КУРСОВАЯ РАБОТА

Болотные системы Восточного побережья озера Байкал (на примере болот Кабанского и Баргузинского районов)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

ГЛАВА 1. Физико-географические особенности болот

1.1 Общая характеристика болот

1.2 Образование болот

ГЛАВА 2. Торф

2.1 Образование торфа

2.2 Использование торфа

ГЛАВА 3. География болот

3.1 Распределение болот по материкам

3.2 Региональный обзор болот России и сопредельных территорий

ГЛАВА 4. Болотные системы Восточного побережья озера Байкал (на примере болот Кабанского и Баргузинского районов)

4.1 Болота Восточного побережья озера Байкал

4.2 Месторождения торфа

ГЛАВА 5. Экологическое значение болот

5.1 Экологическое значение болот

5.2 Экологические последствия осушения болот

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

Обширные заболоченные пространства с мрачными, непролазными, засасывающими трясинами с тучами комаров и мошки, постоянными туманами и ядовитыми испарениями, вызывающими тяжёлые болезни, с глубокой древности поражали воображение человека. Первые упоминания о них встречаются еще в трудах Плиния Старшего (46 г. до н. Э.). C болотами связаны многочисленные легенды и сказки. В сознании простого обывателя болото ассоциируется с чем-то мрачным и опасным. Неудивительно, что такое отношение к ним привело к бесконтрольному осушению и уничтожению болот. Лишь недавно к нам пришло понимание того, что болота это неотъемлемая часть ландшафта. Они играют заметную роль в природе, имеют важное научное и хозяйственное значение. Болота это уникальные экосистемы, выполняющие аккумулирующую, водорегулирующую, противоэрозионные, биостабилизационные, фильтрационные, водозащитные, климатообразующие, торфоресурсные и охотничье-промысловые функции. Кроме того, болота это резерв земельных и лесных угодий, так как после мелиорации на болотах можно выращивать сельскохозяйственные и лесные культуры или использовать их под сенокосы и пастбища.

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: Изучение болот представляет теоретический интерес не только для ботаников, геоботаников, гидрологов, но также и для географов и ландшафтоведов как своеобразный комплекс природных явлений. В последние десятилетия антропогенная нагрузка на болотные ландшафты постоянно возрастала в связи с мелиорацией и торфоразработками. Это привело к ухудшению экологической ситуации в болотных системах. Большим пробелом в освоении болот и стабилизации экологической обстановки является отсутствие данных об особенностях функционирования болотных систем после техногенного воздействия на них, а также взаимодействия и влияние их на сопряжённые с ними системы рек и озёр. Поэтому проблема изучения болотных экосистем очень актуальна.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ: Цели:1) Выявление экологических и ландшафтных условий возникновения болот и особенности их трансформации под действием техногенных процессов в связи с их освоением.

2) Выявление географических закономерностей в размещении болот на Земном шаре.

Задачи:

1) Рассмотреть геологические факторы образования болот.

2) Выявить ведущие эколого-ландшафтные факторы развития болот и торфообразования.

3) Рассмотреть географические закономерности размещения болот на Земном шаре.

4) Рассмотреть экологическую роль болот.

5) Рассмотреть экологические последствия осушения болот.

6)Дать комплексную геохимическую и эколого-ландшафтную характеристику болотных систем Восточного побережья озера Байкал (на примере болот Кабанского и Баргузинского районов).

ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ: 1) Болотные системы

2) Торф

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ: 1) Факторы образования болот и их характеристика.

2) Факторы торфообразования.

СТРУКТУРА И ОБЪЁМ РАБОТЫ: Курсовая работа состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 37 страницах. Список литературы включает 17 наименований.

