Типы болот и из роль на планете

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

В географической литературе в термин «болото» вкладывают либо широкое, либо узкое содержание. В широком толковании болото – это избыточно увлажнённый с застойным водным режимом участок земли, на котором происходит накопление органического вещества в виде неразложившихся остатков растительности. В более узком смысле болото сравнивают с торфяником, т.е. избыточно увлажнённым участком земли, имеющим слой торфа толщиной не менее 30 см. и покрытым специфической растительностью. Избыточно увлажненные земельные площади со слоем торфа не менее 30 см. или вовсе не имеющие его называют в таком случае заболоченными землями.

Я буду придерживаться более широкого толкования термина и относить к болотам не только торфяные болота – торфяники, но и заболоченные леса, луга, участки тундры и др., т.е. заболоченные земли, не имеющие хорошо выраженного слоя торфа. Для такого широкого толкования термина «болото» имеются два основания. Во-первых, на многих заболоченных землях наблюдаются начальные фазы формирования слоя торфа (хотя и замедленного), что в условиях холодного климата может объясниться малой интенсивностью прироста органического вещества, а в условиях жаркого климата – большой интенсивностью его разложения. Поэтому не относить к болотам заболоченные земли означало бы не учитывать генетического единства этих объектов. Во-вторых, к болотам целесообразно отнести огромные пространства заболоченных тропических лесов, приморских солоноватых маршей или мангровых болот (торфа у них обычно мало или вообще нет), поскольку все эти объекты объясняет избыточная застойная увлажненность. В противном случае эти природные объекты, несомненно относящиеся к водным, выпали бы из поля зрения гидрологии [7].

Разнообразие  типов болот зависит от их происхождения, условий водно-минерального питания, географического и геоморфологического  положения. Они отличаются дуг от друга растительным покровом, строением  и глубиной торфяной залежи. То или иное сочетание растений, совместно обитающих на данной территории в более или менее однородных условиях, носит название растительной группировки [9].

Нередко бытует взгляд, что чавкающая под  ногами болотная топь – место бросовое, причиняющее трудности при хозяйственном  освоении. Нередко нефтяники рассказывают, какие неприятности чинили им болота. Все это так. Но подробный, чисто утилитарный подход оказывается слишком узким и просто нервным. Гораздо правильней рассматривать болота как естественное природное образование, играющее вполне определенную роль в биосфере нашей планеты.

В умеренных  широтах болота – обычный элемент  ландшафта, очень важный для поддержания  природного равновесия. Переувлажненные участки всегда были резервом для расширения сельскохозяйственных угодий. В настоящее время они служат  местообитанием многих редких животных и растений, славятся своими ягодниками [8].

Целью данной работы в первую очередь  является определение понятия «болото». В  данной работе главным будет рассмотреть  процесс образования и эволюции болот, типы болот, их характеристики и свойства. Проиллюстрировать географическое распределение болот и разобраться в их значении и некоторых свойствах торфа.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БОЛОТАХ

1.1 Происхождение термина

Слово «болото» имеет древнее балто-славянское происхождение. Этот корень встречается во всех древних и современных балто-славянских языках. Неслучайно прародиной славян считается болотистая местность между белорусским Полесьем и Балтийским морем. Само название Балтика также производно от этого корня. В славянских языках с полногласием (русский, украинский, белорусский и др.) звучит в виде болото, в других славянских и балтийских языках, в том числе в старославянском как «блато», «балто». Примечательно что в результате долгих языковых контактов славян с восточно-романским населением слово балтэ/baltă «топь» вошло в румынский и молдавский языки, в том числе в топонимы [4].

1.2 Понятие «болото»

Болотом обычно называют сильно увлажнённые  участки земной поверхности, на которых растёт особая болотная (в большинстве случаев влаголюбивая) растительность и  на которых идёт процесс накопления торфа. Сильно обводнённые участки земной поверхности, на которых отложения торфа нет (например мокрые солончаки полупустынь), не относятся к болотам.

Болота  по своим гидрологическим свойствам  отличаются и от водоемов, и от суходолов, однако резкой границы между болотом  и суходолом, а также между  болотом и озером провести нельзя, как нельзя провести резкой границы  между человеком среднего возраста и стариком - переход осуществляется постепенно. Гидрологически болото характеризуется двояко: это или озеро, но со связанной водой, или суша, но содержащая более 90% воды и менее 10% сухого вещества [7].

Различают также болота и заболоченные земли. В тех случаях когда мощность торфа велика и корни растений не достигают залегающих под торфом минеральных грунтов, говорят о болоте; а когда толщина торфа мала и корни большинства растений располагаются в минеральном грунте, говорят о заболоченных землях. Однако это разделение в значительной мере условно.

