Волгоградские учёные из ФНЦ агроэкологии РАН ведут длительную работу по изучению естественных аридных пастбищ (земель в засушливых районах нашей страны).  В степных и полупустынных ландшафтах встает проблема трансформации природной среды и изменения отдельных компонентов наземных экосистем, что приводит к снижению поголовья скота и оскудению разнообразия местных растительных сообществ. Всесторонний анализ эколого-биологического состояния засушливых пастбищных угодий вызван необходимостью выявления степени нарушенности аридных экосистем с целью выработки единой концепции по сохранению и восстановлению их видового богатства, а также почвенного и гидрологического ресурса

 

Эволюция природы и исторические этапы ее хозяйственного освоения человеком стали индикаторами развития и существования аридных экосистем (т. е. подверженных засушливости в силу агроэкологических, климатических и почвенных условий). Тем не менее природные пастбищные угодья здесь играют одну из главных ролей в сельском хозяйстве, а в целом, в экономике региона (например, в Прикаспии, Калмыкии, в Астраханской и Волгоградской областях, на Ставрополье и Кавказе). Порой избыточная эксплуатация таких территорий, пожары, дефляция, изменение состояния травостоев приводят к различным стадиям пастбищной деградации. Современные технологии картографирования, ландшафтной агролесомелиорации и методы дистанционного зондирования земли помогают точно и детально оценить уровень запущенности, диапазон и динамику разрушающих процессов в аридных экосистемах, чтобы впоследствии принять меры по повышению плодородия и их охране.

Специалисты ФНЦ агроэкологии РАН (г. Волгоград), сочетая   материалы полевых сборов со спутниковыми данными, проводят разноплановые исследования по изучению естественных пастбищных земель (включая, изменения обводненности территории, гидрологический режим рек, пожарный режим территорий, динамику площади опустынивания, пыльных бурь, переформирование береговой линии), чтобы определить состояние и степень их деградации.  

Шинкаренко Станислав Сергеевич – кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории геоинформационного моделирования и картографирования агролесоландшафтов ФНЦ агроэкологии РАН (г. Волгоград), научный сотрудник Института космических исследований РАН (ИКИ РАН) (г. Москва) – рассказал о проблеме деградированных пастбищ и как проходит мониторинг процессов опустынивания  пастбищных земель,  в частности,  какие по спутниковым данным и полевым наблюдениям выявлены закономерности пожарного режима аридных ландшафтов, какова оценка нарушений наземных экосистем при изменении обводненности территории, каково губительное действие пыльных бурь на пахотные земли, а также сообщил о своем увлечении фотографией, которое родилось из занятия наукой,  и по достоинству оценено профессиональным жюри  издания "National Geographic Россия".

На фото Шинкаренко Станислав Сергеевич – кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории геоинформационного моделирования и картографирования агролесоландшафтов ФНЦ агроэкологии РАН (г. Волгоград), научный сотрудник Института космических исследований РАН (ИКИ РАН) (г. Москва)

На фото Шинкаренко Станислав Сергеевич – кандидат сельскохозяйственных наук, научный сотрудник лаборатории геоинформационного моделирования и картографирования агролесоландшафтов ФНЦ агроэкологии РАН (г. Волгоград), научный сотрудник Института космических исследований РАН (ИКИ РАН) (г. Москва)

Автор фото В. Н. Мосейкин

«Пастбищные ландшафты степей, полупустынь и пустынь формировались под влиянием огромных стад крупных диких копытных животных, каждый вид которых воздействовал по-своему на растительный и почвенный покров. Разные виды копытных предпочитали различную растительность, стравливали её на разной высоте и постоянно кочевали. Численность стад диких животных регулировалась емкостью пастбищ и хищниками. Тысячелетиями соблюдался баланс между продуктивностью пастбищ и численностью копытных.  С приходом человека дикие копытные степей и пустынь были практически уничтожены, только малая часть миллионных стад сайгаков выжила на Черных землях и в Волго-Уральском междуречье, основная часть популяции этой антилопы сосредоточена в Казахстане. Степи были распаханы, а малопродуктивные полупустынные и пустынные ландшафты использовались как пастбища. В России аридные пастбища сосредоточены в основном в Прикаспии, предгорьях Кавказа, Южной Сибири и Забайкалье. Мы занимаемся изучением пастбищных ландшафтов Прикаспия, куда относятся север Дагестана, Чечни и северо-восток Ставропольского края (Кизлярские пастбища), Калмыкия и правобережная часть Астраханской области (Черные земли), Волго-Уральское междуречье – Заволжье Волгоградской и Астраханской областей, Западный Казахстан.

