Цель программы:Экологический мониторинг Восточно-Казахстанской области для устойчивого развития сельского хозяйства и стабилизации качества окружающей среды.

Задача 1. В результате проведенных исследований на территории Восточно-Казахстанской области был выполнен тщательный отбор почвенных проб с учетом систематического случайного подхода и разделения территории на квадратную сетку. Пробы почвы были отобраны на различных глубинах, что позволило получить разностороннюю информацию о состоянии почвы и её загрязнении. Важно отметить, что точки отбора были выбраны с учетом санитарно-защитных зон и розы ветров, что повышает точность полученных данных. Совместное использование данных по землепользованию и техногенному воздействию позволяет более точно оценить уровень загрязнения в зоне влияния предприятий. Таким образом начата работа по определению уровня загрязнения доминантных сельскохозяйственных культур техногенными факторами в зоне влияния опасных источников загрязнения.
Проводиться Обучение 2-х казахстанских специалистов применению инструментов дистанционного зондирования на базе Немецкого Аэрокосмического Центра DLR в Германии по программе первого года обучения. В результет первый учебный модуль позволит специалистам Института биологии и биотехнологии получить необходимые навыки работы с геопространственными данными в QGIS. Участники смогут освоить методы классификации растровых и векторных данных, научатся использовать инструменты пространственного анализа и интеграции данных, что значительно расширит их возможности в решении эколого-биологических задач.

Задача 2.Составлена основа структурыбазы почвенных данных по участкам (133 точки, 487 образцов) с техногенным загрязнением в формате Excel с географической привязкой к картам - 19 полей, которые были конвертированы в ГИС-приложение MapInfoPro. База данных включает основные химические и физико-химические свойства почв, данные содержания ТМ. БД позволит в дальнейшем дать сравнительную оценку экологического состояния почв исследуемой территории, с учетом применения приемов ремедиации, оценить степень деградации/восстановления почвенного покрова. Не загрязненная (контрольная) темно-каштановая почва, типичная для региона обладает благоприятными агрохимическими, физико-химическими свойствами. Однако по содержанию цинка и кадмия уровень превышает фоновые значения и близкий к критическому. По меди и свинцу - в пределах нормы, не токсично, возможно влияние антропогенных факторов
Данные анализа незагрязненной темно-каштановой почвы показывают, что даже при благоприятных для роста и развития растений агрохимических параметрах, которые обеспечивают их необходимым питанием, уровень содержания тяжелых металлов достаточно высокий. Это говорит о необходимости ведения постоянного агроэкологического мониторинга и определения влияния ТМ на фитотоксичность.
Оценка экологических условий почвы по гранулометрическому составу показывает, что почвы с высоким содержанием глинистых частиц способствуют снижению подвижности тяжелых металлов, которые преимущественно аккумулируются в верхних слоях почвы и редко мигрируют ниже 20 см. В песчаных почвах тяжелые металлы обладают высокой миграционной способностью, проникая в более глубокие горизонты, где их концентрации могут быть как повышенными, так и снижаться в результате вымывания.

Задача 3. Инвентаризация растительности проходило по окраине промышленных площадок и близлежащих территории к объектам обследования. На момент изучения зафиксировано 162 вида древесных и травянистых растений из 117 родов и 40 семейств. Длительное воздействие источников загрезнения сформировали промышленную флору состоящих из числа местных видов (Populus laurifolia Ledeb., Betula pubescens Ehrh., Salix viminalis L., Calamagrostis epigeios (L.) Roth., Achillea millefolium L., Dactylis glomerata L., Artemisia vulgaris L. и др.), с незначительным количеством иннорайонных видов (Acer negundo L., Populus balsamifera L., Malus baccata (L.) Borkh., Armoracia rusticana Gaertn., Mey., Urtica dioica L., Cannabis ruderalis Janisch.идр.) Нарушенные участки постепенно зарасли сорными видами с общем проективным покрытием от 25 до 95% на различных территориях промышленных предприятий.