Поскольку один из основных признаков болота – это наличие процесса накопления торфа, необходимо прежде всего кратко пояснить этот процесс.

Торфом называют полуразложившиеся (полуперегнившие) остатки растительности коричневого, или бурого иногда почти черного цвета. Степень разложения (обычно выражаемая в процентах) показывает, какая доля растений разложилась или перегнила на столько, что даже под микроскопом нельзя различить отдельных волокон и тканей растений, а видна просто бурая аморфная масса.

Итак, торф образуется  в результате неполного  разложения растительных остатков. Поэтому  быстрота процесса торфонакопления определяется соотношением скоростей двух противоположно направленных процессов, а именно быстротой прироста растительной массы и быстротой разложения (или гниения)отмерших частей растений. Если скорость разложения превышает скорость прироста, то торф не образуется, т.к. все остатки успевают полностью сгнить и наоборот. Скорость гниения зависит от температуры и от количества проникающего к гниющим остаткам кислорода [10].

 В  тех случаях, когда отмирающие  части растений находятся в  сильно увлажненной среде или под водой, разложение их идет крайне медленно, следствием чего является постепенное их накопление. Дальнейшее уплотнение и закисление  отмирающих частей растений приводит к отложениям торфа [9].

Можно ли дать общее определение болоту как  экологической системе? Учёные не раз  делали попытки давать такие определения; наиболее удачным, возможно, является следующее: болото – своеобразная и  сложная природная система взаимосвязей компонентов биогеоценозов, формулирующаяся в условиях обильного увлажнения.

Это определение нуждается в расшифровке. Прежде всего, что такое -  биогеоценоз?

Известный советский эколог, академик В. Н. Сукачёв, в 1904 году впервые предложил этот термин. Он писал, что биогеоциноз это «совокупность на известном протяжении Земной поверхности однородных природных явлений: атмосферы, растительности, животного мира, мира микроорганизмов, почвы и гидрологических условий, умеющая свою особую специфику взаимодействия этих слагающих её компонентов и определённый тип обмена веществом и энергией их между собой и с другими явлениями природы  и представляющее собой внутреннее противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии». Или: биогеоценоз – это растительное сообщество (фитоценоз) вместе с населяющем его животным миром (зооценозом) и соответствующим участком земной поверхности – с его особыми свойствами атмосферы (микроклимата), геологического строения почвы и водного режима. Все эти компоненты составляют единый взаимообусловленный комплекс.

Первая  особенность, отличающая болотные биогеоценозы от других (лесных, степных, пустынных и т.д.), - постоянное или застойное длительное или обильное слабопроточное увлажнение.

Другая  их особенность – своеобразный растительный мир, представляющий сочетание различных  экологических и жизненных форм. Тут и влаголюбивые растения – гигрофиты и водные – гидрофиты, и те, что приспособились к жизни в условиях среднего водоснабжения – мезофиты, и хорошо переносящие засуху – ксерофиты и холодостойкие  растения умеренных влажных поясов – психрофиты. В состав этих экологических групп входят деревья, кустарники, травы, мхи, лишайники.

Третья  особенность болотных биогеоценезов – болотный тип почвообразования. В болотах может отлагаться ил, органо-минеральные грязи, может происходить оглеение минеральной почвы (превращение окисных соединений, главным образом железа, в закисные,  при котором почва принимает голубоватую или бледно- серую окраску). Часто происходит процесс, характерный исключительно для болот: образование и накопление торфа. Если болотообразование – интрозональный процесс, охватывающий почти все географические зоны земного шара, то торфообразование – процесс с ярко выраженным зональным характером [8].

Наличие торфа – не обязательный признак  болота. Например, нет торфа на затопляемых в период разлива рек в пойменных лугах, в болотах степей и пустынь – остатки растений там быстро распадаются в условиях сухого воздуха и высоких температур.

Нет торфа  и во многих болотах тропиков –  в них отлагается ил и грязи; там  же слишком быстро идёт разложение остатков растений.

В приморских болотах быстрому разложению способствует солёная вода, в дельтах и речных заводях – проточность, насыщенность воды кислородом. Значит, торфяные болота – это частичный случай, но в условиях умеренного и холодного климата избыток влаги почти всегда ведёт к образованию торфа. Таким образом, понятие «болото» шире, чем понятие « торфяное болото»,  «торфяник». Болото могут быть с торфом и без него [7].