Теперь, где паслись стада диких копытных, появились многочисленные стада домашнего скота. При этом, до советского периода местное население кочевало и использовало систему пастбищеоборотов, когда отдельные участки использовались в разные сезоны года. В середине ХХ века был принят ряд постановлений, которые закрепляли земли за колхозами, соответственно все поголовье было «привязано» к определенным участкам, где выпасалось круглый год (например, Постановление от 28 мая 1954 года № 1023 «О закреплении за колхозами зимних пастбищ госфонда Черные земли и Кизлярских пастбищ»), Станислав Шинкаренко подробно разъяснил, каковы сегодня актуальные проблемы изучения экологического состояния и потери продуктивности аридных пастбищных экосистем, Стоит отметить, что аридные пастбища Прикаспия представляют собой относительно молодую морскую равнину, вышедшую на поверхность после Хвалынской трансгрессии Каспия всего 10-12 тыс. лет назад. Поэтому почвы здесь молодые и слабо сформированные, на значительной площади почвообразующими породами являются пески. В условиях жаркого засушливого климата сочетание неблагоприятных факторов приводит к активизации процессов дефляции и эолового переноса песка, что ведет к опустыниванию. Отмечается несколько вспышек антропогенного опустынивания в Прикаспии: в бронзовом веке, в период Золотой орды, в начале XIX в. и наиболее сильное – в современное время.

Таким образом, закрепление поголовья скота (главным образом, овец) на конкретных территориях в 1954 году привело к росту пастбищных нагрузок, сроки и нормы выпаса не соблюдались. К тому же в конце 1950-х – начале 1960-х были распаханы полторы сотни тысяч гектаров пастбищ для посевов зерновых и бобовых культур без каких-либо противоэрозионных мероприятий. В результате в начале 80-х годов прошлого века только на Черных землях и Кизлярских пастбищах площадь открытых и движущихся песков превысила 6 тыс. км2. В регионе было объявлено экологическое бедствие: песком заносились поселки, дороги и оросительные каналы, скот гиб от недостатка пищи. Только принятие «Генеральной схемы по борьбе с опустыниванием Черных земель и Кизлярских пастбищ» в 1986 году позволило нормализовать ситуацию. В 2020 году из-за неблагоприятных условий и перевыпаса возникла угроза очередной вспышки антропогенного опустынивания на Черных землях и Кизлярских пастбищах. Осенью прошлого года в течение недели в этом регионе наблюдались пыльные бури, в результате которых площадь лишенных растительного покрова земель превысила 10 тыс. км2».

В конце прошлого столетия в нашей стране стал действовать крупнейший природоохранный проект Генеральная схема, включающий в себя комплекс различных мероприятий по прекращению процессов опустынивания, улучшению хозяйственного состояния пастбищ, повышению их плодородия и охраны земель.  Теперь есть возможность сопоставить собранные результаты прошлых лет с современными сведениями, полученными с использованием космических снимков Landsat.

По словам волгоградского ученого, «реализация схемы предполагала вывод скота с деградированных пастбищ, огораживание пастбищ, работы по улучшению состояния пастбищ, в том числе их обводнение, создание лесомелиоративных станций и закрепление песков фитомелиоративными методами. Основные работы были направлены на создание мелиоративных и мелиоративно-кормовых насаждений кустарников и многолетних трав. Для этих целей ВНИАЛМИ (Всероссийский научно-исследовательский институт агролесомелиорации, с 2016 года ФНЦ агроэкологии РАН) была разработана уникальная технология закрепления открытых песков по типу многоярусных лесопастбищ. Технология подразумевает классификацию пастбищ по их состоянию и условиям, и исходя из условий подбираются виды растительности для создания древесно-кустарниковых насаждений и формирования высокопродуктивного кустарниково-травянистого покрова. Работы были проведены на площади более 7 тыс. км2, в том числе закреплено более 4 тыс. км2 открытых песков.

Важную роль в реализации Генеральной схемы и мониторинге восстановления растительности играли методы картографирования с использованием данных дистанционного зондирования, развиваемые во ВНИАЛМИ академиками К.Н. Куликом и А.С. Рулевым. Уже тогда активно применяли материалы аэрофотосъемки и космосъемки с пилотируемых орбитальных станций. В настоящее время доступны архивные материалы с зарубежных спутников с середины 70-х годов, благодаря которым мы на современном этапе развития технологий картографирования можем проследить динамику опустынивания».

