Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінде философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін Тустубаева Шынар Тлеудақызының «8D05203 – Биоэкология» білім беру бағдарламасы бойынша ««Тарбағатай» мемлекеттік ұлттық табиғи паркі флорасының Rosaceae Juss тұқымдасының экологиялық-биологиялық ерекшеліктері» тақырыбында диссертациясы қорғалады.
Диссертация Астана халықаралық университетінің, жаратылыстану ғылымдарының жоғары мектебінде орындалған.
Қорғау тілі - орыс тілінде
Ресми рецензенттер:
Саметова Эльмира Сайлаухановна – биология ғылымдарының кандидаты, ҚР ЭБЖМ ҚХЖМ «Ботаника және фитоинтродукция институты» ШЖҚ РМК бас ғылыми хатшысы (Алматы қ., Қазақстан Республикасы);
Сатыбалдиева Гульмира Калмашевна – биология ғылымдарының кандидаты, қауымдастырылған профессор, «С.Сейфуллин атындағы Қазақ агротехникалық зерттеу университеті» КеАҚ экология кафедрасының меңгерушісі (Астана қ., Қазақстан Республикасы).
Диссертациялық кеңестің уақытша мүшелері:
Мырзагалиева Анар Базаровна – биология ғылымдарының докторы, профессор, Астана халықаралық университетінің бірінші вице-президенті (Астана қ., Қазақстан Республикасы);
Туруспеков Ерлан Кенесбекови – биология ғылымдарының кандидаты, профессор, ҚР ҰҒА академигі, ҚР ҒЖБМ ҒК Өсімдіктер биологиясы және биотехнологиясы институтының молекулалық генетика зертханасының меңгерушісі (Алматы қ., Қазақстан Республикасы);
Габор Шрамко – PhD, Дербрецен университінің эволюциялық геномика зерттеу тобының жетекшісі (Дебрецен қ., Венгрия).
Ғылыми кеңесшілері:
Мырзагалиева Анар Базаровна – биология ғылымдарының докторы, профессор, Астана халықаралық университетінің бірінші вице-президенті (Астана қ., Қазақстан Республикасы);
Туруспеков Ерлан Кенесбекови – биология ғылымдарының кандидаты, профессор, ҚР ҰҒА академигі, ҚР ҒЖБМ ҒК Өсімдіктер биологиясы және биотехнологиясы институтының молекулалық генетика зертханасының меңгерушісі (Алматы қ., Қазақстан Республикасы).
Қорғау 2025 жылғы 23 маусым, сағат 17:00-де Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық университетінің «8D05208 – Экология және табиғатты пайдалану» мамандығы бойынша «8D052 – Қоршаған орта» кадрларды даярлау бағыты бойынша диссертациялық кеңесте өтеді. Диссертациялық кеңес мәжілісі аралас форматта (оффлайн және онлайн) өткізіледі деп жоспарлануда.
Сілтемесі: https://surl.lu/qlshhj
Мекен-жайы: Астана қаласы, Қажымұқан көшесі, 13, №3 оқу-әкімшілік ғимараттың №333 аудиториясы.