1.3 Образование болот

Процессы, характерные для формирования болот:

• Слабый обмен кислородом и минеральными веществами
• Неподвижная (непроточная) вода
• Медленное разложение органических веществ

Образование болот возможно двумя путями: 
1 Заболачиванием почвы 
2 Заболачиванием водоемов

1 Заболачивание почвы

Основная  причина заболачивания - изменение  водно-воздушного режима в поверхностных  горизонтах почвы. Один из почвенных  горизонтов становится менее проницаемым для воды. Во время дождей вода долго стоит над ним, создавая избыточное увлажнение. Изменение экологических условий ведет к смене растительности. Приток минеральных вод с окружающих склонов и в виде разгрузки грунтовых вод не дает развиваться мощной залежи торфа (обычно до 1 м). Среди лесных зеленых мхов появляется кукушкин лен. Плотные подушки этого мха надолго задерживают воду и усиливают процесс заболачивания. Причиной заболачивания леса часто является сибирский шелкопряд. Последствия его жизнедеятельности приводят к тому, что деревья остаются без хвои, гибнут и перестают забирать влагу из почвы. Заболачивание лесных вырубок и гарей (сгоревший участок темнохвойной тайги) - явление довольно обычное.

 Временное  заболачивание происходит по  той же причине, что и в  очагах массового размножения  сибирского шелкопряда: деревья,  откачивающие воду как насос,  уничтожаются. Только через 20-30 лет  молодой лес, возобновляющийся  на этих местах, снова начинает  испарять влагу - и болото исчезает.

2 Заболачивание водоёмов

Заболачивание водоёмов может идти различными путями, в зависимости от степени проточности  воды в них, рельефа берегов и  дна.

Различают три основных типа заболачивания  водоёмов.

Первый тип характерен для непроточных или слабопроточных озёр с пологими берегами и постепенным понижением дна к середине озера (рисунок 1). На первых стадиях жизни озера обмеление его происходит вследствие отложения на дне как минеральных осадков, приносимых в озеро ручьями и реками и смываемыми с его берегов, так и органических остатков плавающих в воде микроскопических организмов и заносимых в озеро или живущих в нем растений.

Рисунок 1. Зарастание водоема

1 – осоковый торф; 2 – тростниковый и камышовый  торф; 3 – сапропелевый; 4 – сапропель

Такие отлагающиеся на дне водоёма смеси из минеральных  и органических частиц называют гиттиями.

В прибрежной зоне на дне водоёма поселяется водная растительность. В более глубоких метах (4-5 метров) простирается пояс настоящих водных растений с плавающими листьями (кувшинки) и водоросли; на глубине до 2-3 метров растут камыши, а ближе к берегу, при глубине воды не превышающей 1 метра – осоки и ряд других растений. Далее к центру поверхность водоёма свободна. Это так называемый пояс макрофитов. Здесь встречаются погруженные в воду растения – гидатофиты различных видов: широколиственные рдесты, уруть и т.д.

Отмирающая  растительность падает на дно, где почти  не разлагается из-за нехватки кислорода. В каждой из этих зон дно начинает постепенно повышаться, водоём мелеет  и прибрежные растения постепенно продвигаются к центру водоёма. Этот  процесс называется зарастанием [2].

Второй тип характерен для глубоких водоёмов с крутыми берегами и с большой глубиной у берега. Этот процесс начинается у берегов водоема, где большая глубина не даёт возможности развиться осокам, тростнику и д.р. Такие водоёмы зарастают с поверхности. Этот процесс называется нарастанием (рисунок 2). В этом случае в местах, защищенных от ветра и волнения, на поверхности воды поселяется плавающая растительность, создающая скреплённый с берегами плавающий ковер из растений, называемый сплавиной, или зыбуном.

Основу  сплавины образуют растения с длинными, стелющимися по поверхности воды корневищами – сабельник, белокрыльник, вахта. В ячейках сети из корневищ белокрыльника или сабельника поселяются мхи и другие растения. Каждый год сплавина нарастает как в толщину, так и к центру водоёма. Вследствие нарастания растений вверх, сплавина всё более погружается в воду. Снизу от неё отрываются отмершие остатки растений, которые падают на дно, таким образом, постепенно расстояние между дном водоёма и сплавиной уменьшается. Часто ветер отрывает от сплавины большие или средние куски, которые превращаются в плавающие островки. Так как   этот тип нарастания характерен для глубоких озёр, то со временем вся поверхность озера зарастает мощной толщей сплавины.

Третий тип заболачивания характерен для рек и ручьёв.

Заболачивание может начаться при условии мелких озёр или рек и при медленном их течении. Для начала процесса заболачивания необходимо наличие избытка воды у поверхности почвы. Поэтому в первую очередь процесс заболачивания начинается на пониженных местах земной поверхности, где застаиваются талые снеговые воды и дождевые воды.