Как уточняет Станислав Шинкаренко, «этот процесс состоит из непрерывного образования новых и зарастания массивов открытых песков, а также увеличения или уменьшения площади существующих очагов опустынивания. Многолетний архив спутниковых данных позволяет проследить динамику любого песчаного массива, определить тенденции деградации или восстановления пастбищ, сопоставить их с природными и антропогенными факторами и выявить закономерности. К примеру, на Черных землях зарастанию открытых песков способствовала не только реализация мероприятий, предусмотренных Генеральной схемой, но и снижение поголовья овец, вызванное ухудшением социально-экономических условий 90-х годов, а также благоприятная погодная флуктуация, приведшая к росту увлажнения. Рост продуктивности пастбищ при недостаточном выпасе привел к накоплению сухой растительности, что привело к катастрофическим по площадям ландшафтным пожарам, которые существенно изменили видовой состав растительности. После 2010 года вновь начался рост площадей опустынивания, вызванный ростом пастбищных нагрузок на фоне уменьшения осадков в весенний период».

Насаждения джузгуна безлистного, созданные при реализации Генеральной схемы (респ. Калмыкия, окрестности пос. Смушковое, 30 мая 2018 г.).

Насаждения джузгуна безлистного, созданные при реализации Генеральной схемы (респ. Калмыкия, окрестности пос. Смушковое, 30 мая 2018 г.).

Автор фото Станислав Шинкаренко

Важно отметить, что для решения исследовательских задач мониторинга наземных экосистем в своей работе российские специалисты применяют различные спутниковые данные, в основном американские и европейские (все материалы находятся в свободном доступе).  Это спутники миссий Landsat, Sentinel 2, а также данные радиометра MODIS на спутниках Terra и Aqua.

Изображения региона исследований, полученные спутниковой системой MODIS (21.09.2020 г. слева и 14.10.2020 г. справа).

Изображения региона исследований, полученные спутниковой системой MODIS (21.09.2020 г. слева и 14.10.2020 г. справа).

Ученые ФНЦ агроэкологии РАН (г. Волгоград) для дешифрирования космических снимков используют спектрозональные данные, которые представляют собой коэффициенты спектральной яркости в определенных диапазонах спектра видимой области, а также инфракрасного диапазона. Как пояснил Станислав Шинкаренко, «каждый тип земного покрова имеет свой «спектральный образ». К примеру, для анализа растительности используются различные вегетационные индексы, самый распространённый – NDVI рассчитывается на основе отражения в красном и ближнем инфракрасном диапазонах спектра. Интерпретируя значения индексов, мы можем анализировать растительность. Открытые почвы характеризуются минимальными значениями NDVI, поэтому мы можем достаточно точно выделять песчаные массивы на основе автоматизированных алгоритмов обработки спутниковых данных. Наличие ретроспективных данных позволяет нам проводить изучение динамики различных процессов с помощью топологических операций с картографическими слоями в геоинформационных системах. Например, мы можем определить новые, существующие и заросшие пески, выполнив пересечение или вычитание контуров на разные годы. Обязательным этапом для дешифрирования спутниковых данных является полевое эталонирование – сбор данных в экспедициях. Мы выполняем в поле ландшафтно-экологические исследования, которые включают геодезическое обоснование пробных площадей, комплексные геоботанические и почвенные исследования, а также сбор эталонов спектральной отражательной способности различных растительных сообществ и почв. В дальнейшем это существенно повышает точность интерпретации спутниковых изображений».

Изменения площади открытых песков и дефлированных территорий в 2020 г. по данным MODIS.

Изменения площади открытых песков и дефлированных территорий в 2020 г. по данным MODIS.

Сотрудничество с Институтом космических исследований РАН (ИКИ РАН) (г. Москва) дает Станиславу Шинкаренко дополнительную возможность воспользоваться базой огромного архива спутниковых данных, а также уникальных информационных продуктов, созданных в Институте, и центром коллективного пользования «ИКИ-Мониторинг», развиваемого отделом технологий спутникового мониторинга ИКИ РАН.  Проект по гранту РФФИ в конкурсе «Перспектива» (для молодых ученых, недавно получивших ученую степень и определившихся с новым местом работы в другом регионе), победителем которого в конце 2019 года стал волгоградский исследователь, позволяет развивать тему «Пространственно-временные закономерности динамики состояния аридных пастбищных ландшафтов на основе анализа спектрально-отражательных свойств» с заведующим лабораторией спутникового мониторинга наземных экосистем ИКИ РАН д.т.н. С.А. Барталевым.  

Многолетнее изучение аридных систем ведется учеными ФНЦ агроэкологии РАН (г. Волгоград) в разных направлениях. Например, исследователи проводят оценку нарушений наземных экосистем при изменении обводненности территории в регионе Приаралья и сопредельных территорий Средней Азии, а также для экосистем Нижней Волги, Среднего Дона.

Станислав Шинкаренко с 2014 года принимает участие в совместных с Институтом водных проблем экспедициях на Нижнюю Волгу (зав. лаб. динамики наземных экосистемах под влиянием водного фактора д.г.н. Жанна Вадимовна Кузьмина). Как указал молодой ученый, «в работе используется авторская методика Ж.В. Кузьминой. Она состоит из двух основных этапов – камеральная обработка материалов гидрометеорологических наблюдений и полевые исследования степени трансформации экосистем по биологическим показателям. При этом для получения объективных результатов необходимо проведение многолетних исследований.