ГЛАВА 1. Физико-географические особенности болот

1.1 Общая характеристика болот

До сих пор нет общепринятого определения понятия «болото». Это объясняется сложностью болота - природного явления и объекта изучения различных дисциплин: фитоценологии, ландшафтоведения, гидрологии, геологии, торфоведения, лесоводства, почвоведения и др. Большей частью исследователи рассматривали болота под углом какой либо одной особенности, представляющей интерес для данной отрасли науки, поэтому и понятие «болото» трактовали и трактуют до сих пор по-разному. Одни учёные, например О. Зендтнер (1854) или А. Ф. Флеров (1914) отожествляли болото с типом растительности. Согласно современным представлениям, болото некорректно определять как растительное сообщество (фитоценоз), в большей степени оно соответствует биогеоценозу (в понимании В. Н. Сукачёва). Другие исследователи при определении понятия «болото» рассматривали его с позиций геологов как место, участок земной поверхности, где происходит накопление и напластование торфа, и не учитывали другие свойства. Этого принципа придерживались К. А. Вебер (1903), А. К. Каяндер (1913), Л. Фон Поет(1916), В. В. Кудряшов (1929) и др. Данное определение также одностороннее и не вскрывает всей сущности болот т. к. болота часто пересыхают и утрачивают присущие им свойства, например обильное увлажнение, накопление торфа. Такие участки нельзя отнести к болотам, хотя мощность трансформированного торфа может быть значительной. То же самое касается и глубоких мерзлых торфяников

тундры - реликтовых образований тёплых эпох голоцена. Сугубо одностороннее определение болота, в основу которого положен лишь характер увлажнения, дано А. Д. Дубахом (1936). Он определяет болото как всякий участок земной поверхности с пересыщенным водой грунтом (независимо от наличия торфа и характера растительности). Согласно этому воззрению, нет резкой границы между болотом и зарастающим водоёмом.

В настоящее время большинство исследователей исследователей при определении понятия «болото» придерживаются ландшафтно-географического подхода. Впервые он был введён Р. Н. Аболиным (1914), согласно которому болото представляет собой закономерно складывающийся и "живущий" географический ландшафт. Его основные признаки - обильное увлажнение, специфическая гидрофильная растительность, а также болотный тип почвообразования, связанный преимущественно с торфообразованием. Сторонники этой точки зрения делятся на две группы. Одни учёные: Ю. Д. Цинзерлинг (1938), С. Н. Тюремнов (1976), Т. К. Юрковская (1980) и др., считают торф обязательным признаком болота. Другие рассматривают отложения торфа как частный случай, потому что при определённых условиях он может не накапливаться. Например, в поймах крупных рек, несмотря на обильное увлажнение и типичную влаголюбивую растительность, торф не образуется в силу того, что растительные остатки погребаются мощным слоем аллювия. К этой группе учёных относятся: В. Н. Сукачёв (1926), Н. Я. Кац (1941), А. Н. Ниценко (1967), В. В. Мазинг (1979) и др. Различия в определении понятия «болото» учёными этих двух групп несущественны и не имеют принципиального значения, тем более что представители первого направления вводят ещё и понятие «заболоченные земли», куда они относят переувлажнённые участки земной поверхности с неглубоким слоем торфа (20-50 см ). Главным критерием разграничения болот и заболоченных земель служит глубина расположения корневых систем растений. Если корневые системы растений остаются связанными с минеральным грунтом, то данный участок земной поверхности следует относить к заболоченным зелям. Заболоченные земли представляют собой начальные этапы развития болот. Таким образом, к болотам относятся участки земной поверхности, характеризующиеся постоянным или продолжительным обильным увлажнением, специфической влаголюбивой растительностью и болотным типом почвообразования. Болота содержат от на такой большой процент воды назвать болота водоёмами нельзя, так как 87% до 97% воды и лишь 3-13% сухого вещества (торфа). Однако несмотря преобладающее количество воды в них находится в связанном состоянии (капиллярная, адсорбированная, химически связанная ).

Принципы типологии болот.Болота встречаются почти во всех природных зонах и отличаются большим разнообразием. Они различаются по растительному покрову, строению торфяной залежи, расположению в рельефе, а также по условиям водного и минерального питания. Вопросами классификации болот с позиций ландшафтов занимались многие отечественные и зарубежные учёные. В начале нашего столетия известностью пользовалась классификация болот, разработанная немецкими болотоведами под руководством К. Вебера (1902). Они подразделяли болота на две большие категории:

1) Плоские болота (Flachmoore), залегающие в понижениях, имеющие более или менее плоскую поверхность и питающиеся водой, богатой минеральными веществами, которые делятся на низинные болота (Niedermoore) с очень богатым водным питанием, где сфагновые мхи почти не встречаются, и переходные болота (Ubergangsmoore, Zwischtnmoore) с менее богатым водным питанием, в растительном покрове отмечаются сфагновые мхи;

2) Верховые болота (Hochmoore), имеющие выпуклую поверхность и питающиеся атмосферной водой, в растительном покрове господствуют сфагновые мхи;

Эта классификация болот на верховые, переходные и низинные стала традиционной. Она используется для установления определённого типа питания.