Аңдатпа (қаз.): Тустубаева Шынар Тлеудақызының «8D05203 -Биоэкология» білім беру бағдарламасы бойынша философия докторы (PhD) дәрежесін алу үшін «Тарбағатай» мемлекеттік ұлттық табиғи паркі флорасының Rosaceae Juss тұқымдасының экологиялық-биологиялық ерекшеліктері» тақырыбында дайындалған диссертациялық жұмысының АҢДАТПАСЫ Жұмыстың жалпы сипаттамасы. Диссертациялық жұмыс «Тарбағатай» мемлекеттік ұлттық табиғи паркінің (МҰТП) флорасындағы Rosaceae Juss тұқымдасының экологиялық және биологиялық ерекшеліктерін зерттеуге арналған. Климаттың өзгеруі және антропогендік әсердің күшеюі жағдайында биоалуантүрлілікті сақтау жаһандық маңызы бар басты мәселелердің біріне айналып отыр. «Тарбағатай» мемлекеттік ұлттық паркі — флористикалық алуантүрлілікке бай және экологиялық тепе-теңдікті сақтау үшін стратегиялық маңызы бар бірегей табиғи нысан болып табылады. Дегенмен, осы аймақтың флорасын, әсіресе Rosaceae тұқымдасының өкілдерін жүйелі зерттеу және түгендеу жеткілікті деңгейде жүргізілген жоқ. Тарбағатай жағдайында Rosaceae тұқымдасына жататын өсімдіктердің таралу заңдылықтарын, физиологиялық және химиялық ерекшеліктерін зерттеу флораның әртүрлі экологиялық жағдайларға бейімделу механизмдерін түсіну үшін, сондай-ақ сирек және эндемикалық түрлерді сақтау шараларын әзірлеу үшін маңызды. Зерттеу тақырыбының өзектілігі. Биоалуантүрлілікті сақтау және табиғи ресурстарды ұтымды пайдалану мәселесі әлемдік деңгейде маңызды міндеттердің біріне айналды. Биоалуантүрлілікті сақтау тұрақты дамудың маңызды элементі болып, мемлекеттің биологиялық қауіпсіздігін қамтамасыз етумен тікелей байланысты. Экожүйелер мен климаттың өзгеруіне қарқынды антропогендік әсер ету жағдайында, әсіресе Тарбағатай мемлекеттік ұлттық паркінің аумағы секілді халық тығыздығы төмен және аз зерттелген аймақтарда өсімдіктер әлемін зерттеу, сондай-ақ табиғи ресурстарды тиімді пайдалану әдістерін енгізу экожүйелерді сақтаудың қажетті шараларына айналуда. Бұл мәселелерді шешуде ұлттық парктер мен қорықтар флорасын зерттеу ерекше маңызға ие. Қазіргі уақытта Тарбағатай мемлекеттік ұлттық паркінің флористикалық әртүрлілігін кешенді зерттеу қажеттілігі туындап отыр, өйткені осы аймақтың флорасы туралы деректер әлі күнге дейін жоқ. Тарбағатай флорасының маңызды бөлігі болып табылатын Rosaceae тұқымдасының түрлерін жүйелі түрде зерттеу түрлердің таралу заңдылықтарын, экологиялық және биологиялық ерекшеліктерін анықтауға, олардың шаруашылық мақсаттарда пайдалану мүмкіндіктерін бағалауға, сондай-ақ экожүйелерді сақтау және қалпына келтіруге көмектеседі. Сонымен қатар, парк аумағында болып жатқан экологиялық өзгерістер табиғи кешендерді қорғауды жақсартуға, флораның генетикалық қорын сақтауға және экожүйелердің экологиялық тұрақтылығын бағалауға бағытталған зерттеулерді қажет етеді. Rosaceae тұқымдасының түрлерін түгендеу және олардың биоэкологиялық сипаттамаларын зерттеу аймақтың флорасының деректер қорын толықтырып қана қоймай, сонымен қатар осы деректерді тиімді табиғатты қорғау бағдарламаларын жүзеге асыру үшін пайдалану бойынша ұсыныстар әзірлеуге мүмкіндік береді. Зерттеу нысаны. Тарбағатай мемлекеттік ұлттық паркінің аумағында өсетін Rosaceae тұқымдасының популяциялары болып