величин модульных коэффициентов за период 1938-2022 гг. выделено 5 фаз различной водности (рис. 4).
Рисунок 4 – Нормированные разностные интегральные кривые стока рек бассейна реки Урал
Установлено, что группировки лет низкой водности отличаются большей продолжительностью и могут прерываться годами высокой водности (как правило, 2-3 года), что обусловлено высокими объемами весеннего половодья (1957, 1964, 1970, 1981) или прохождением экстремального дождевого паводка в летний период (2013, 2020). Таким образом, отсутствие статистически значимых линейных трендов в рядах годового стока рек исследуемого бассейна не позволяет сделать вывод о том, что в многолетних колебаниях водности присутствуют однонаправленные тенденции. Главной причиной изменений годового стока рек является наличие в его колебаниях продолжительных многоводных и маловодных фаз, обусловленных естественной климатической изменчивостью.
5. Выполнена оценка эмиссии диоксида углерода в атмосферу в степных ландшафтах, проанализирована связь величины эмиссии с ландшафтно-климатическими и пространственно-временными факторами.
Выявлены особенности пространственного распределения эмиссии в степных экосистемах юго-востока Европейской части России (в пределах Оренбургской области). По результатам инструментальных полевых замеров, анализа спутниковых снимков и математической обработки данных установлено, что средняя величина эмиссии диоксида углерода на участках исследования в летний период составляет 0,078 гС/м² час (рис. 5).
Рисунок 5 – Картосхема пространственного распределения величины эмиссии диоксида углерода (гC/м² час) на территории исследования, где 1 – ключевые участки исследования
С помощью математического моделирования обнаружена выраженная зависимость величины эмиссии углерода от влажности воздуха, типа растительного покрова и географического положения участка. Показано наличие автокорреляции величины эмиссии для таких факторов, как дата замера, процент облачности, температура почвы, относительная влажность почвы, тип растительного покрова. Определено, что ареал более низких значений эмиссии соответствует зонам с количеством осадков от 400 мм/год, ареал высоких значений расположен в зоне с количеством осадков 300-350 мм/год. Высокие значения эмиссии зафиксированы также в понижениях рельефа с повышенным увлажнением и густым разнотравным растительным покровом.
Доказано, что объемы выбросов углерода в атмосферу в степных экосистемах сопоставимы с выбросами, зарегистрированными в лесах.
6. Выявлена устойчивость участков российско-казахстанской границы в пределах степной зоны России по результатам сегментации, основанной на природных и социальных факторах.
В рамках комплексного анализа устойчивости российско-казахстанской государственной границы в пределах степной зоны России на основе типологического подхода, учитывающего исторические, природные и этнические факторы, проведена сегментация границы, позволившая проследить взаимосвязь между комбинацией признаков и степенью устойчивости её участков (рис. 6).
Рисунок 6 – Сегментирование российско-казахстанской государственной границы в зависимости от ее устойчивости
В результате выявлено, что российско-казахстанская граница характеризуется неоднородной и в целом низкой устойчивостью. Устойчивые границы встречаются на участках по рекам Урал, Илек, Тобол и Уй, совпадающих с бывшими укрепленными линиями XVIII-XIX вв.
7. Выявлена ландшафтно-биотопическая дифференциация зимней авифауны национального парка «Бузулукский бор».
Сравнение зимней авифауны соснового леса и лиственного леса в Бузулукском бору (Оренбургская, Самарская области) показало, что эти два местообитания различаются между собой по обилию птиц, но имеют одинаковый набор видов. В лиственном лесу обилие в целом и количество видов были достоверно выше, чем в сосновом лесу, но при этом видовой состав соснового леса представлял собой лишь обедненный аналог лиственного леса (рис. 7).
Рисунок 7 – Результаты анализа видов-индикаторов птиц по индексу Indicator Value (Dufrene, Legendre, 1997) в лиственном лесу (LF) и сосновом лесу (PF) Бузулукского бора в зимнее время
На цветовой шкале показаны градации индекса от 0 до 100%. Фигуры в прямоугольнике – значимость индикатора достоверна (р < 0,05). Заметно, что в сосновом лесу отсутствуют не только достоверно значимые виды-индикаторы (большие эллипсы оранжевого и красного цветов), но и виды со значением выше 60% по данному индикатору (эллипсы желтого цвета). Напротив, в лиственном лесу отмечены три значимых вида-индикатора: белоспинный дятел (IndVal = 100,0%; р = 0,027), снегирь (IndVal = 97,5%; р = 0,027) и серая ворона (IndVal = 74,6%; р = 0,031), а также восемь видов со значением индикатора >60%: чиж, чечетка, лазоревка, поползень, желна, большая синица, сойка и пищуха.
Сосновый лес, несмотря на значительную представленность в составе лесообразующих пород Бузулукского бора (50,8%), в зимнее время не обладал уникальной авифауной, то есть видами-индикаторами, которые регулярно встречались только или преимущественно в сосновом лесу и не встречались в лиственном. Отсутствие зимних индикаторных видов птиц в сосняках Бузулукского бора объясняется исключительно его географическим положением и оторванностью от ареалов бореальной авифауны, пролегающих севернее. Данная особенность рассматривается как одна из специфических черт Бузулукского бора – обособленного лесного массива, вынесенного в степную зону, на крайний юго-восток Русской равнины.
Важнейшие результаты исследований, полученные в 2025 году, подкреплены публикациями в журналах «Белого списка» (58 статей). Стоит подчеркнуть, что в 2025 году журнал «Вопросы степеведения», учредителем которого является Оренбургский федеральный исследовательский центр, а издателем Институт степи, также вошел в «Белый список». Редакция работает над усилением уровня поступающих статей по 3-м направлениям (Науки о Земле; Общая Биология; Сельскохозяйственные науки), расширением географии авторов.
Также отметим, что по результатам 2025 года за успехи в работе и добросовестный труд Благодарностями Министерства науки и высшего образования Российской Федерации удостоены сотрудники Института степи УрО РАН:
За значительные заслуги и достижения в сфере научной деятельности, а также добросовестный труд присвоено звание «Почетный работник науки и высоких технологий Российской Федерации» Левыкину Сергею Вячеславовичу - профессору РАН, доктору географических наук, главному научному сотруднику отдела степеведения и природопользования.
Благодарностью Министерства обороны Российской Федерации удостоена Дубровская Светлана Александровна - кандидат географических наук, старший научный сотрудник отдела природно-техногенных геосистем.
За работу «Оценка динамики надземной фитомассы жизненных форм растений в степных фитоценозах после пожара для выявления последствия влияния пирогенного фактора на эталонные степные ландшафты (на примере заповедного участка Буртинской степи)» персональной стипендией Губернатора Оренбургской области для молодых учёных – кандидатов наук в 2025году отмечена Дусаева Гульнара Хусаиновна - кандидат биологических наук, научный сотрудник отдела ландшафтной экологии.