А. К. Каяндер (1913) классифицировал болота Финляндии по характеру растительного покрова и особенностям увлажнения:

1) Беломошники (Weismoore) - сильно обводненные безлесные сфагновые болота;

2) Буромошники (Braunmoore) - умеренно обводненные гипновые болота;

3) Кустарничковые болота (Reisermoore) - слабообводненные болота со стоячей или медленно текущей водой, в растительном покрове доминируют кустарнички и угнетённая сосна;

4) Лесные болота (Bruchmoore) - болота проточного типа, в растительном покрове доминируют древесные породы (ель, берёза и др. ), сфагновые и зелёные мхи.

Классификация Каяндера широко используется в Финляндии и в настоящее время, но основные типы детализированы по особенностям растительного покрова.

В. Н. Сукачёв (1915, 1926) в качестве основных групп выделял болота грунтового питания (низинные и переходные) и атмосферного питания (верховые), а далее по растительному покрову разделял низинные на травяные, гипновые, лесные, а переходные на лесные и травяные. Таким образом, основные группы болот выделяются по богатству водно-минерального питания, а растительный покров занимает подчинённое положение.

Из приведённого перечня перечня классификаций видно, что это классификации отдельных частей болот, близким по объёму к фациям (болотным микроландшафтам), а не массивам. Классификации болотных массивов менее разработаны и основаны на разных критериях. Известны ботанико-географические и фитоценотические классификации болотных массивов, в основу которых положены закономерности распределения участков с различными растительным покровом и торфяной залежью.

Т. К. Юрковская в 1970-1992 гг. разработала ботанико-географическую классификацию болотных массивов Европейской части России и сопредельных с ней государств. В отличии от других классификаций она более детализирована и содержит 4 таксономические единицы: тип болотного массива, подгруппу, группу и класс типов. Всего установлено 5 классов: сфагновые болота, травяно-лишайниково-моховые (полигональные и бугристые), травяно-сфагново-гипновые (аапа-болота), травяные и травяно-гипновые, лесные болота. Следующая единица классификации - группа типов болотных массивов - выделяется по особенностям флористического состава, структуры растительности в меридианальном направлении. Основной критерий при установлении группы состоит в наличии или отсутствии дифференцирующих видов, принадлежащих к определённому спектру геоэлементов. Третья классификационная единица - подгруппа типов болотных массивов - устанавливается по смене основных эдификаторов болот. Наименьшей единицей классификации выступает тип болотных массивов. Для его установления используются различные особености растительного покрова: динамичность и гетерогенность, морфологические типы болотных комплексов, преобладающие группы ассоциаций и т. д. Всего в классификации Т. К. Юрковской выделяется 28 типов болотных массивов, объединённых в 9 подгрупп, 11 групп и 5 классов.

Классификация болотных массивов Е. А. Галкиной принята сейчас очень многими болотоведами, в частности болотоведами-практиками, и специалистами иного профиля, связанными с исследовами болот: строителями, геологами, нефтяниками, лесохозяйственниками, агрономами. В основе своей данная классификация является геоморфологической, тем не менее в ней большое значение придаётся не только одному признаку (болотной впадине, ложу болот), но и гидрологическим условиям, растительному покрову, причём все эти природные особенности рассматриваются в развитии. Эта классификация разработана для болот северо-запада Европейской России. Е. А. Галкина различает в природе 3 хода развития болотных массивов:

1) Центрально-олиготрофный.

2) Периферически-олиготрофный.

3) Смешанный

Типичные торфяники, выделенные А. Н. Ниценко, Е. А. Галкина подразделяет на 7 классов. Классы болотных мезоландшафтов выделяются по форме болотной впадины, от которой зависит и форма болотного массива. Рассмотрим основные типы развития (классы по Е. А. Галкиной) на примере болотных массивов Карелии.