На первом этапе выявляются тенденции климатических и гидрологических изменений. Например, выявление многолетних трендов температуры, осадков, расходов и уровней воды в реках. Также на этот этап мы добавили дешифрирование спутниковых изображений – выделение водного зеркала в период половодья, чтобы определить какие участки заливались, как часто и с какой продолжительностью. Это позволяет в некоторой мере сократить продолжительность полевых исследований. Исходя из анализа материалов первого этапа, выбираются полигоны для полевых ландшафтно-экологических исследований с учетом выявленных закономерностей гидрологических и метеорологических изменений.

На полевом этапе оцениваются изменения растительного и почвенного покрова: структурная организация растительных сообществ, наличие видов-индикаторов, их количественное и качественное проявление, общее видовое разнообразие, кормовая ценность, флуктуационная изменчивость растительности. Каждому параметру присваивается вес и степень нарушенности, после чего вычисляется интегральная оценка степени трансформации экосистем в результате гидрологических изменений. Эта методика достаточно универсальна, кроме Нижней Волги она применялась также на Дону, Сырдарье и Амударье, Верхней Волге и других реках».

Оценивая гидрологические изменения (гидрологический режим рек), основываясь на данных Нижней Волги и Среднего Дона, специалисты выявляют тенденции в современной динамике экосистем, включая изменения климатического характера и антропогенный фактор.

По мнению ученого, в этом случае главной причиной становится «сокращение уровня и продолжительности половодья. Это характерно для всех исследованных нами рек. Это сопряжено как с климатическими изменениями, так и с антропогенной деятельностью. Большая часть крупных рек зарегулирована плотинами, в результате сток управляется человеком в зависимости от нужд энергетики, судоходства, рыбного и сельского хозяйства, водоснабжения и других отраслей. При этом потребности могут быть совершенно противоположными: для удовлетворения спроса на электроэнергию требуются повышенные сбросы воды в холодное полугодие, а для обводнения нерестилищ требуется продолжительное весеннее половодье. Возникает конфликт. Кроме того, из-за климатических изменений происходит внутригодовое перераспределение речного стока. Частые зимние оттепели, приводят к тому, что часть талой воды стекает в реки уже зимой. Кроме того, если почва промёрзнет на недостаточную глубину, то талая вода и вовсе может полностью впитаться в грунт, и в реку не попадет ничего. В условиях неопределенности прогнозов по приточности талых вод очень часто допускаются ошибки в режиме работы гидротехнических сооружений. На Дону период маловодья наблюдается уже не одно десятилетие, Цимлянское водохранилище было наполнено до нормального подпорного уровня всего несколько лет. В засушливой зоне снижение частоты и длительности половодий приводит к деградации пойменных экосистем: засолению почв и грунтовых вод, усыханию пойменных лесов и замещению ценной луговой растительности сорными и зональными видами».

Одной из актуальных проблем остается размыв речных берегов, который наносит вред близ расположенным населённым пунктам и строительным сооружениям, в связи с чем требуется прогнозирование темпов размыва берегов и угрозы объектам инфраструктуры. Волгоградские ученые провели мониторинг переформирования береговой линии на примере острова Сарпинского – одного из крупнейших речных островов Европы.  

«В 2006 году этот практически незатронутый деятельностью человека кусочек волжской поймы вошел в состав Волгограда. На острове проживает около тысячи человек, а также расположено около пяти тысяч садоводческих участков. Это своего рода оазис для отдыха горожан. Изначальной целью нашего исследования было определение тенденций динамики состояния экосистем острова, самыми ценными из которых являются дубравы. Остров имеет площадь немного больше 100 км2, расположен близко к городу и отлично подходит в качестве полигона для отработки методик, которые потом могут быть использованы во всей Волго-Ахтубинской пойме. Исследование ландшафтов волжских островов было поддержано грантом РФФИ и Администрации Волгоградской области в 2018 году.

Мы провели работу по анализу площадей заливания в половодья и площадей озер на острове в летнюю межень с 1975 по 2016 гг. На этом этапе мы еще не думали об исследовании процессов переформирования берегов острова. Дело в том, что русловые процессы на Нижней Волге достаточно хорошо изучены учеными МГУ и Института географии РАН. Однако, когда нам в руки попал выпущенный ими Атлас русловых деформаций Нижней Волги, выяснилось, что переформирование восточного берега острова (где эта проблема стоит наиболее остро, т.к. тут размещена большая часть дачных поселков) в издании никак не отражено. У нас уже были электронные карты водного зеркала, и все что оставалось сделать – это вычесть слой-маску водных объектов, тогда мы получили контуры береговой линии на разные годы. За сорокалетний период общая площадь острова уменьшилась на 2,8 км2, при этом было размыто 20,9 км2 берегов, и намыто 18,1 км2 песчаных кос. Наибольшие темпы отступания береговой линии на отдельных участках составляют около 10 метров в год. По нашему прогнозу при текущем гидрологическом режиме эта тенденция сохранится, и риск обрушения берега под дачными участками очень высок», – прокомментировал Станислав Шинкаренко.