Фактором, способствующим развитию болотообразовательного процесса на суше, является обеднение почв питательными веществами.  При этом  под лесной или луговой растительностью поселяются не требовательные к условиям питания мхи – сначала зелёные мхи, а затем различные виды сфагнового мха.

Моховая  дернина как губка удерживает в себе воду, затрудняя доступ кислорода к гниющим остаткам, в результате чего начинается процесс торфонакопления.

Корни большинства  деревьев не приспособленные к постоянному   нахождению в воде нуждаются в кислороде. Поэтому, когда на поверхности почвы в лесу образуется постоянно насыщенный водой слой, мешающий проникновению кислорода к корням, дерево рано или поздно погибает. С этого момента начинают господствовать различные виды мхов. Начинается процесс заболачивания. При заболачивании лугов огромную роль и грает растительность, она не пропускает кислород в почву и в итоге образуется травяное болото.

В возникновении  и развитии болот большую роль играет температурный режим. Большое  же количество летних осадков не даёт возможности переувлажнённому слою почвы за лето полностью просохнуть, в результате в нём поселяется  влаголюбивая болотная растительность и начинается процесс торфообразования [2].

1.4 Свойства  болот

Свечения на болотах.

В теплые темные ночи на болотах наблюдаются  свечения бледно-голубоватых, слабо  мерцающих огоньков, выписывающих сложную  траекторию. Их возникновение объясняют  спонтанным возгоранием выделяющегося  из болота метана (болотного газа), светом гнилушек (гниющих растений), фосфоресцирующих организмов, радиоактивных минеральных осадков, и другими причинами.

Попытки имитации типичных характеристик блуждающих огней путем создания искусственных болот и поджигания выделившегося метана провалились. Имеется версия, что эти блуждающие огоньки – результат взаимодействия фосфористого водорода и метана. Фосфорные соединения, входящие в состав трупов животных и человека, под действием грунтовых вод разлагаются с образованием фосфористого водорода. При рыхлой насыпи над могилой или небольшом слое воды в болоте газ, выйдя на поверхность, воспламеняется от паров жидкого фосфористого водорода.

Также имеется  поверье, что свечение на болотах  вызвано низкими сущностями (погибшие люди, болотные духи).

Мумифицирующие действие болот.

Болота  на 90% состоит из воды с высоким  содержанием кислот торфа. Такая  среда замедляет рост бактерий, отчего тела органического происхождения, утонувшие в болоте, не разрушаются. Наличие кислот в болоте в сочетании с низкой температурой воды и недостатком кислорода оказывает дубильное воздействие на кожу, чем объясняется темно-коричневый цвет найденных тел, таким образом, благодаря отсутствию кислорода и антибактериальным свойствам сфагнума, который является мощным консервантом, тело прекрасно сохраняются.

За последние 300 лет в заброшенных торфяных болотах Британии, Ирландии, Нидерландов, Германии и Дании были обнаружены хорошо сохранившиеся тела людей. Большая часть этих мумий датируется Iв. до н.э. -  IV в. н.э. [4].

2. ТИПЫ И ЭВОЛЮЦИЯ БОЛОТ

1. Типы болот

Следуя  Н. Я. Кацу, болота подразделяются на две большие группы – заболоченные земли (не имеющие хорошо выраженного торфяного слоя) и собственно торфяные болота.

К заболоченным землям можно отнести многие типы болот: травяные болота арктической тундры, тростниковые  и осоковые болота лесостепи, засоленные болота полупустыни и пустыни (солончаки), заболоченные тропические леса, пресноводные тропические травяные болота сезонного увлажнения, пресноводные и солоноватоводные приморские болота (марши), соленые манговые болота и т.д.

По комплексу  геоморфологических, гидрологических  и геоботанических признаков  торфяные болота, лучше изученные  и приуроченные в основном к тундре, лесной зоне и лесостепи, подразделяются, в свою очередь, на три типа: низинные, переходные, верховые (рисунок 6).

Низинные болота обычно имеют вогнутую или плоскую поверхность, способствующую застойному характеру водного режима.

Рисунок 6. Схема верхового (а) и низинного (б) торфяных болот:

микроландшафты: 1 – осоковые, осоково-тростниковые, осоково-гипновы; 2 – сфагново-осоковые; 3 – сфагново-пушицевые; 4 – ольшаники; 5 – сосново-сфагновые; 6 – залежь сфагнового торфа; 7 – залежь тростникового и осокового торфа; 8 – минеральный грунт

Образуются  они в низких местах – по берегам  рек и озёр. В последнее время  такие болота стали появляться в  зонах подтопления водохранилищами. К низинным болотам также относятся пойменные и притеррасные болота, болота в низовьях и дельтах рек (так называемые «плавни» с густыми зарослями тросника).

