Содержание к диссертации
Введение
1 ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ 12
1.1 Северо-Тургайская физико-географическая провинция в пустынно-степном экотоне континентальной Азии 12
1.2 Изменения среды обитания при опустынивании 39
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 49
2.1 Описание основных типов наземных экосистем Северного Тургая
3 ПОЧВЕННАЯ МЕЗОФАУНА ПУСТЫННО-СТЕПНОГО ЭКОТОНА В ЛАНДШАФТАХ СЕВЕРНОГО ТУРГАЯ
3.1 История изучения фауны региона 75
3.2 Видовое разнообразие и фауногенез в условиях природного опустынивания 85
3.3 Характеристика основных групп мезофауны 100
3.4 Фаунистическое сходство биотопов 124
4 ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЖИВОТНОГО НАСЕЛЕНИЯ ПОЧВ И ТЕНДЕНЦИИ ЕГО ИЗМЕНЕНИЙ ПРИ ОПУСТЫНИВАНИИ
5 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИЗМЕНЕНИЙ СТРУКТУРЫ ЖИВОТНОГО НАСЕЛЕНИЯ ПОЧВ ПО ГРАДИЕНТУ НАРАСТАНИЯ АРИДНОСТИ МЕСТООБИТАНИЙ
5.1 Лесные экосистемы 167
5.2 Степные экосистемы 182
5.3 Пустынно-степные и степные сообщества на засоленных 196 почвах
5.4 Сообщества обсыхающих озер и соров (галогидрогенные) 198
5.5 Гипергалофитные сообщества 199
6 ДИНАМИКА ЖИВОТНОГО НАСЕЛЕНИЯ ПОЧВ В ПУСТЫННО-СТЕПНОМ ЭКОТОНЕ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ АЗИИ
6.1 Современные тенденции изменений животного населения почв 215
6.2 Вертикально-ярусное распределение и сезонные миграции мезопедобионтов
6.3 Межгодовая динамика численности. Стрессовые факторы 235
7 ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ЖИВОТНОГО НАСЕЛЕНИЯ ПОЧВ ПРИ НАРАСТАНИИ АНТРОПОГЕННОЙ ДЕГРАДАЦИИ ЭКОСИСТЕМ
7.1 Пастбищная дигрессия 245
7.2 Дорожная дигрессия 252
7.3 Механическое разрушение почв (распашка) 257
7.4. Залежи 261
7.5 Агроценозы 269
8 ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИКИ ОПУСТЫНИВАНИЯ И СОХРАНЕНИЕ БИОРАЗНООБРАЗИЯ
ВЫВОДЫ 283
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 285
- Северо-Тургайская физико-географическая провинция в пустынно-степном экотоне континентальной Азии
- Описание основных типов наземных экосистем Северного Тургая
- История изучения фауны региона
Введение к работе
Одной из глобальных проблем современности является опустынивание. Оно определяется одновременно как экологический процесс и как состояние окружающей среды и используется для обозначения деградации земель в аридных, семиаридных и субгумидных районах в результате действия различных факторов, включая изменение климата и деятельность человека (Конвенция ООН по борьбе с опустыниванием, 1994). В контексте Конвенции под «землями» подразумевается биопродуктивная система, включающая в себя почву, воду, растительность, прочую биомассу, а также экологические и гидрологические процессы, происходящие внутри системы. Сухие и засушливые климатические зоны, где в наибольшей степени вероятно проявление опустынивания, занимают около 48 % суши Земли. Площадь земель, подверженных или потенциально опасных в отношении опустынивания, составляет около 52 млн. кв. км. Ежегодно до 20 млн. га земель подвергаются деградации (Peterson, Westfall and Cole, 1993 и др.), но в целом причины и последствия изменения экосистем при опустынивании изучены недостаточно (Томас, 1999).