Спутниковые изображения оптического диапазона (01.10.2020 г. вверху слева и 09.10.2020 г., внизу слева), разница 11 и 12 мкм каналов (вверху справа) MODIS Aqua, а также оценка пыльной бури AIRS dust score от 30.09.2020 г.

Спутниковые изображения оптического диапазона (01.10.2020 г. вверху слева и 09.10.2020 г., внизу слева), разница 11 и 12 мкм каналов (вверху справа) MODIS Aqua, а также оценка пыльной бури AIRS dust score от 30.09.2020 г.

В поле исследований волгоградских экологов также лежит природа пыльных бурь и динамика пылевого шлейфа аридных зон, в особенности, изучение потенциала продуктивности таких территорий.

 «Пыльные бури – экстремальное проявление дефляции (разрушение почвы и перенос ее частиц ветром). Дефляция связана с климатическими (засушливость климата, активный ветровой режим с периодическим усилением скорости) и физико-географическими (крупные массивы песчаных земель и т.п.) особенностями аридной зоны. На юге Европейской России примерно каждые 20-30 лет случаются катастрофические пыльные бури (1892, 1928, 1960, 1969, 1972, 1984, 2015 и 2020 гг.). Например, в 1972 году только в Волгоградской области из-за весенних пыльных бурь погибло 150 тыс. га посевов, а в 2015 году потери почв после пыльной бури достигали 50 т/га. Как правило, наиболее сильно от пыльных бурь страдали пахотные земли. В середине прошлого века была создана система ветроломных защитных лесных полос, которые существенно снизили скорость ветра. В результате под защитой насаждений интенсивность и частота пыльных бурь уменьшились, – Станислав Шинкаренко объяснил, чем грозят пыльные бури и охарактеризовал нынешнее состояние пастбищ, – 

В 2020 году на юге европейской части нашей страны сложилась неблагоприятная ситуация: атмосферная и почвенная засуха, чрезмерные пастбищные нагрузки и нашествие саранчи в отдельных районах. В результате к осени практически не осталось естественной растительности на пастбищах, а площадь открытых песков увеличилась практически вдвое. В связи с этим сильные и устойчивые ветры восточного и юго-восточного направлений в период с 26 сентября по 2 октября и с 9 по 11 октября, достигавшие скорости более 20 м/с, привели к образованию пыльных бурь, интенсификации эоловых процессов и переносу песчано-пылевых масс. Пыльные и песчаные бури в эти дни наблюдались в Республиках Калмыкия и Дагестан, Ставропольском крае и Ростовской области, а также на крайнем востоке Украины.

Современный массив открытых песков в Калмыкии, поселок Привольный (июнь, 2020 г.)

Современный массив открытых песков в Калмыкии, поселок Привольный (июнь, 2020 г.)

Автор фото Станислав Шинкаренко

Обычно пыльные бури происходят весной, когда из-за плотной облачности спутниковый мониторинг затруднен (как было в 2015 г.). В 2020 году нам повезло: облачность составляла 20-40%, но нам удалось достаточно точно идентифицировать песчано-пылевое облако. Пыльные бури наблюдались с 26-го сентября по 2 октября и с 9 по 11 октября. Наибольшая протяженность шлейфа превысила 700 км, а площадь была больше 11 млн га. Сопоставление карт площадей открытых песков и дефлированных территорий, лишенных растительности, непосредственно до и после пыльных бурь позволило констатировать прирост опустынивания в 400 тыс. га. Это огромное число, сопоставимое с площадью опустынивания середины 80-х годов прошлого века, когда была принята Генеральная схема».

Схема изменения покрытой пыльной бурей области 26 сентября – 1 октября 2020 г.

Схема изменения покрытой пыльной бурей области 26 сентября – 1 октября 2020 г.

Исследование пожарного режима аридных ландшафтов помогает понять главную причину пирогенного фактора (природные условия, нерациональное природопользование, изменения климата) и наносимый региону урон.
В ФНЦ агроэкологии РАН в 2019-2020 гг. был реализован грант Президента под руководством Станислава Шинкаренко по теме «Закономерности пирогенных изменений в аридных ландшафтах на основе анализа спектрально-отражательных характеристик», целью которого стало изучение пространственно-временных закономерностей распространения степных пожаров и пирогенных сукцессий на юго-востоке Европейской части России.