табылады. Зерттеу пәні. Тарбағатай мемлекеттік ұлттық паркінің аумағында өсетін Rosaceae тұқымдасының экологиялық-биологиялық сипаттамасы. Жұмыс мақсаты: Rosaceae тұқымдасына жататын өкілдердің «Тарбағатай» МҰТП экожүйелеріндегі экологиялық-биологиялық ерекшеліктерін кешенді зерттеу, олардың бейімделу механизмдері мен табиғи ресурстарды ұтымды пайдаланудың болашағын анықтау. Зерттеу міндеттері: 1. Тарбағатай мемлекеттік ұлттық паркі аумағындағы Rosaceae тұқымдасының түрлерін түгендеу және қысқаша сипаттамасын құрастыру; 2. Rosaceae тұқымдасын талдау (экологиялық, биоморфологиялық, арелогиялық және экогеографиялық аспектілерде); 3. Rosaceae тұқымдасы өкілдерінің биоалуантүрлілік индексін бағалау және биоалуантүрлілігі жоғары шоғырланған аумақтарды анықтау; 4. Өсімдіктердің физиологиялық және химиялық сипаттамаларын зерттеу, сондай-ақ Rosaceae тұқымдасының түрлерінің таралуына әсер ететін шектеуші факторларды анықтау; 5. Rosaceae тұқымдасының өкілдерінің таралуына қолайлы экологиялық жағдайларды модельдеу; 6. Rosaceae тұқымдасының түрлерін экономикалық бағалау және олардың іс жүзінде пайдалану мен сақтау перспективаларын қарастыру. Зерттеу жұмыстың ғылыми жаңалығы. Бұл зерттеудің ғылыми жаңалығы Тарбағатай мемлекеттік ұлттық паркінің флорасын зерттеуде кешенді пәнаралық тәсілді қолдануында жатыр. Зерттеуде алғаш рет классикалық геоботаникалық, химиялық, экологиялық-биологиялық және физиологиялық әдістер қолданылып, бұл табиғи аймақтың нақты жағдайында Rosaceae тұқымдасының өкілдерінің өсімдіктерінің таралу заңдылықтарын тереңірек зерттеуге мүмкіндік берді. Қоршаған орта факторларын талдауды қоса алғанда, компьютерлік негізде жүзеге асырылатын инновациялық цифрлық әдістер осы өсімдік популяцияларының таралуына әсер ететін экологиялық және климаттық шектеулерді тереңірек түсінуге мүмкіндік берді. Бұл тәсіл олардың таралуын шектейтін факторлар туралы дәл әрі нақты мәліметтер алуға және өзгермелі климат жағдайында биоалуантүрлілікті сақтаудың тиімді стратегияларын әзірлеуге негіз бола алады. Жұмыстың теориялық маңызы. Зерттеудің теориялық маңыздылығы Тарбағатай мемлекеттік ұлттық паркінде раушангүлділер тұқымдасының өсімдіктерінің түр құрылымы, экологиялық-биологиялық ерекшеліктері мен таралу заңдылықтары туралы ғылыми білімді тереңдетуге бағытталған. Алғаш рет экологиялық модельдеу және корреляциялық талдаудың заманауи әдістері арқылы өсімдіктердің химиялық құрамы, топырақ және климаттық факторлар арасындағы байланыстар кешенді түрде талданды. Rosaceae тұқымдасының өкілдерінің физиологиялық белсенділігі, биохимиялық құрамы және бейімделу механизмдері туралы алынған мәліметтер Орталық Азияның таулы экожүйелеріндегі өсімдіктердің биологиялық әртүрлілігі мен эко-географиялық таралуы туралы қолданыстағы теорияны байытады. Зерттеу түрлердің әртүрлі биіктік және қоршаған орта жағдайларына бейімделу механизмін ашу арқылы функционалдық өсімдіктер экологиясы теориясының негіздерін толықтырады. Алынған нәтижелер экология, ботаника және қоршаған ортаны қорғау шаралары саласындағы одан әрі зерттеулер үшін, сондай-ақ климаттың өзгеруі жағдайында өсімдіктер қауымдастығының динамикасын модельдеу үшін пайдаланылуы мүмкін. Зерттеудің практикалық