Опустынивание и сопутствующие ему изменения климата и гидротермического режима почв воздействуют на первичных продуцентов, почвенные сообщества и экологические процессы в экосистемах. Сравнительно хорошо изучены изменения косных и биокосного элементов экосистем (Герцык, 1955; Гунин, 1990, 1996; Абатуров, 1991; Babaev, Kharin and Orlovsky, 1993; Николаев, 1999; Зонн, Куст, 2000; Каштанов, 1999; Фаизов, Тапалова, 2003 и др.) и трансформации растительных сообществ (Рещиков, 1964; Курочкина, 1966; Курочкина, Макулбекова и др., 1999; Горшкова, Гринева и др., 1977; Горчаковский, 1979; Горчаковский, Рябинина, 1981; Миркин, 1984; Бижанова, Курочкина, 1989; Бижанова, 1998; Марыныч, 1999 и др.) при опустынивании. Вопросам воздействия опустынивания на животное население посвящено относительно небольшое число работ (Алимбаев, 1968;
Борисенко, 1969; Формозов, 1981; Grinnell, 1923 и др.), в том числе на сообщества почвенных беспозвоночных (Гиляров, 1951, 1955; Арнольди, 1952; Медведев, 1954; Бей-Биенко, 1961; Миноранский, 1971; Стриганова и др., 1995; Gerard, 1967; Wallwork, 1970; 1976; Hole, 1981 и др.), поэтому изучение реакций животных сообществ и потенциальных последствий этих ответов для функционирования экосистем представляет собой актуальную научную проблему. В то же время такие работы крайне важны, чтобы определить реакции животных сообществ и потенциальные последствия этих ответов для функционирования экосистемы при деградации окружающей среды природного и антропогенного характера. Кроме того, изменения влажности, температуры и других показателей, следующие из предсказанных моделей изменения климата, могут значительно усилить трансформирующее влияние опустынивания на экологические системы и их компоненты.
Цель настоящей работы - выявить основные закономерности изменений
структурно-функциональной организации сообществ почвенных
беспозвоночных при опустынивании на примере почвенной мезофауны.
Для выполнения цели были поставлены следующие задачи:
дать оценку фаунистического разнообразия комплексов почвенных беспозвоночных пустынно-степного экотона континентальной Азии на примере ландшафтов Северного Тургая;
провести анализ структурно-функциональной организации животного населения почв зональных, интразональных и экстразональных экосистем в условиях субаридного климата южной границы степной зоны;
выявить особенности изменений структуры сообществ педобионтов по градиенту нарастания засушливости природных местообитаний;
определить основные направления изменений структуры животного населения почв в пустынно-степном экотоне при разных типах антропогенной нагрузки;
выявить особенности структурной организации животного населения
почв, которые могут быть использованы для ранней индикации процессов опустынивания.
Объектом исследований является животное население почв (мезофауна). Почвенное население представляет собой удобную модель, отражающую изменения экологических условий, и выступает как интегральный индикатор динамики наземных экосистем. Функциональная структура сообществ почвенных беспозвоночных может быть эффективным показателем опустынивания и глубины его воздействия на экосистему. Структура животного населения почвы, с одной стороны, отражает особенности почвообразовательного процесса, с другой, в значительной степени определяет уровень первичной продуктивности (Стриганова, 1987, 1999а). Изучение механизмов и последствий перестройки биотических компонентов экосистемы под воздействием опустынивания представляет актуальную научную проблему, имеющую фундаментальное научное и практическое значение.
Проведено комплексное изучение сообществ почвенных беспозвоночных в природном экотоне между степными и полупустынными экосистемами Центральной Азии, на крайнем юге сухих степей. Известно, что в зоне перехода от субаридных к аридным системам опустынивание экологически более опасно и проявляется более ярко в сравнении с центральными, эволюционно адаптированными экосистемами природных пустынь (Виноградов, 1999; Зонн, Куст, 1999 и др.). Анализ воздействия опустынивания на разные типы ландшафтов, экосистем и их компоненты необходимо для разработки превентивных мер по сохранению биологического разнообразия и уровня биопродуктивности природных и хозяйственно используемых систем.
Положения, выносимые на защиту:
1. Для пустынно-степного экотона континентальной Азии характерна контрастность фауно-генетических и экологических характеристик животного населения почв, определяющих высокий уровень разнообразия почвенных сообществ.
Усиление пространственной дифференциации сообществ почвенных беспозвоночных происходит по градиенту повышения аридности природных местообитаний.
Основное следствие опустынивания - упрощение экологической структуры животного населения мезофитных местообитаний на фоне снижения фаунистического разнообразия.
Возможность использования изменений структурной организации животного населения почв для биоиндикации опустынивания.
