Моделирование экологической ниши и определение участков благоприятных для восстановления Туранги (Populus pruinosa) по данным ДЗЗ

Тополь сизый Туранга (Populus pruinosa) занесен в Красный список исчезающих видов Международного союза охраны природы (МСОП) и Красную книгу Казахстана. Ареалы распространения вида находятся в поймах пустынных рек, в том числе Сырдарьи и Или. Сокращение туранговых редколесий связано с изменением гидрологического режима рек, сокращением уровня грунтовых вод, пожарами, неконтролируемыми вырубками и выпасом. Целью данного исследования является моделирование экологической ниши P. pruinosa с выбором подходящих мест обитания для экологического восстановления данного вида в Казахстане.
По литературным данным (Stikhareva T. et al, 2021; Веселова П.В. и др., 2021) и данным сайта Плантариум (https://www.plantarium.ru) выявлен 21 участок, где распространен этот вид. В ходе полевых исследований 2021 и 2022гг пойменных лесов рек Сырдарьи и Или, проведенных традиционными методами геоботанических обследований растительного покрова, были обнаружены еще 30 участков редколесий P. pruinosa (Dimeyeva L., 2023).
Обнаруженные в ходе полевых обследований и по литературным источникам точки встреч туранги легли в основу модели экологической ниши. Моделирование экологической ниши включает расчет всех переменных окружающей среды, которые значимы для вида, взятые в их оптимальных ареалах и определяющие пересечение всех благоприятных условий. Чтобы определить эти переменные к рассмотрению приняты: характеристики рельефа (выявленные с помощью SRТМ), почвенные карты и климатические (растровые наборы переменных окружающей среды WorldClim) условия, а также расстояния до водотоков и населенных пунктов (данные Sentinel-2) . Всего было использовано 102 переменных окружающей среды. Так, по данным WorldClim (Fick S.E., 2017; https://www.worldclim.org) в качестве переменных среды использованы: значения минимальной, средней и максимальной температур; солнечная радиация; скорость ветра; давление водяного пара; общее количество осадков; 19 «биоклиматических» переменных. "Биоклиматические" переменные были получены из ежемесячных значений температуры и осадков, и представляют собой годовые тенденции и экстремальные факторы окружающей среды (температуры самого холодного и самого теплого месяца; осадки самого влажного месяца). Данные использовались с пространственным разрешением 30 с (~1 км2). В результате выборки соответствия благоприятных переменных среды от 90% и выше определилась обширная территория.
Следующий этап потребовал включения факторов, позволяющих исследуемому виду не только произрастать на данной территории, но и определяющих возможность размножения (воспроизведения). Такими факторами стали влажность почвы и частота затоплений. В связи с этим, для каждой наземной точки распространения вида мы рассчитали расстояния до ближайшего водотока по данным со спутника высокого пространственного разрешения Sentinel-2 (https://scihub.copernicus.eu, https://earthexplorer.usgs.gov). С учетом возможных сезонных паводков расстояния до водотоков были рассчитаны на период с марта по сентябрь 2022 г. В результате был получен диапазон от 0 (у воды или в воде) до 17 км, тем самым определен размер буферной зоны вокруг водоема. Сопоставив все значимые факторы, была выявлена экологическая ниша P. pruinosa.
При определении наиболее благоприятных территорий для восстановления туранговых редколесий мы сочли необходимым перейти к более крупному масштабу. При выполнении расчетов исходя из карты экологической ниши вида мы использовали два лимитирующих фактора: наиболее благоприятное расстояние до водотоков и тип почвы. Таким образом, была определена территория экологического восстановления туранги и составлена карта.
Перевыпас, вырубка лесов и пожары привели к сокращению площадей тугайного леса, что прежде всего, является результатом близости к населенным пунктам. Всего под охраной государства находятся шесть туранговых редколесий вдоль реки Или. Однако, расчет расстояния редколесий до населенных пунктов показывает, что некоторые из них располагаются в пятикилометровой зоне к нескольким селам, что указывает на высокий риск исчезновения этих рощ. Таким образом, выявлены территории, где туранга находится под угрозой исчезновения. Эти места сосредоточенны вдоль реки Сырдарья и не имеют охранного статуса, но нуждаются в охране.