В Евразийском национальном университете имени Л.Н. Гумилева состоится защита диссертации на соискание степени доктора философии (PhD) Тустубаевой Шынар Тлеудақызы на тему «Эколого-биологические особенности семейства Rosaceae Juss. флоры Государственного национального природного парка «Тарбагатай»» по образовательной программе «8D05203 – Биоэкология».
Диссертация выполнена в Высшей школе естественных наук Международного университета Астана.
Язык защиты - на русском
Официальные рецензенты:
Саметова Эльмира Сайлаухановна – кандидат биологических наук, главный ученый секретарь РГП на ПХВ «Институт ботаники и фитоинтродукции» КЛХЖМ МЭПР РК (г. Алматы, Республика Казахстан);
Сатыбалдиева Гульмира Калмашевна - кандидат биологических наук, ассоциированный профессор, заведующая кафедрой экологии НАО «Казахского агротехнического исследовательского университета имени С.Сейфуллина» (г. Астана, Республика Казахстан).
Временные члены Диссертационного совета:
Канаев Ашимхан Токтасынович – доктор биологических наук, профессор кафедры биоразнообразия и биоресурсов Казахского национального университета имени аль-Фараби (г. Алматы, Республика Казахстан);
Исаева Акмарал Умирбековна – доктор биологических наук, профессор, директор научно-исследовательского института экологии и биотехнологии Южно-Казахстанского университета имени М. Ауэзова (г. Шымкент, Республика Казахстан);
Мария Хён – хабилитированный доктор, профессор Венгерского университета сельского хозяйства и наук о жизни (Будапешт, Венгрия).
Научные консультанты:
Мырзагалиева Анар Базаровна – доктор биологических наук, профессор, первый вице-президент Международного университета Астана (г. Астана, Республика Казахстан);
Туруспеков Ерлан Кенесбекович – кандидат биологических наук, профессор, академик НАН РК, заведующий лабораторией молекулярной генетики Института биологии и биотехнологии растений КН МНВО РК (г. Алматы, Республика Казахстан).
Защита состоится: 23 июня 2025 года 17:00 часов в Диссертационном совете по направлению подготовки кадров «8D052 – Окружающая среда» по образовательной программе «8D05208 – Экология и природопользование» Евразийского национального университета имени Л.Н. Гумилева. Проведение заседания диссертационного совета в смешанном (оффлайн и онлайн) формате.
Ссылка: https://surl.lu/qlshhj
Адрес: г. Астана, ул. Қажымұқан, 13, Учебный корпус №3, ауд. №333.
Аннотация (рус.): Диссертация на соискание степени доктора философии (PhD) по образовательной программе «8D05203 -Биоэкология» Тустубаева Шынар Тлеудақызы «Эколого-биологические особенности семейства Rosaceae Juss. флоры Государственного национального природного парка «Тарбагатай» Общая характеристика работы. Диссертационная работа посвящена изучению эколого-биологических особенности семейства Rosaceae Juss. флоры Государственного национального природного парка (ГНПП) «Тарбагатай». В условиях изменения климата и растущего антропогенного влияния сохранение биоразнообразия становится одной из ключевых глобальных задач. ГНПП «Тарбагатай» - уникальный природный объект, богатый флористическим разнообразием и имеющий стратегическое значение для поддержания экологического равновесия. Однако систематическое изучение и инвентаризация флоры этого региона, особенно представителей семейства Rosaceae, остается недостаточно полным. Исследование закономерностей распространения, физиологических и химических особенностей растений семейства Rosaceae в условиях Тарбагатая имеет важное значение для понимания механизмов адаптации флоры к различным экологическим условиям, а также для разработки мероприятий по сохранению редких и эндемичных видов. Актуальность темы исследования. Проблема сохранения биоразнообразия и рационального использования природных ресурсов является одной из важнейших задач на глобальном уровне. Сохранение биологического разнообразия имеет прямую связь с обеспечением биологической безопасности государства, являясь важным элементом устойчивого развития. В условиях интенсивного антропогенного воздействия на экосистемы и изменения климата, особенно в малозаселенных и слабо изученных регионах, таких как территория ГНПП «Тарбагатай», изучение флоры, а также внедрение методов рационального использования природных ресурсов становятся необходимыми мерами для сохранения экосистем. Особое значение в решении этих задач имеют исследования флоры национальных парков и заповедников. В настоящее время существует потребность в комплексном изучении флористического разнообразия ГНПП «Тарбагатай», что связано недостаточностью данных о растительном мире данного региона. Систематическое изучение флоры семейства Rosaceae, которое представляет собой важную часть растительности Тарбагатая, позволит выявить закономерности