В основу работы положены результаты многолетних (1977-2002 гг.) исследований фауны и животного населения почв сухостепного Казахстана в ландшафтах Северного Тургая как примера пустынно-степного экотона континентальной Азии, отличающегося наибольшей засушливостью среди прочих районов степной зоны (Николаев, 1999). В работе обосновывается выбор региона, рассматриваются современные условия среды, основные факторы опустынивания и деградационные процессы, связанные с отдаленными последствиями широкомасштабного освоения целины (для степной зоны) и возможным влиянием усыхания бассейна Аральского моря (для полупустынной и пустынной зон).
Во второй главе рассматриваются методы исследований, основным из которых является метод почвенно-зоологических проб. Для решения поставленных задач были использованы естественно встречающиеся градиенты почвенных характеристик (влажность и температурный режим почвы, засоленность и другие показатели) в различных масштабах -региональном и локальном. В локальном масштабе сбор и анализ данных проводился на экологических профилях, ранжированных по нарастанию аридности и (или) засоленности местообитаний в пределах различных ландшафтов. На обеих масштабных шкалах изучались изменения видового состава, структуры почвенных сообществ, в ряде случаев изучались популяционные изменения, первичная продукция, количество гумуса и другие характеристики. Исследованиями были охвачены все основные экосистемы
региона (зональные, экстразональные и интразональные) с ландшафтно-экологическим обоснованием выбора модельных полигонов на охраняемых и хозяйственно используемых территориях. Приводится характеристика и описание почвенно-растительного покрова стационарных участков.
Для выявления фауно-генетических характеристик животного населения почв отдельных типов природных экосистем в пустынно-степном экотоне проведен анализ видового разнообразия почвенной мезофауны и особенностей генезиса фаунистических комплексов.
Для понимания основ современных процессов и тенденций происходящих изменений при опустынивании было проведено изучение экологического состава животного населения, в том числе биотопического преферендума экологических групп, распределения видов по гигро- и галофилии, трофической структуры и выявлены жизненные формы отдельных семейств.
В ходе работы рассматриваются изменения структуры животного населения почв по градиенту нарастания аридности местообитаний.
Дан анализ сезонной и межгодовой динамики населения почвенных беспозвоночных, которая отражает динамическую изменчивость в природных экосистемах, краткосрочные, стрессовые и другие колебания условий жизни и тренды экологических факторов.
В работе приведены и проанализированы материалы о трансформации сообществ почвенных беспозвоночных в измененных биотопах по градиенту нарастания антропогенной нагрузки: пастбищная дигрессия - грунтовые дороги - распашка - залежи - агроценозы на юге сухих степей, а также рассматриваются проблемы ранней диагностики опустынивания, пути снижения темпов опустынивания и сохранение биоразнообразия.
При постановке исследований был использован новый методологический подход к оценке влияния опустынивания на гетеротрофный компонент экосистем с учетом системообразующих иерархических связей, отражающих закономерности изменения животного населения почв.
Впервые проведено комплексное эколого-фаунистическое исследование сообществ почвенных беспозвоночных, в котором изучаются закономерности изменений населения почвенных мезопедобионтов при опустынивании.
При проведении работ учтен катенный принцип рассмотрения экосистем от речных водоразделов до литоральной зоны.
Впервые детально обследовано почвенное население природных экосистем Северного Тургая и дан анализ сообществ мезопедобионтов природных местообитаний. В фауне региона обнаружено около 1000 видов почвенных беспозвоночных, из которых более 60 видов указаны для региона впервые, более половины видов впервые приводятся для Наурзумского государственного природного заповедника; обнаружены 2 вида, новых для науки.
Проведен сравнительный анализ численности и биомассы животного населения почв в различных биотопах за весь сезонный цикл с учетом межгодовой динамики.
Установлены основные признаки деградации животного населения почв под воздействием хозяйственного освоения территории как фактора опустынивания. Показано, что процессы деградации на разных уровнях экосистемы идут не синхронно и с разной глубиной. Рассмотрены вопросы индикации опустынивания и пути сохранения сообществ, способных поддержать экологические функции почвенного покрова субаридных экосистем.