Задача 1. Проведённое исследование обеспечило комплексную оценку изменений земельного покрова, урбанизации и состояния экосистем Восточно-Казахстанской области. На основе спутниковых данных Landsat и Sentinel-1, 2 создана детализированная карта землепользования, отражающая распределение сельскохозяйственных, природных и застроенных территорий. Выявлено, что около 39% площади занимают пастбища и луга, а наиболее плодородные земли с чернозёмами сосредоточены в северо-западной и центральной частях региона. С 2000 года отмечается устойчивый рост урбанизированных зон, особенно в Усть-Каменогорске, где активно развивается промышленность и жилищное строительство. Пространственный анализ позволил выявить взаимосвязь между ростом застроенных территорий и усилением экологической нагрузки.
Важным результатом проекта стало обучение двух казахстанских специалистов в Немецком Аэрокосмическом Центре (DLR), где они освоили инструменты ГИС и методы дистанционного зондирования, что способствует повышению научного потенциала и эффективному применению современных технологий в экологическом мониторинге региона.

Задача 2. Комплексные исследования показали, что агроэкосистемы Восточно-Казахстанской области находятся под значительным техногенным воздействием горно-металлургических и перерабатывающих предприятий. Почвы региона характеризуются выраженной пространственной и профильной неоднородностью содержания тяжёлых металлов, что связано с сочетанием природных и антропогенных факторов. Наибольшие колебания выявлены по содержанию цинка и меди, особенно в верхних горизонтах, что указывает на локальные источники загрязнения в районах Риддера, Усть-Каменогорска и вокруг предприятий «Казцинк» и «Титано-магний».
Средние концентрации большинства элементов (Zn, Cu, Pb) не превышают предельно допустимые нормы, однако значительная вариабельность показывает неравномерность загрязнения. Особую экологическую опасность представляет кадмий, концентрации которого близки к пороговым, а коэффициент опасности существенно выше других металлов, что требует постоянного мониторинга.
В промышленных районах зафиксированы превышения ПДК по свинцу и кадмию в 2–4 и 1,5–3 раза соответственно, тогда как сельскохозяйственные почвы остаются в пределах нормы. Метагеномный анализ выявил около 2350 видов микроорганизмов в одном образце, что отражает высокое биологическое разнообразие и способность почв к самоочищению. Результаты подтверждают необходимость регулярного контроля и внедрения природосберегающих мер для восстановления деградированных территорий региона.

Задача 3. Инвентаризация растительности вблизи промышленных площадок Восточно-Казахстанской области показала высокое флористическое разнообразие, несмотря на длительное техногенное воздействие. Всего в отчетном году зафиксировано 254 вида древесных и травянистых растений, относящихся к 181 роду и 51 семейству, что на 92 таксона больше по сравнению с осенним периодом 2024 года. Наиболее представлены семейства Asteraceae (50 видов), Poaceae (25), Rosaceae (21), Fabaceae (17), Lamiaceae (15) и Salicaceae (14). Десять ведущих семейств объединяют 174 таксона, что составляет 68,5 % общего видового состава.
Флора промышленных территорий сформирована преимущественно местными видами, устойчивыми к загрязнению и антропогенным воздействиям: Populus laurifolia, Betula pubescens, Salix viminalis, Calamagrostis epigeios, Achillea millefolium и др. Присутствие иннорайонных и адвентивных видов, таких как Acer negundo, Echinocystis lobata и Cannabis ruderalis, свидетельствует о постепенном изменении структуры растительного покрова под влиянием хозяйственной деятельности человека. На участках, где промышленное производство было прекращено (Иртышский редкоземельный комбинат, Иртышский медеплавильный завод), отмечены признаки демутационной сукцессии, направленной на восстановление естественных фитоценозов. Эти процессы указывают на постепенное самооздоровление экосистем и возможность их природного восстановления при снижении уровня техногенной нагрузки.

Задача 4. Проведённые исследования, направленные на изучение влияния техногенного загрязнения на растения Triticum aestivum, Avena sativa и Helianthus annuus, позволили установить существенные различия в профилях экспрессии генов между образцами с загрязнённых и контрольных участков. РНК-секвенирование выявило активацию генов, участвующих в антиоксидантной защите, детоксикации тяжёлых металлов и стресс-ответе, а также снижение активности генов, связанных с фотосинтезом и первичным метаболизмом. Полученные результаты указывают на формирование у растений комплексных молекулярных механизмов адаптации и устойчивости к техногенным стрессорам, что имеет важное значение для оценки экологического состояния и биоиндикации загрязнённых территорий.

Руководитель НТП: Шамекова Малика Хабидулаевна, PhD, профессор, h-index 7. (https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=55617198500; https://www.webofscience.com/wos/author/record/98695)