Как подчеркнул ученый, «неотъемлемой частью работ являлось определение изменений на свежих и зарастающих гарях коэффициентов спектральной яркости, альбедо, температуры поверхности и других параметров, определяемых по спектрозональным данным дистанционного зондирования. По условиям конкурса в качестве исполнителя могут выступать 2-3 очных студента или аспиранта. Поскольку я преподаю несколько дисциплин и руковожу научно-исследовательской работой студентов на кафедре географии и картографии Волгоградского государственного университета, то и исполнители были из числа магистрантов этой кафедры. Также для участия в экспедициях и для первичной обработки спутниковых данных мы привлекли 10 студентов. Таким образом, возможность работы по гранту стала первым реальным применением знаний студентов, позволила получить вознаграждение за труд, а также подготовить качественные выпускные проекты. В ходе работ мы проводили экспедиции, где с помощью портативного спектрорадиометра определяли спектрально-отражательные характеристики разновременных гарей. Соответственно, на первом этапе нам нужно было выделить эти гари по спутниковым снимкам. Мы провели эту работу и получили уникальные результаты. Использованный нами ручной экспертный подход очень трудоемок и субъективен. Но благодаря полевому эталонированию и использованию комплекса всех доступных данных о выгоревших площадях и различных комбинаций спектральных каналов спутниковых изображений нам удалось достичь высокой точности. Теперь полученные нами данные могут служить эталонами для дальнейшего развития автоматизированных методов идентификации выгоревших площадей в аридных ландшафтах и развития соответствующей системы мониторинга».

В ходе проекта экспертами были изучены малолесные ландшафты. Станислав Шинкаренко раскрыл специфику проведенной работы и дал детальное пояснение о состоянии степных территорий, подверженных пожарам:

«В Волгоградской области площадь всех лесов не превышает 4,5% территории. Подавляющее большинство исследований пожарных режимов относятся к лесам, а это совсем другие процессы распространения пожаров и послепожарной динамики. Поэтому при работе с нелесными ландшафтами мы столкнулись с рядом методологических проблем. Даже терминология, разработанная для лесных пожаров, не может применяться в полной мере для степей и пустынь.

Была проделана колоссальная работа по дешифрированию выгоревших площадей на территории Калмыкии, Астраханской и Волгоградской областей, Западного Казахстана. Всего мы выделили более 80 тыс. гарей за 2000-2020 годы. Это позволило выявить пространственно-временные закономерности пожарного режима аридных ландшафтов, определить повторяемость пожаров, длительность пирогенных изменений растительности. По спутниковым данным и полевым наблюдениям мы установили, что после однократного пожара травянистый растительный покров в суглинистой полупустыне восстанавливается за 2-3 года, а в песчаных пустынях – за 9-11 лет. При этом часто случаются повторные пожары через несколько лет. К примеру, в Заволжье Волгоградской области и в дельте Волги есть участки, горевшие более 14 раз за двадцать лет. А в 2006 году на территории Астраханской, Волгоградской областей и в Калмыкии выгорело более 1,8 млн га пастбищ. Всего же пройдено огнем не менее четверти площади этих субъектов.

Для возникновения и развития пожара важно три фактора: источник возгорания, условия для горения и наличие горючего материала. В лесах, к примеру, с наличием горючего материала проблем нет, нужно чтобы сложились условия и появился источник огня. Чего нельзя сказать о травянистых экосистемах, в засушливой зоне летом ситуация практически всегда пожароопасная, но не всегда достаточно горючего материала. Здесь при существенных пастбищных нагрузках попросту не будет накоплено нужное для распространения пожара количество сухой травы. При отсутствии выпаса, наоборот, высохшая трава будет накапливаться, пока наконец, не начнется пожар от брошенного кем-то окурка, искры из глушителя трактора или любого другого источника. Доля естественных причин возникновения пожаров ничтожно мала, в основном пожары случаются из-за неосторожного обращения с огнем, умышленных поджогов, сельскохозяйственных палов и др. При этом, после 2010 года наблюдается очень сильное сокращение выгоревших площадей, сильнее всего это заметно на обрабатываемых землях. Видимо, стали значительно меньше жечь стерню на полях. Рост поголовья овец привел к снижению количество площадей и пожаров на пастбищах. Только количество тростниковых пожаров в поймах рек не снижается».

В настоящее время специалисты ФНЦ агроэкологии РАН выполняют проект (с 2020-2021гг.) при поддержке РФФИ и Администрации Волгоградской области, целью которого является определение роли запечатанных поверхностей в формировании эффекта городского острова тепла (ГОТ).

