В целях разработки оптимального заповедного режима в пределах заповедника и мероприятий по экологической оптимизации сельскохозяйственных ландшафтов степной зоны Урала с 1988 г. начаты наблюдения по программе ландшафтно-экологического мониторинга.
Этот вид мониторинга рассматривается нами как сочетание определенных видов биологического и геосистемного (природно-хозяйственного, физико-географического, ландшафтного) мониторинга. Цель ландшафтно-экологического мониторинга — оценка современного состояния экосистем и ландшафтов, наблюдения и прогноз изменений биотической составляющей на уровне редких, характерных, фоновых (ландшафтных) видов, популяций, сообществ, образующих генофонд живой природы, включая биологическую продуктивность в динамической взаимосвязи с ландшафтными условиями. Выделение данного вида мониторинга, на наш взгляд, отвечает традиционным задачам государственных заповедников и нацеливает их сотрудников на решение первоочередных вопросов экологической оптимизации природной среды. Целенаправленный отбор переменных, составляющих биоту и ландшафт в целом, позволяет сконцентрировать внимание на наиболее уязвимых элементах природной среды и важных показателях продуктивности ландшафта, сэкономить время и средства для скорейшего получения достоверной информации о состоянии экосистем и геосистем заповедника.
С учетом специфики степного природопользования, задачам которого в первую очередь должен служить степной заповедник, на его территории создается сеть мониторинговых площадок, контрольно-смотровых полос, станций, точек наблюдения и т. д.
Одна из важных задач проведения мониторинга в степном заповеднике — сбор сведений для сравнительного анализа круговорота питательных веществ в природных и сельскохозяйственных экосистемах. С этой целью выбран спектр параметров, характеризующих абиотические и биотические свойства природных и культивируемых экосистем, непосредственно влияющих на их способность накапливать питательные элементы и на их стабильность.
В перечне абиотических свойств могут быть названы такие характеристики, как скорость инфильтрации, величина стока, эрозионная опасность, потери почвенной влаги на испарения, почвенные коллоиды, потери на вымывание, температура почвы, ее плотность и др. В числе важнейших биотических свойств рассматриваются внутренний круговорот, осуществляемый растениями, синхронизация активностей растений и микроорганизмов, разнообразие биологической активности по времени, разнообразие растительных популяций и генетическое, потенциал воспроизводства.
Организация систематических наблюдений за перечисленными показателями в ландшафтах с различной антропогенной нагрузкой не только необходима для понимания механизма функционирования степных экосистем, но и позволяет выбрать оптимальный способ их хозяйственного использования, обеспечивающий эффективный круговорот основных питательных веществ и их долговременную стабильность, в понимании Холдинга, который считает, что окультуривание земель должно сопровождаться усиленным накоплением питательных элементов.
Другой блок ландшафтно-экологического мониторинга образуют наблюдения за ботаническими и зоологическими объектами. Задача мониторинга ботанических объектов — слежение за состоянием и уровнем антропогенных изменений растительности для того, чтобы вовремя сигнализировать о происходящих нежелательных изменениях структуры растительных сообществ и наличии угрозы вымирания редких и ценных видов растений. В целях развития сети ботанического мониторинга в 1988—1989 гг. проведено ландшафтно-геоботаническое картирование всех четырех участков заповедника и заложено 38 контрольных площадок (10X10 м).
Из объектов ботанического мониторинга можно назвать популяции редких растений (василек Талиева, гвоздика уральская, ковыль красивейший, ковыль Залесского, солодка Коржинского, тюльпан Шренка, шпажник черепитчатый, ятрышник шлемоносный и др.), эндемиков (астрагал Гельма, гвоздика иглолистная, оносма губерлинская, тимьян губерлинский, тимьян мугоджарский и др.) и реликтов (горноколосник колючий, очиток гибридный, щитовник болотный и др.). Большую научную и практическую ценность имеют мониторинговые площадки с эталонами разнотравно-типчаково-ковыльный, гипчаково-ковыльной, полынно-злаковой, разнотравно-кустарниковой степи.
Кроме того, в заповеднике заложены площадки и экологические профили, необходимые для оценки уровня антропогенной (главным образом пастбищной) деградации луговых и степных сообществ. Для определения степени деградации используется критерий доли участия синантропных видов в их составе.
Текущий мониторинг зоологических объектов заповедника ведется по двум направлениям. Первое — это зоомониторинг урочищ-аналогов, расположенных на участках (в различных ландшафтных провинциях региона. Второе — зоомониторинг в изначально однородных ландшафтных условиях, по участкам, находящимся под различной степени антропогенным воздействием (например, в зависимости от степени пастбищной деградации урочищ).
Основой для проведения мониторинга отдельных видов животных должна быть их классификация по степени встречаемости, уникальности и характерности. В соответствии с этим предлагается следующая группировка видов, подлежащих мониторингу.
I группа. Редкие виды, занесенные в Красные книги РСФСР и СССР. К ней относятся орел степной, гнездящийся на всех участках заповедника, курганник, отмеченный на трех участках, кречетка, стрепет, дрофа, орел-могильник, журавль-красавка, из млекопитающих —перевязка и европейский подвид сурка.
II группа. Редкие для заповедника и региона виды, не занесенные в Красную книгу. Сюда можно отнести из млекопитающих сайгака, лося, косулю, волка, а из птиц — тетерева, выпь большую, пустельгу степную и некоторые другие виды.
III группа. Характерные, но сравнительно малочисленные виды, служащие важными индикаторами современного состояния экосистемы. Очень ценная для мониторинга группа видов, численность которых хорошо поддается учету. К ней отнесены огарь и пеганка, местообитания которых тесно связаны с обводненностью территории и наличием убежищ в виде нор, ниш и т. д. Сюда же входят барсук, лисица, куропатка серая, тиркушка степная. Из пресмыкающихся к этой группе следует отнести черепаху болотную.
IV группа. Фоновые (ландшафтные) виды животных, определяющих зообиомассу. Массовое обитание видов этой группы связано со специфическими экологическими условиями того или иного типа доминантных урочищ. К ней следует отнести виды семейства жаворонковые. Причем для каждого типа степей, в зависимости от степени покрытия и высоты травостоя характерен тот или иной вид этого семейства (полевой, черный, белокрылый жаворонки и др.). К фоновым видам животных оренбургских степей мы относим также хомяка обыкновенного, полевку обыкновенную, пищуху степную, сурка степного, пустельгу обыкновенную, каменку обыкновенную. Из рептилий в этой группе необходимо взять под наблюдение все виды ящериц и гадюку степную.
В IV группе необходимо выделить в особую подгруппу виды фоновых животных, численность которых связана со степенью пастбищной деградации степных экосистем. Речь идет о таких видах, как суслик малый, пеструшка степная, численность которых резко возрастает на скотосбоях.
В соответствии с предложенной схемой, Оренбургской лабораторией ландшафтной экологии УрО АН СССР на всех участках степного заповедника заложена сеть ландшафтно-экологического мониторинга. Ее составными частями являются сплошное картирование мест обитаний видов I, II и III групп, контрольно-смотровые полосы и линейные маршруты для инвентаризационных наблюдений и мониторинга фоновых видов, контрольные площадки для учета характерных и массовых видов. Отдельно заложены контрольные площадки для наблюдений за динамикой популяций животных, сформировавшихся в синантропных условиях (местах стоянок скота, значительного скотосбоя и т. д.). Основа для планирования сети зоологического мониторинга— геоботанические и ландшафтные карты участков заповедника масштаба 1 : 25 000.