Важнейшие гидрологические особенности низинных болот – наличие близлежащего водоёма или водотока, неглубокое положение уровня грунтовых вод, преобладание в водном питании поверхностных и грунтовых вод - поставщиков минеральных биогенных веществ.

Характерной чертой низинных болот являются евтрофные растения, требовательные к минеральным веществам. Среди таких растений – ольха черная, берёза, ель осоки, тростник и рогоз. Изредка можно встретить осину, серую ольху. Из деревьев второй величины широко распространена крушина, а также берёза приземистая [7].

Большую роль на низинных болотах играет тростник, который образует высокие и густые заросли или встречается в виде примеси. Из других крупных злаков особенно характерны вейники. Также  большое значение на низинных болотах имеют хвощи: топяной хвощ, болотный хвощ. Из широколиственного разнотравья на болотах очень обильна вахта (рисунок 7),отличающаяся своими тройчатыми листьями.

Многозначительную роль  местами играют сабельник и белокрыльник (рисунок 8) с широкими овально-сердцевидными листьями и характерным белим листом.

Состав  мхов на низинных болотах также весьма разнообразен. Преобладают зеленые мхи , также встречаются сфагновые мхи местами образующие сплошной покров [9].

Верховые болота имеют мощный слой торфа и выпуклую поверхность. Отличительная черта гидрологического режима верховых болот – преобладание в их водном питании атмосферных осадков, бедных минеральными биогенными веществами. Для верховых болот характерны олиготрофные растения, нетребовательные к минеральным веществам: сосна, вереск, пушица, сфагновые мхи [7].

Из древесных  пород встречаются сосна. Кустарников, как правило, нет совсем, но зато огромную роль играют мелкие кустарнички, которые для верховых болот  более характерны, чем травы. Большинство относится к группе вересковых: вереск, кассандра, багульник, клюква, голубика (рисунок 9).

Кроме вересковых кустарничков, на верховых болотах  обильны водянка, или вороника, и карликовая берёзка. Клюква и голубика, или гонобобель – общеизвестные ягодные растения. Из травяных растений на верховых болотах особенно распространена пушица одноголовая [9].

Образуются  верховые болота обычно на водоразделах, а также в других местах в результате эволюции низинных болот.

Верховые  болота подразделяются на два подтипа – лесные, покрытые ковром сфагнового мха и сосной, а восточнее Енисея – лиственницей, и грядово-мочажинные, имеющие длинные гряды с кочками торфа и понижения – мочажины, покрытые сфагновым мхом и заросшие травянистой растительностью.

Промежуточное положение занимают переходные болота с плоской или слабовыпуклой поверхностью и мезотрофной растительностью (умеренного минерального питания). Наиболее типичные растения таких болот – берёза (иногда сосна), осоки, сфагновые мхи [7].

Из кустарников  можно встретить ивы. Из травянистых  растений на переходных болотах можно встретить все те же виды что и на низинных, но не все в изобилии.

Наряду  с этими видами можно встретить  многие кустарнички и травы, типичные для верховых болот. В моховом покрове  встречаются как гипновые так и сфагновые мхи низинных болот, так и типы болот широко распространённые на верховиках [9].

Для каждого  из трёх типов торфяных болот характерны определенные сочетания видов растительности (биоценозов) в совокупности с геоморфологическими особенностями отдельных частей болот, создающие особые болотные микроландшафты (рисунок 6). Так, весьма типичными микроландшафтами (по К.И. Иванову) для низинных болот являются древесные (ольшаниковые, березовые и др.), древесно-осоковые, древесно-осоково-сфанговые, тросниковые, тростниково-осоковые и др., для переходных болот -  древесно-осоковые, сфангово-осоковые и др., для верховых болот – сосново-кустарничковые, сосново-сфагновые, сфагново-пушицевые и др. Своеобразными болотными микроландшафтами являются комплексные грядово-мочажинные микроландшафты с различным характером растительности в зависимости от типа болот, а также грядово-озерковые, озеково-мочажиснные микроландшафты и др [7].

2.2 Процессы появления болот

Первые  болота появились 400 миллионов лет  назад, в девонском периоде геологической  историей Земли. Наибольшего расцвета они достигли в каменноугольном (карбоновом) периоде. Растительный покров карбоновых болот – древовидные папоротники, хвощи, плауны – был тем материалом, из которого образовался каменный уголь. В течение этого периода накопилось угля около 23% от всех его мировых запасов.