«Под экранированием (запечатанностью) почв понимают процесс удаления верхних почвенных горизонтов и перекрытие различными твердыми непроницаемыми материалами, например, асфальтовым или бетонным покрытием, зданиями и сооружениями. Температура земной поверхности сильно зависит от типа земного покрова. Цель нашего исследования состоит в определении влияния запечатанных площадей и озеленения на температуру поверхности города. В России исследования эффекта городского острова тепла проводились для Москвы, Норильска, Санкт-Петербурга, Краснодара и некоторых других городов. Но в засушливой зоне, где расположен Волгоград, исследований эффекта ГОТ практически нет. Мы же решили не просто проанализировать пространственные особенности ГОТ, но и показать влияние земного покрова на этот эффект. Мы проанализировали максимальные температуры поверхности и их связь с долей площади экранированных поверхностей, озеленения, пустырей и водных объектов.

В дневное время температура поверхности существенно выше на пустырях и богарной пашне (в границы Волгоградской агломерации включены значительные площади орошаемой и богарной пашни, а также естественные пастбища). Доля запечатанных поверхностей определяет эффект ГОТ именно в ночное время, т.к. бетонные сооружения остывают значительно дольше. Озеленение и водоемы способствуют снижению дневных температур. Нами определены соотношения между долей площади разных типов земного покрова и температурой, которые позволят учесть эффект ГОТ при городском планировании: разница может достигать 10-12 °С в дневное время и 8-10 °С – в ночное. Сейчас мы продолжаем подобную работу для других региональных центров юго-востока европейской части России», – объяснил Станислав Шинкаренко.

Где можно применить/или учитывать полученные вами в ходе этих проектов результаты мониторинга аридных экосистем?

«Опыт прошлого века показал, что аридные экосистемы очень неустойчивы и нерациональное природопользование приводит к катастрофическим последствиям. Именно это мы наблюдаем в настоящее время на Черных землях и Кизлярских пастбищах. Мы будем продолжать мониторинг процессов опустынивания на этих территориях, но уже сейчас бьем тревогу. Необходима реализация мер по регулированию пастбищных нагрузок и проведение фитомелиорации для закрепления песков.

Одной из задач проекта РФФИ, который мы реализуем в ИКИ РАН, является разработка технологии определения продуктивности пастбищ по данным спутникового мониторинга. Мы сопоставляем данные полевых геоботанических наблюдений (проективное покрытие и фитомасса растительности) со спутниковыми вегетационными индексами, что позволяет разработать уравнения связи между продуктивностью, биофизическими и спектрально-отражательными характеристиками растительности. Используя эту технологию, можно достаточно точно прогнозировать продуктивность пастбищ, своевременно определять перегруженные пастбища, а также территории, где возможно увеличение поголовья. Этот подход может стать инструментом оптимизации пастбищного природопользования и регулирования пастбищных нагрузок», – убежден сотрудник ФНЦ агроэкологии РАН (г. Волгоград) и Института космических исследований РАН (ИКИ РАН).

Активное участие в экспедициях дает Станиславу Шинкаренко замечательную возможность запечатлеть красоту дикой природы и получить уникальные снимки.

«Увлечение фотографией дикой природы во многом определило мое желание заниматься исследованиями окружающей среды, а участие в экспедициях — это огромное преимущество подобной работы. Стараюсь проводить в поле максимально возможное время. Однако, в научных экспедициях художественная фотосъемка – побочное занятие, т.к. в первую очередь нужно выполнять основную работу по сбору данных. Как правило, удается снимать рано утром или поздно вечером. Изредка в процессе работы, когда подворачивается очень интересный сюжет или необычный объект для съемки. Но ранние подъемы достаточно быстро утомляют, и я все чаще отказываюсь от фотосъемки в экспедициях – делаю только технические фото, которые нужны для исследований. Для получения хороших фотографий приходится организовывать отдельные экспедиции в отпуске. Поскольку нужно быть сосредоточенным на чем-то одном: либо научные исследования, либо фотография. На все сразу не хватает сил и времени. Так что лучшие свои фотографии я сделал в свободное от научной работы время», – откровенно говорит ученый.

Станислав Шинкаренко «Пеннорожденная».Финалист конкурса фотографии дикой природы «Золотая черепаха»

Станислав Шинкаренко «Пеннорожденная».

Финалист конкурса фотографии дикой природы «Золотая черепаха»

 

В каких фотоконкурсах и фестивалях фотографии Вы принимали участие и какая награда для Вас важна и почему? 