По результатам проведенных работ составлены практические рекомендации по борьбе с корнегрызущими насекомыми-вредителями лесных культур на песчаных почвах подзоны сухой степи, которые были приняты Министерством лесного хозяйства Казахстана и внедрены в Республике. Материалы работ использовались для республиканских отчетов по биологическому разнообразию, при лесоустройстве Костанайской области (1999), лесоустройстве Наурзумского государственного природного заповедника (1985 и 1998 гг.) и составлении научных, мониторинговых,
природоохранных и просветительских программ заповедника (1977 - 2000 гг.).
Результаты исследований включены в лекционные курсы и пособия ВУЗов
(учебное пособие «География Костанайской области», 1993; лекционные
курсы «Экология и природопользование», «Основы рационального
природопользования», «Физико-географическое районирование и
зоогеография», «Управление природопользованием», "Зоология
беспозвоночных" и др.). Научные данные использованы при подготовке документов по проблемам опустынивания в Азиатском регионе в рамках сессий и конференций Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием (VIII, IX сессии Конвенции, 1-2 конференции сторон Конвенции, региональные конференции 1996 - 2003 гг.), подготовке материалов к номинации природных объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО, составлении научных обоснований обустройства и расширения границ Наурзумского заповедника, современной оценке состояния природных и нарушенных экосистем, мониторинга и изучения биоразнообразия при разработке и осуществлении природоохранных государственных программ. Сведения по структурно-функциональной организации почвенных сообществ региона и их изменений под воздействием факторов опустынивания могут служить основой работ по мониторингу, прогнозу развития и охране субаридных природных экосистем.
При подготовке данной работы постоянное внимание и неоценимую помощь оказывала научный консультант д.б.н. профессор Б. Р. Стриганова. Большую поддержку и ценные советы в ходе обобщения результатов работы предоставили д.б.н. И.Х. Шарова, д.б.н. А. А. Захаров, академик И.О. Байтулин, д.б.н. Е.И. Рачковская. В описании почвенных и геоботанических характеристик среды большую помощь оказали Ю.Г. Евстифеев, Е.И. Рачковская, А.Н. Маланьин, Н.Г. Сметана; в определении видов беспозвоночных животных - О.Л. Крыжановский, И.Х.Шарова, Б.М.Катаев, И. Кабаков, К. Макаров {Carabidae), Г.С.Медведев, СИ. Келейникова (Tenebrionidae), Е.Л.Гурьева, В.Г.Долин (Elateridae), М.Е.Тер-Миносян, Б.А.Коротяев (Curculionidae), Г.В.Николаев, В.Н.Янушев, Л.М.Никритин, О.Н.
Кабаков {Scarabaeidae), Т.С. Всеволодова-Перель (Lumbricidae), Л.П.Титова и Н.Т.Залесская (Myriapoda), Ч.Тарабаев и А.А.Зюзин (Aranei) и другие специалисты, которым приношу глубокую благодарность. Особую благодарность приношу сотрудникам Наурзумского заповедника, в первую очередь Е.А. Брагину, за понимание и содействие в проведении работ, а также техническим помощникам и всем лицам, способствовавшим выполнению работы.
Северо-Тургайская физико-географическая провинция в пустынно-степном экотоне континентальной Азии
Важным структурным элементом является меридионально расположенная Тургайская ложбина, представляющая крупную эрозионно-тектоническую впадину длиной в несколько сот километров. Ширина Тургайской ложбины колеблется от 25 до 70 км. Плато подверглись энергичному расчленению близ бортов Тургайской ложбины. Наиболее высокие и крутые уступы типа чинков прослеживаются вдоль западного и восточного бортов Тургайской ложбины с перепадами высот в 70-100 м. Борта ложбины представляют собой наклонные дренированные равнины, в пределах которых местами наблюдаются террасированные ступени. Ширина каждого из бортов ложбины составляет 10-20 км (Заугольнова, Воронцова, 1975).
Восточное плато вдается в долину террасовидными уступами, разделенными глубокими саями. Верхние части этих уступов достигают крутизны в 30 - 40 и во многих местах имеют выходы грунтовых вод. Западные склоны менее выражены, поскольку здесь плато пересекается широтной с пологими бортами Сыпсынагашской ложбиной, которая ступенчатым перепадом соединяется с Тургайской ложбиной на широте озер Сары-Моин и Жарман.