құндылығы. Нәтижелері бойынша ұлттық парктің ғылыми қызметкерлері мен басқа да мүдделі ғылыми орталықтарға Тарбағатай флорасының генофондын көбейту және сақтау бойынша ғылыми жұмыстарды жүргізуге рұқсат берілсін. Зерттеу әдісі: Диссертациялық зерттеу барысында дәстүрлі экологиялық және ботаникалық әдістер, экологиялық-физиологиялық, химиялық-аналитикалық, статистикалық және картографиялық зерттеу әдістері қолданылды. Өсімдіктер қауымдастығы, тіршілік формалары, өсімдіктердің биіктігі, жапырақ тақталарының көлемі және басқа да биоморфологиялық параметрлер анықталып, аумаққа сәйкес өсімдіктердің ареалдық және экологиялық-географиялық зерттеулері жүргізілді. ArcGIS және QGIS бағдарламаларында ГАЖ-карталарын жасау әдісін қолдана отырып, карталарда дала деректері салынды. Сонымен қатар, портативті құрылғыларды пайдалана отырып, хлорофилл мөлшерін анықтау және флюорометрия әдістері арқылы өсімдіктердің физиологиялық күйіне баға берілді. Жиналған биологиялық және топырақ үлгілері жалпы қабылданған талаптарға сәйкес дайындалып, жалпы көміртегі, азот, нитрат азоты, аммоний азоты, жалпы фосфор, калий, кальций, алюминий, темір және рН сияқты параметрлер бойынша аналитикалық зертханада талданды. Талдау үшін үздіксіз анализатор SAN++ (Skalar), атомдық абсорбциялық спектроскопия (contrAA 700) және басқа құрылғылар қолданылды. Алынған эмпирикалық деректер әртүрлі компьютерлік статистикалық бағдарламалар арқылы дисперсиялық және корреляциялық талдау үшін өңделді. Сонымен қатар, MaxEnt және Diva-GIS бағдарламаларында энтропияны есептеуге арналған компьютерлік экологиялық модель қолданылды. Қорғауға ұсынылатын негізгі ережелер: – Rosaceae тұқымдасының өсімдіктерінің түрлік әртүрлілігі климаттың жұмсақтығы мен топырақтың әртүрлілігіне байланысты жотаның оңтүстік беткейлерінде максималды деңгейге жетеді. Биоморфологиялық талдау жергілікті жағдайға жақсы бейімделген көпжылдық шөптер мен бұталардың басым екенін көрсетті. Биоәртүрлілік көрсеткіштері мен топырақтағы фосфор (Р) мөлшері арасында (r = 0,71, p < 0,01) маңызды корреляция анықталды. – Rosaceae тұқымдасының өсімдіктерінің физиологиялық белсенділігі, соның ішінде хлорофилл мөлшері мен флоуресценция көрсеткіштері (Fv/Fm 0,78-ден 0,83-ке дейін), әртүрлі биіктік пен климаттық жағдайларға төзімділігін көрсетеді, бұл олардың бейімделгіштігі туралы деректермен расталады. – Rosaceae тұқымдасына жататын өсімдіктердің химиялық талдауы кезінде жапырақта азоттың (2,8%-ға дейін) және калийдің (3,5%-ға дейін) жоғары мөлшері, сондай-ақ топырақ құрамына байланысты микроэлементтер мөлшерінің айтарлықтай ауытқуы анықталды. Ең бай химиялық үлгілер оңтүстік беткейлерде кездеседі. Келесі параметрлер арасында маңызды корреляция анықталды: жапырақтағы азот (N) мөлшері (2,1–2,8%) және топырақтағы қарашірік мөлшері (r = 0,78, p < 0,01); жапырақтағы калий (К) мөлшері (2,8–3,5%) және топырақтағы алмасатын калий мөлшері (r = 0,83, p < 0,01); өсімдік ұлпаларындағы магний (Mg) мөлшері (0,2–0,6%) және топырақ рН (r = -0,65, p < 0,05). – Қоршаған орта жағдайларын компьютерлік модельдеу және қоршаған орта факторларының корреляциялық талдауы Rosaceae тұқымдасының өсімдіктерінің биологиялық әртүрлілігі мен физиологиялық