«Я участвовал и становился финалистом в отечественных конкурсах фотографии дикой природы «Золотая черепаха», «Самая красивая страна», был победителем и призером номинаций конкурса «Дикая природа России». Также практически ежегодно участвую в фотовыставках фестиваля «Первозданная Россия». Самое значимое для меня – попадание в финал конкурса «Золотая черепаха», это самый крупный и престижный конкурс на постсоветском пространстве и один из самых значимых в мире. За почти пятнадцатилетнюю историю этого конкурса я участвовал в выставке финалистов лишь однажды. По иронии судьбы с фотографией, которую загрузил по остаточному принципу без особых надежд, а просто чтобы выбрать лимит на загрузку в 20 фото от автора. Материальное выражение призов конкурсов для меня неважно, хотя было приятно получить планшет или хороший походный рюкзак.

Пожалуй, для меня важны даже не победы в конкурсах, а публикации моих очерков и иллюстраций в журнале «NATIONAL GEOGRAPHIC РОССИЯ». Поскольку победа в конкурсе во многом – дело случая, а проработка темы для статьи – результат многолетнего кропотливого труда», – выразил мнение исследователь.

Станислав Шинкаренко «Среди барханов».Финалист конкурса «Самая красивая страна»

Станислав Шинкаренко «Среди барханов».

Финалист конкурса «Самая красивая страна»

Организовывали ли Вы выставку своих работ? 

«Персональных выставок не проводил, но был участником множества коллективных фотопроектов от Союза фотографов дикой природы России, творческого объединения «Макроклуб», Дарвиновского музея и др.

В последние несколько лет фотография у меня уходит на второй план. С ростом профессионализма и научного опыта все интересней заниматься исследованиями. Тем более, что разработка карт, различных иллюстраций, облегчающих восприятие результатов, является творческим процессом, который приносит удовольствия не меньше, чем фотосъемка. Также материальное благополучие ученого в России напрямую зависит от результативности. Грубо говоря, чем больше результатов получил, больше статей опубликовал – больше заработал. При этом работа приносит большое удовольствие, так что на хобби трачу все меньше времени. В результате в последние 2-3 года у меня практически нет новых достойных участия в конкурсах фотографий», – признается Станислав Шинкаренко.

Станислав Шинкаренко «Метель».Победитель номинации «Растения» конкурса «Дикая природа России»

Станислав Шинкаренко «Метель».

Победитель номинации «Растения» конкурса «Дикая природа России»

Какая из ваших фотографий лучшая (самая необычная) и что она значит для вас?

«Самые любимые фотографии, как правило те, с которыми связаны наиболее сильные воспоминания. К примеру, я как-то снимал водяных ужей на пруду в окрестностях Волгограда. Они очень боятся, если подходить с берега, и моментально ныряют. А если зайти по шею в воду, то можно приблизиться практически вплотную не только к змеям или лягушкам, но даже к птицам. В итоге я провел в пруду полдня, снимая ужей и черепах, а когда вышел из воды, оказался сплошь покрыт красноватыми волдырями. Оказалось, что растения образовавшие сплошные заросли в пруду, это наяда, листья которой усыпаны колючками. В воде прикосновения этих колючек я не ощущал, но каждое оставляло небольшой красный волдырь. Примерно неделю я ходил с довольно жутким видом. Историй, когда приходилось противостоять полчищам гнуса, терпеть жару или идти несколько десятков километров, довольно много. Фотографии, сделанные в эти дни, запоминаются надолго, но часто не являются лучшими. За почти 15 лет увлечения фотосъемкой, пожалуй, помню историю создания каждого снимка.

Также запоминаются неожиданные встречи. Например, лисовин, бегающий утром в лагере среди палаток и не обращающий внимания на людей, или филин, к которому удается подкрасться всего на несколько метров из-за холма.

Станислав Шинкаренко «Гюрза – царица гадюк».Фотография участвует в экспозиции фестиваля «Первозданная Россия» в данный момент (март 2021г.)

Станислав Шинкаренко «Гюрза – царица гадюк».

Фотография участвует в экспозиции фестиваля «Первозданная Россия» в данный момент (март 2021г.)

Самые удачные фотографии мне удалось сделать в Дагестанском заповеднике, где я провел две недели целенаправленно снимая местную фауну. Запомнились съемки гюрзы – самой ядовитой змеи России, сухопутных средиземноморских черепах, а также огромное количество кавказских скорпионов, которых находил каждую ночь во время прогулок с фонарем», – поделился опытом фотографирования и удивительными находками для фотосъемки молодой ученый.

Таким образом, дистанционное зондирование, проводимое учеными ФНЦ агроэкологии РАН, помогает точно обнаружить проблемные очаги естественных зональных ландшафтов и составить общую картину прогнозируемых закономерностей: природные и антропогенные факторы служат причиной изменения формирующих компонентов аридных экосистем. Поэтому только научно-обоснованный комплекс мероприятий и природоохранные меры могут прекратить процессы опустынивания пастбищных земель.