Днище ложбины представляет собой плоскую равнину, слабо наклоненную к северу и югу от урочища Сары-Моин с пологими, редко достигающими крутизны 8 склонами. Отметки днища ложбины в среднем не превышают 100-120 м над уровнем моря (Гельдыева, Веселова, 1992). Особый тип представляют "структурные плато", бронированные верхнеолигоценовыми песчаниками и гравелитами (Кизбель-Тау, Докучаевское плато) и окаймленные крутыми уступами.
Ландшафты. Дифференциация рельефа сформировала на сравнительно небольшой площади различный облик сухостепных ландшафтов. На уровне плато (с отметками 250-320 м над уровнем моря) до распашки были распространены плакорные ковылковые степи на темно-каштановых тяжелосуглинистых почвах. На более низком уровне (180 - 200 м) располагаются денудационно-аккумулятивные песчаные равнины (Сыпсынагашская ложбина), где на темно-каштановых супесчаных почвах преобладают разнотравно-ковыльные степи. На самом низком геоморфологическом уровне озерно-аллювиальных террас днища ложбины (120 - 125 м над уровнем моря), благодаря близкому залеганию к поверхности в разной степени минерализованных грунтовых вод, сформировались гидроморфные ландшафты, представленные солонцовыми и солончаковыми комплексами, лугами и фрагментами степных формаций различного типа. На всей территории, начиная от уровня плато, широко распространены блюдцеобразные понижения соленых озер и соров с сопутствующими растительными комплексами.
Денудационно-аккумулятивные песчаные равнины подверглись интенсивным эрозионным процессам, сформировавшим массивы дюнно-бугристых эоловых песков: Сыпсынагашскую котловину выдувания 2-го геоморфологического уровня и аккумулятивные пески в центральной части Тургайской ложбины, которые заняты лесными массивами Сыпсын-Агач и Наурзум-Карагай. Лесной массив Терсек-Карагай приурочен к олигоценовым пескам Ш террасы Тургайской ложбины. В классе равнинных ландшафтов, которые составляют семейства западно-сибирских и тургайских степей, сопряженно развиваются автоморфные, полугидроморфные и гидроморфные геосистемы. Для возвышенных равнин характерны ландшафты автоморфных, для низменных дренированных-неоэлювиальные (палеогидроморфные), для недренированных низинных междуречий и днищ речных долин и озерных котловин-полугидроморфные и гидроморфные.
Все разнообразие ландшафтов Северо-Тургайской провинции можно свести в единую многоступенчатую региональную цепь. Сверху вниз ее образуют следующие звенья: 1) столовые плато, с плакорными лёссовидными суглинками и типичными сухостепными плакорами; 2) пластово-денудационные равнины: а) песчаные и гравелисто-песчаные с песчаными.
Описание основных типов наземных экосистем Северного Тургая
В термин «опустынивание» вкладывались различные понятия, так как с момента конференции UN COD в 1977 он был определен неясно (Томас, 1999). В трактовке Пограммы ООН по охране окружающей среды UNEP (1990) опустынивание было определено как антропогенный процесс. Но это не соответствовало, например, процессам расширения границ существующих пустынь (как в случае песчаных дюн, вторгающихся на производительную землю). Многие из современных определений рассматривают опустынивание как собирательный термин для процессов деградации окружающей среды, которые усиливаются как прямыми, так и косвенными воздействиями. Различия между определениями часто заключаются в деталях, например, являются ли изменения в растительных ассоциациях, которые могут быть легко обратимы, подобными изменениям в почве, которая, будучи однажды эродирована или засолена, в дальнейшем может сопровождаться направленными негативными изменениями.