белсенділігіне климаттық (қыста -17,3 °С-тан жазда +24,5 °С-қа дейін, жауын-шашын мөлшері 94,6 мм-ге дейін) және топырақ жағдайлары (қарашірік мөлшері 3,2%-ға дейін) айтарлықтай әсер ететінін көрсетті. – Химиялық құрам мен қоршаған орта факторларының корреляциялық талдауы жоғары қарашірік пен микроэлементтер бар топырақтардың, әсіресе оңтүстік беткейлер жағдайында, Rosaceae түрлерінің өсуі мен таралуын шектейтінін растады. Негізгі зерттеу нәтижелері мен қорытындылары: Тарбағатай мемлекеттік ұлттық паркінің аумағында өсетін Rosaceae тұқымдасының экологиялық-биологиялық ерекшеліктерін зерттеу осы өсімдіктердің таралуына, физиологиялық белсенділігіне және химиялық құрамына байланысты бірқатар маңызды заңдылықтарды анықтады. Rosaceae тұқымдасының өкілдері осы табиғи аймақта айтарлықтай экологиялық икемділікке және әртүрлі қоршаған орта жағдайларына бейімделу қабілетіне ие өсімдіктер қауымдастығының қалыптасуында шешуші рөл атқарады. 1. Тарбағатай мемлекеттік ұлттық паркінің флорасын түгендеу нәтижесінде 20 тұқымдасқа жататын 90 түрмен ұсынылған Rosaceae тұқымдасының аннотативтік конспекттісі жасалды. Тұқымдас өкілдерінің арасында бұталар басым рөл атқара отырып, ерекше ерекшеленеді. 2. Тарбағатай мемлекеттік ұлттық паркіндегі Rosaceae тұқымдасының таксономиялық әртүрлілігі оның биоалуантүрлілігінің маңызды деңгейін және экожүйе үшін маңыздылығын растайды. Жұмсақ климат пен топырақтың алуан түрлілігіне байланысты жотаның оңтүстік беткейлерінде түрлердің әртүрлілігі ең жоғары деңгейге жетеді. Тарбағатай флорасының аумақтық талдауы тіршілік ету ортасының голарктикалық (24 түр, 26,37%), еуразиялық (16 түр, 17,59%) және бореалдық (16 түр, 17,59%) түрлерінің басым екенін көрсетеді. Бұл аймақтың флористикалық құрылымын қалыптастырудағы Rosaceae тұқымдасының маңызды рөлін және оның басқа флористикалық аймақтармен байланысын көрсетеді. Экологиялық талдауы 5 экологиялық топты анықтауға мүмкіндік берді, олардың арасында басым орынды 39 түр (42,86%) көрсететін ксерофиттер алады, мезоксерофиттердің өтпелі тобына 29 түр (31,87%), мезофиттер – 16 түр (17,58%), мезогигрофиттер – 6 түр (7,69%) кіреді. И.Г. Серебряковтың мәліметтері бойынша тіршілік формаларын талдау ағаш тектес өсімдіктердің 28 түрін (30,76%), жартылай ағаш өсімдіктерді – 5 түрді (5,50%), шөптесін поликарптарды – 57 түрді (62,64%) құрайтынын көрсетті. Х.Раункер бойынша биоморфология негізінен гемикриптофиттерден 54 түр (59,32%), фанерофитті өсімдіктерден – 24 түр (26,38%) және хамефитті өсімдіктерден – 9 түр (9,90%) тұрады. 3. Тарбағатай жотасының әртүрлі бөліктеріндегі Rosaceae тұқымдасы өкілдерінің биологиялық әртүрлілік көрсеткіштерін бағалау келесі нәтижелерді көрсетті: жотаның батыс бөлігі альфа алуантүрлілік индекстерінің көпшілігі үшін ең жоғары түр байлығымен және алуантүрлілігінің жоғары деңгейімен сипатталады. Осылайша, Симпсон индексі – 0,9761, Шеннон индексі – 3,933, Меннон индексі – 5,044, Маргалеф индексі – 12,4, Чао әдісімен түрлердің байлығын бағалау – 78,53. Жотаның орталық бөлігінде қалыпты түр байлығы және түрлердің біркелкі таралуы байқалады. Шығыс бөлігі түрлердің ең төмен байлығымен сипатталады, бірақ түрлердің таралуының ең үлкен біркелкілігімен ерекшеленеді. Бұл деректер жотаның батыс бөлігінде экожүйенің алуантүрлілігінің жоғары деңгейін, шығыс бөлігінде тұрақты экологиялық жағдайды және орталық бөлігінде қалыпты биоалуантүрлілікті көрсетеді. 