распространения, эколого-биологические особенности видов, оценить их перспективы для использования в хозяйственных целях, а также для сохранения и восстановления экосистем. Кроме того, экологические изменения, происходящие на территории парка требуют исследований, направленных на улучшение охраны природных комплексов, сохранение генофонда флоры и оценку экологической устойчивости экосистем [5]. Инвентаризация видов семейства Rosaceae и изучение их биоэкологических характеристик позволит не только дополнить базу данных о флоре региона, но и разработать рекомендации по использованию этих данных для реализации эффективных программ охраны природы. Объекты исследования. Популяции видов семейства Rosaceae Juss. флоры Государственного национального природного природного парка «Тарбагатай», их морфологические, физиолого-биохимические и эколого-географические характеристики, а также почвенно-климатические условия их произрастания. Предмет исследования. Эколого-биологические особенности представителей семейства Rosaceae флоры Государственного национального природного парка «Тарбагатай», включая их флористическое разнообразие, ареалогические и таксономические характеристики, физиолого-биохимические адаптации, экологические предпочтения, химический состав почв и растительных тканей, а также закономерности распределения в зависимости от климатических и орографических факторов. Цель исследования: комплексное изучение эколого-биологических особенностей представителей семейства Rosaceae в экосистемах ГНПП «Тарбагатай», включая их адаптационные механизмы и перспективы рационального использования природных ресурсов. Задачи исследования: 1. Инвентаризация и составление конспекта видов семейства Rosaceae на территории ГНПП «Тарбагатай»; 2. Анализ семейства Rosaceae (экологический, биоморфологический, ареалогический, эколого-географический); 3. Оценка индекса биоразнообразия представителей семейства Rosaceae и определения участков с высокой концентрацией биоразнообразия; 4. Изучение физиологических, химических особенностей растений и выявление лимитирующих факторов на распространение видов семейства Rosaceae; 5. Моделирование оптимальных экологических условии окружающей среды для распространения представителей семейства Rosaceae; 6. Хозяйственная оценка видов семейства Rosaceae и перспективы их практического использования и сохранения. Научная новизна исследования. Впервые проведена комплексная инвентаризация и составлен современный конспект видов семейства Rosaceae флоры Государственного национального природного природного парка (ГНПП) «Тарбагатай», включающий данные о видовом составе, распространении и экологических предпочтениях представителей данного семейства. Выполнен ареалогический анализ представителей Rosaceae флоры ГНПП «Тарбагатай», выявлены биогеографические закономерности распространения видов в зависимости от климатических и орографических факторов, а также дана их экологическая характеристика с учетом высотной поясности. Впервые проведена комплексная оценка физиолого-биохимических параметров растений семейства Rosaceae на территории ГНПП «Тарбагатай», включая анализ содержания пигментов (хлорофиллы), показателей фотохимической активности (Fv/Fm, Fv/Fo), а также макро- и микроэлементного состава листьев, что позволило выявить адаптационные механизмы видов к различным экологическим условиям. Проведено комплексное исследование почвенного состава в местах произрастания представителей Rosaceae, изучены основные макро- и микроэлементы (азот, фосфор, калий, магний и др.), а также их корреляционные связи с химическим составом растительных тканей, что позволило определить лимитирующие факторы распространения данных видов. Впервые осуществлено экологическое моделирование оптимальных условий произрастания представителей Rosaceae в ГНПП «Тарбагатай» с использованием методов пространственного анализа (ГИС-технологии), статистического моделирования (GLM, PCA, корреляционный анализ) и алгоритмов машинного обучения (MaxEnt), что позволило выявить ключевые климатические и почвенные факторы, определяющие границы распространения видов. Рассчитаны индексы биоразнообразия (индексы Шеннона, Симпсона) для представителей семейства Rosaceae в различных эколого-географических зонах ГНПП «Тарбагатай» и определены участки с высокой концентрацией видового разнообразия, что имеет важное значение для планирования природоохранных мероприятий. Дана комплексная хозяйственная оценка представителей семейства Rosaceae, выявлены перспективные виды для дальнейшего использования в лекарственной и декоративной флористике, а также разработаны рекомендации по их охране и рациональному использованию в условиях изменяющегося климата. Полученные результаты углубляют научные