В тексте Конвенции ООН по борьбе с опустыниванием (1994) понятие «опустынивание» понимается более широко и означает "деградацию земель в аридных, семиаридных и субгумидных районах в результате действия различных факторов, включая изменение климата и деятельность человека". "Земля" означает зеленую биопродуктивную систему, включающую в себя почву, воду, растительность, прочую биомассу, а также экологические и гидрологические процессы, происходящие внутри системы. По данным UNEP (1987), около 21 млн. га потенциально продуктивных земель ежегодно становились экономически малоценными, ежегодные потери земель в результате опустынивания к 1987 году составляли около 50 000 кв. км, из них около 6000 га необратимо теряли свою ценность. Процесс опустынивания начинается с момента, когда скорость разрушения экосистем или изменений их компонентов превышает способность к самовосстановлению, то есть с момента нарушения динамического равновесия. В Национальной программе действий по борьбе с опустыниванием в Казахстане (НПД БО) (1997) выделено 9 видов опустынивания: деградация растительного покрова, ветровая эрозия, водная эрозия, дегумуфикация и засоление почв при орошении, химическое загрязнение почв и грунтовых вод при усыхании озер и других водоемов, техногенное опустынивание, нарушение гидрологического режима. Основными природными рискообразующими факторами опустынивания являются засушливость климата; геохимическая бессточность территорий, обусловливающая повышенную минерализацию поверхностных и грунтовых вод, а также высокую долю засоленных и солонцеватых почв в почвенном покрове; низкая биопродуктивность естественных фитоценозов; высокая ветровая активность, а также стихийные бедствия и антропогенные факторы.
Засушливость климата и засуха являются стимулятором процессов опустынивания. Как показывают расчеты по моделям общей циркуляции атмосферы, ожидаемое удвоение концентрации двуокиси углерода к 2050 г. вызовет значительный рост температуры воздуха во все сезоны в среднем на 3-7 С и уменьшение количества осадков в пределах 20 % от нормы, что приведет к усилению климатических факторов опустынивания.
Анализ изменений температуры приземного слоя воздуха (НПД БО, 1997) показал, что рост годовых температур на всей территории Казахстана (кроме северо-востока) составил 0,2 С за каждые десять лет последнего столетия. Осредненная годовая и сезонная температуры возросли на величину порядка 1 С за 100 лет, что примерно в два раза выше среднеглобального уровня. Трендовая составляющая осадков выражена слабо: 0,1-0,3 мм/10 лет. Увеличение альбедо при деградации экосистем уменьшает запасы продуктивной влаги в почве и вызывает дальнейшее усиление деградации. Средний климатический индекс засушливости возрастает с севера на юг: для степной зоны он составляет 2-5, для северной пустыни 5-7. Вероятность возникновения засух возрастает от 30-50 % на севере до 75 % на юге, а число дней с пыльными бурями в году в степной зоне 10-20, в пустыне 30-50 и засухи сопровождаются пыльными и соляными бурями, суховеями, почвенными засухами. В ряде работ рассматривается связь биологического разнообразия и климата (Чернов, Пенев, 1993). Считается, что рост амплитуды колебаний климата более разрушителен для экосистем, чем постепенное нарастание температур (Katz, and Brown, 1992; Solbrig, van Emden and Van Oordt, 1992; Hulme, Marsh and Jones, 1992; Thomson, 1995). Изменения климата влияют на транспирацию с поверхности земли (Shukla and Minz, 1982), что сказывается на микроклиматических характеристиках биотопов. Потенциальным результатом изменения климата на почвообразующие факторы могут быть изменения гидротермического режима почв и биомассы (Emanuel, Shugart and Stevenson, 1985; Drake, 1992; Dowlatabadi and Morgan, 1993; Pittock, 1994; Reilly, 1994; Reilly, Hohmann and Kane, 1994). Способствует опустыниванию гидрологический режим равнин, так как они теряют влагу полностью на испарение.
История изучения фауны региона
Территория региона лежала в стороне от великих торговых путей древности, поэтому письменные сведения о казахских степях того периода крайне скудны. Некоторые данные о крае приводятся в сообщениях средневековых арабских и персидских авторов аль-Максиди, Ибн Хаукаля, Гардизи, Ибн Фадлана и европейских послов XIII в. Завоевание Азии Чингиз-ханом в начале XIII веке несколько оживило связи Запада и Востока, но последовавший распад Монгольской Империи, а затем частый переход мест кочевий вплоть до XVI века из рук одних племен в другие вносят много неясностей для установления достоверности естественно-научных сведений и их точной географической привязки.