4. Физиологиялық талдау нәтижелері II фотожүйенің фотохимиялық тиімділігін сипаттайтын Fv/Fm индексінің 0,78-ден 0,83-ке дейін өзгеретінін көрсетті, бұл өсімдіктердің әртүрлі климаттық жағдайларға жоғары бейімділігін көрсетеді. МҰТП аумағының көпшілігінде жоғары Fv/Fm мәндері Rosaceae өсімдіктердің стресс факторларына, соның ішінде температура мен ылғалдылық өзгерістеріне төзімділігін растайды. Химиялық талдау Rosaceae жапырақтарында азоттың (2,8%-ға дейін) және калийдің (3,5%-ға дейін) жоғары құрамын анықтады, бұл олардың физиологиялық белсенділігін сақтауға және жергілікті топырақ жағдайына бейімделуге көмектеседі. Топырақтағы азот пен гумустың мөлшері (r = 0,78, p < 0,01), сондай-ақ топырақтағы калий мен алмасатын калий (r = 0,83, p < 0,01) арасында маңызды корреляция анықталды. Бұл топырақтың химиялық құрамы мен өсімдіктердің физиологиялық жағдайы арасындағы тікелей байланысты көрсетеді. 5. Қоршаған орта жағдайларын компьютерлік модельдеу және қоршаған орта факторларының корреляциялық талдауы климаттық және топырақ жағдайлары Rosaceae тұқымдасының өкілдерінің биоалуантүрлілігіне және физиологиялық белсенділігіне айтарлықтай әсер ететінін көрсетті. Климатының жұмсақтығымен және ылғалдылығының жоғарылауымен сипатталатын оңтүстік беткейлер флораның дамуы үшін оңтайлы жағдайларды қамтамасыз етеді, ал климаттық жағдайлары қатал солтүстік беткейлер өсімдіктердің қолайсыз жағдайларға жоғары төзімділігін талап етеді. 6. Rosaceae тұқымдасының өсімдіктерін экономикалық бағалау Crataegus sanguinea, Fragaria vesca, F. viridis, Rubus saxatilis және т.б. өсімдіктердің жеміс түрлерінің басым екенін көрсетті. Экономикалық құнды өсімдіктердің айтарлықтай үлесін бал түрлері – 18 түр, сәндік өсімдіктер – 19 түр, соның ішінде Қызыл кітапқа енгізілген Malus sieversii және Prunus ledebouriana түрлері құрайды. Бал өсімдіктерінің 18 түрі, негізінен бұталы және ағашты өсімдіктер: Cotoneaster melanocarpus, Dasiphora fruticosa, Prunus griffithii var. tianshanica, Prunus padus, Spiraea crenata. Негізгі ғылыми жұмыстардың жоспарымен байланысы. Диссертациялық жұмыс «Жас Ғалым» (AP22687057) гранттық қаржыландыру жобасы «Rosa L. туысының кейбір түрлері популяцияларының биоэкологиялық және генетикалық ерекшеліктері негізінде Шығыс Қазақстанның таулы бұталы белдеулерінің қазіргі жағдайын зерттеу» аясында аяқталды. Жарияланымдар. Нәтижелер төрт ғылыми басылымда, оның ішінде Q1 және Q2 журналдарында үш мақала (Web of Science, Scopus) және бір мақала Қазақстан Республикасы Ғылым және жоғары білім министрлігінің, Білім және ғылым саласындағы сапаны қамтамасыз ету Комитеті ұсынған журналдарда жарияланды. Автор сонымен қатар пайдалы модельге патент алды. Зерттеудің маңыздылығы мен өзектілігі жарияланымдармен, сондай-ақ халықаралық және республикалық конференцияларда ұсынылған баяндамалармен расталады.
Зерттеулерді этикалық бағалау жөніндегі комиссияның қорытындысы
Диссертациялық кеңестің шешімі
Диссертация қорғауының бейнежазбасы: https://youtu.be/Pm01yllPMgk