представления о флористическом разнообразии, экологической пластичности и адаптационных механизмах растений семейства Rosaceae в условиях горных экосистем Центральной Азии, а также имеют практическое значение для сохранения биоразнообразия и устойчивого управления природными ресурсами. Теоретическая значимость исследования. Теоретическая значимость исследования заключается в углублении научных знаний о видовой структуре, эколого-биологических особенностях и закономерностях распространения растений семейства Rosaceae в условиях ГНПП «Тарбагатай». Впервые проведен комплексный анализ взаимосвязей химического состава растений, почвенных и климатических факторов с использованием современных методов экологического моделирования и корреляционного анализа. Полученные данные о физиологической активности, биохимическом составе и адаптационных механизмах представителей семейства Rosaceae обогащают существующую теорию биологического разнообразия и эколого-географического распределения растений в горных экосистемах Центральной Азии. Исследование дополняет теоретические основы функциональной экологии растений, раскрывая механизм адаптации видов к различным высотным и экологическим условиям. Полученные результаты могут быть использованы для дальнейших исследований в области экологии, ботаники и природоохранных мероприятиях, а также для моделирования динамики растительных сообществ в условиях климатических изменений. Практическая ценность исследования. По результатам которого позволить научным сотрудникам национального парка и другим заинтересованным научным центрам проводить научные работы по воспроизводству и сохранению генофонда флоры Тарбагатая. Основные положения, выносимые на защиту: 1. Видовое разнообразие растений семейства Rosaceae достигает максимума на южных склонах хребта благодаря более мягкому климату и разнообразию почв. Биоморфологический анализ показал доминирование многолетних трав и кустарников, наиболее адаптированных к локальным условиям. Индексы биоразнообразия и содержание фосфора (P) в почве (r = 0,71, p <0,01). 2. Физиологическая активность растений семейства Rosaceae, включая содержание хлорофилла и показатели флуоресценции Fv/Fm (от 0,78 до 0,83), демонстрирует устойчивость к различным высотным и климатическим условиям, что подтверждено данными о их адаптивности. 3. Химический анализ растений семейства Rosaceae выявил высокое содержание азота (до 2,8%) и калия (до 3,5%) в листьях, а также существенные вариации содержания микроэлементов в зависимости от почвенного состава. Наиболее богатые химические образцы отмечены на южных склонах. Значимые корреляции установлены между следующими параметрами: содержание азота (N) в листьях (2,1–2,8%) и содержание гумуса в почве (r = 0,78, p <0,01). Содержание калия (K) в листьях (2,8–3,5%) и содержание обменного калия в почве (r = 0,83, p <0,01). Содержание магния (Mg) в растительных тканях (0,2–0,6%) и pH почвы (r = -0,65, p <0,05). 4. Компьютерное моделирование экологических условий и корреляционный анализ факторов среды показали, что климатические (температура воздуха от -17,3 °С зимой до +24,5 °С летом, осадки до 94,6 мм) и почвенные условия (содержание гумуса до 3,2%) оказывают значительное влияние на биоразнообразие и физиологическую активность растений семейства Rosaceae. 5. Корреляционный анализ химического состава и экологических факторов подтвердил, что почвы с высоким содержанием гумуса и микроэлементов являются лимитирующими для роста и распространения видов семейства Rosaceae, особенно в условиях южных склонов. Основные результаты исследования и выводы: Исследования эколого-биологических особенностей представителей семейства Rosaceae, произрастающих на территории ГНПП «Тарбагатай», позволили выявить ряд важных закономерностей, связанных с распространением, физиологической активностью и химическим составом этих растений. Представители семейства Rosaceae играют ключевую роль в формировании растительных сообществ данной природной зоны, обладая значительной экологической пластичностью и способностью адаптироваться к разнообразным условиям среды. 1. В результате инвентаризации флоры ГНПП Тарбагатай был составлен аннотационный конспект семейства Rosaceae, представленный 90 видами, относящихся к 20 родам. Среди представителей семейства особенно выделяются кустарники, играющие доминирующую роль. 2. Таксономическое разнообразие семейства Rosaceae в ГНПП «Тарбагатай» подтверждает его значительный уровень биоразнообразия и важность для экосистемы. Видовое разнообразие достигает максимума на южных склонах хребта благодаря более мягкому климату и разнообразию почв. Ареалогический анализ флоры Тарбагатая показывает преобладание видов голарктического подтипа (24 вида, 26,37%), евроазиатского (16 видов, 17,59%) и бореального (16 видов, 17,59%) типов ареалов. Это свидетельствует о значительной роли семейства Rosaceae в формировании флористической структуры региона и его взаимосвязи с другими флористическими районами. Экологический анализ семейства позволил выделить 5 экологических групп, доминирующее положение среди которых занимают ксерофиты представленная 39 видами (42,86%), переходной группе мезоксерофитам относится 29 видов (31,87%), мезофитам - 16 видов (17,58%), Мезогигрофиты – 7 видов (7,69%) растений Rosaceae. Анализ жизненных форм по И.