Можно выделить несколько этапов в изучении природы региона: (XVI век - 70- е годы VIII века) - первый период несистематического накопления знаний и сведений, полученных во время путешествий Ф.И.Байкова, Гмелина-старшего, Иоганна Гейнцельмана, Даниэля Мессершмидта, Миллера, П.И.Рычкова. (1770-1772гг.) - академические экспедиции под руководством П.С.Палласа и И.Ф.Фалька. (1816- 1903 гг.) - второй период накопления материалов, связанный с экспедициями Е.К.Мейендорфа, Х.И.Пандера, Э.Эверсмана, А.Гумбольдта, И.Борщова, Н.Северцова, Л.Мейера, исследованиями А.Е.Алекторова, Н.А.Зарудного, П.П.Сушкина и другими. (1904-1917гг.) - экспедиции Переселенческого управления по киргизскому землепользованию и путешествия отдельных исследователей (Б.А.Скалов, Ф. И. Левченко, В.М.Савич, В.С.Богдан, В.Н.Бостанжогло, Б.А.Федченко, И.М.Крашенинников и другие). (1920 - настоящее время) - инвентаризационные и экологические работы. С укреплением Российского государства появились первые систематизированные сведения о природе региона. В 1552 г. Иван Грозный велел "землю измерить и чертеж государства сделать", что было обобщено в "Книге, глаголемой Большой Чертеж" (1627 г.). В "Книге" были довольно верно даны общие черты топографии и гидрографии казахских степей, приведены некоторые географические названия: р. Тобол, р. Саук - в настоящее время р. Тургай, р. Средняя Сорила - в настоящее время р. Сарыозен, р. Нижняя Сорила - в настоящее время Кара-Тургай, р. Джиланчик -в настоящее время р. Улы-Жиланшик, р. Бозын - в настоящее время Улькаяк, оз. Ак-Куль - в настоящее время оз. Жаксы-Акколь. С усилением российского влияния посещения казахских степей стали более регулярными.
В 1734 г. северную часть казахских степей посетил Гмелин старший. Одновременно с Гмелиным в западной части степей путешествовал ботаник Иоганн Гейнцельман. Материалы были позднее обработаны и опубликованы.
В 1735 г. началось возведение Оренбургской линии крепостей и "казахские степи" стали более доступными. С установлением "линии" стали регулярно поступать сведения о природе края (экспедиция поручика К. Миллера и геодезиста Кушелева от 1738 г. "от Орска до Зюнгорских границ" по 50 с.ш., которая, судя по сохранившейся карте, прошла вблизи Наурзума; путешествие Гладышева и Муравина из Орска в Хиву в 1741 г. и другие).
В 1762 г. Петром Рычковым была предпринята попытка обобщить накопленные сведения. Его фундаментальной работой стала "Топография Оренбургская, т.е. обстоятельное описание Оренбургской губернии". К этому изданию была приложена ландкарта, выполненная Красильниковым, на которой впервые был обозначен Наурзумский бор "в длину верст на двадцать, а в ширину верст на десять". В работе описывалось озеро вблизи Наурзумского бора под названием Наурзум (сегодня - оз. Аксуат) "великостью, сказывают, верст на сорок. Вода в нем солоноватая, но пить можно, рыбы имеет довольно" (цит. по И.А. Крупеникову, 1938). В 1970-1972 гг. под руководством П.С. Палласа и И.Ф. Фалька была организована знаменитая академическая экспедиция по изучению государства Российского. В 1971 г. член экспедиции подлекарь X. Берданес в составе отряда подполковника Титова выехал из Троицка и пересек западную часть Казахской степи почти в меридиональном направлении. Позднее И.Ф. Фальк обработал географические данные и минералогические коллекции X. Берданеса. Кроме прочих исследований, X. Берданес провел описание территории, занимаемой в настоящее время Наурзумским заповедником. В составе отряда генерала Траубенберга капитан Н.П. Рычков и X. Берданес проехали путь из Орска через верховья р. Орь и р. Иргиз в его среднем течении к р. Улькаяк и разливам р. Тургай севернее оз. Сарыкопа, затем к верховьям р. Кара-Тургай и р. Ишиму, обследовав, главным образом, территорию, занимаемую в настоящее время Костанайской областью. Обработав материалы экспедиции, И.Ф. Фальк впервые установил главнейшие особенности топографии и минералогии Тургайской столовой страны. П.С. Паллас обобщил данные по флоре, фауне и геологии обследованной территории.