Г.Серебрякову показал, что на долю древесных растений приходится 28 видов (30,76%), полудревесным растениям - 5 видов (5,50%), травянистым поликарпиками – 57 видов (62,64%). Биоморфология по Х. Раункера представлена в большинстве гемикриптофитами 54 видов (59,32%), фанерофитные растения - 24 видами (26,38%) и хамефитные растения – 9 видов (9,90%). 3. Оценка индексов биологического разнообразия представителей семейства Rosaceae в различных частях хребта Тарбагатай показала следующие результаты: западная часть хребта характеризуется наибольшим видовым богатством и высоким уровнем разнообразия по большинству индексов альфа-разнообразия. Так, индекс Симпсона составляет 0,9761, индекс Шеннона — 3,933, индекс Меннона — 5,044, индекс Маргалефа — 12,4, а оценка богатства видов по методу Чао равна 78,53. Центральная часть хребта обладает умеренным видовым богатством и сбалансированным распределением видов. Восточная часть характеризуется наименьшим видовым богатством, однако отличается наибольшей равномерностью распределения видов. Эти данные свидетельствуют о высоком уровне экосистемного разнообразия в западной части хребта, стабильных экологических условиях в восточной части и умеренном биоразнообразии в центральной части. 4. Результаты физиологического анализа показали, что показатель Fv/Fm, характеризующий фотохимическую эффективность фотосистемы II, варьировался от 0,78 до 0,83, что свидетельствует о высокой адаптационной способности растений к различным климатическим условиям. Высокие значения Fv/Fm на большей части территории ГНПП подтверждают устойчивость представителей Rosaceae к стрессовым факторам, включая изменения температуры и влажности. Химический анализ выявил высокое содержание азота (до 2,8%) и калия (до 3,5%) в листьях Rosaceae, что способствует поддержанию их физиологической активности и адаптации к местным почвенным условиям. Значимые корреляции установлены между содержанием азота и гумуса в почве (r = 0,78, p < 0,01), а также между содержанием калия и обменного калия в почве (r = 0,83, p < 0,01). Это указывает на прямую связь между химическим составом почвы и физиологическим состоянием растений. 5. Компьютерное моделирование экологических условий и корреляционный анализ факторов среды показали, что климатические и почвенные условия оказывают значительное влияние на биоразнообразие и физиологическую активность представителей семейства Rosaceae. Южные склоны, характеризующиеся более мягким климатом и повышенной влажностью, предоставляют оптимальные условия для развития флоры, тогда как северные склоны с более суровыми климатическими условиями требуют от растений высокой устойчивости к неблагоприятным условиям. 6. Хозяйственная оценка растений семейства Rosaceae показала преобладание плодовых видов растений семействa, представленная Crataegus sanguinea, Fragaria vesca, F. viridis, Rubus saxatilis и др. Существенную долю хозяйственно-ценных растений составляют медоносные виды – 18 видов, декоративные растения – 19 видов, относящая краснокнижные виды Malus sieversii и Prunus ledebouriana. К медоносным видам – 18 видов, относятся в основном кустарниковые и древесные растения: Cotoneaster melanocarpus, Dasiphora fruticosa, Prunus griffithii var. tianshanica, Prunus padus, Spiraea crenata. Связь с планом основных научных работ. Диссертационная работа выполнена в рамках проекта в рамках проекта грантового финансирования «Жас ғалым» (ИРН AP22687057) «Изучение современного состояния кустарниковых поясов Восточного Казахстана на основе биоэкологических и генетических характеристик популяций некоторых видов рода Rosa L.». Публикации. Результаты изложены в четырех научных публикациях, включая три статьи в журналах Q1, Q2 (Web of Science, Scopus) и одну статью в изданиях, рекомендованных КОКСНВО МНВО РК. Автор также зарегистрировал патент на полезную модель. Значимость и актуальность исследования подтверждаются публикациями, а также его представлением на международных и республиканских конференциях.
Отзыв зарубежного консультанта
Заключение комиссии по этической оценке исследований
Решение диссертационного совета
Защита диссертации: https://youtu.be/Pm01yllPMgk