1) Болота замкнутых котловин.

2) Болота сточных котловин.

3) Болота проточных котловин.

4) Болота проточных или сточных логов.

5) Болота котловин склонов.

6) Болота речных плёсов.

7) Приозёрные и дельтовые болота.

1.2 Образование болот

Болота встречаются почти во всех странах мира. Однако распределены они по земной поверхности крайне неравномерно. Это происходит потому что особенности торфообразовательного процесса, распределение болот и их основные признаки: характер растительного покрова, мощность, строение и свойства торфяной залежи, развитие микро- и нанорельефа, гидрологический режим, в общих чертах определяются климатом. Общеизвестно, что в областях с жарким и сухим климатом болот нет или они встречаются крайне редко и лишены торфа. В областях же с прохладным и влажным климатом болота встречаются повсеместно и имеют развитую торфяную залежь. Из элементов климата при болотообразовании важны атмосферные осадки и температура. В условиях степи малое количество осадков при высоких летних температурах обусловливает низкую относительную влажность воздуха и повышенную транспирацию, что не способствует болотообразованию. Но тоже количество осадков при низких летних температурах в тундре создаёт повышенную относительную влажность воздуха, благоприятствующую заболачиванию. Кроме того этому способствует залегание на небольшой глубине водоупорного горизонта из вечной мерзлоты. Болотообразование наиболее развито в тех районах, где количество осадков заметно преобладает над испарением. Не израсходованная на испарение влага накапливается и значительно перенасыщает грунт. Вода, заполняя поры почвы, вытесняет из неё атмосферный кислород, т. е. создаются условия анаэробиоза. В почве получает развитие восстановительный процесс, происходит накопление закисных соединений железа и других элементов, которое влечёт за собой оглеение грунта. Вследствие недостатка кислорода в почве подавляется жизнедеятельность аэробных микроорганизьов, участвующих в разложении отмерших остатков растений, они накапливаются и превращаются в торф.

Однако перенасыщенность субстрата водой сама по себе не всегда приводит к заболачиванию. Если вода обогащена кислородом (его содержание превышает 5%) и стекает по уклону поверхности, то обычно болото не образуется. Для того чтобы начался процесс заболачивания, помимо избытка влаги необходимы понижение в рельефе, задерживающее сток, и водоупор в виде грунта с малой водопроницаемостью. В качестве водоупора может выступать и близкое к поверхности зеркало грунтовых вод. В областях с очень большим количеством осадков (более 1000 мм), т. е. в Англии, горах Богемии болота настолько сильно разрастаются, что «одевают» не только впадины, но и склоны и даже вершины холмов сплошным плащом торфяных отложений, повторяющим рельеф дна. Возникают болота особого типа, получившие название «торфяники-плащи». С количеством осадков связана глубина залегания грунтовых вод - важнейший фактор, определяющий заболоченность. В областях избыточного увлажнения горизонт почвенно-грунтовых вод располагается высоко, почти у самой поверхности, поэтому почвы легко подвергаются заболачиванию. Верхняя кайма почвенно-грунтовых вод, так называемая верховодка, бедна элементами минеральрого питания. В области недостаточного увлажнения горизонт грунтовых вод лежит глубоко под поверхностью (10-30 м), к тому же воды сильно засолены, что в совокупности создаёт неблагоприятные условия для заболачивания. Температура воздуха и почв наряду с влажностью климата определяет интенсивность болотообразования и торфонакопления. Температура влияет на скорость испарения. От неё зависит и продолжительность вегетационного периода, а также прирост растительной массы и скорость её разложения. Развитие и распределение болот зависит от условий их расположения и рельефе местности. Рельеф выступает в качестве прямо и косвенно действующего фактора болотообразования, усиливая или ослабляя влияние климатических и гидрологических факторов. Общее значение его заключается в перераспределении влаги. Низменные, слабо всхолмленные пространства отличаются высокой степенью заболоченности, особенно в случаях затруднённого стока. На возвышенных пространствах с сильно расчленённым рельефом, а также в горных районах болот нет или они распространены ограниченно. В областях избыточного увлажнения болотообразование в меньшей степени зависит от рельефа. От характера рельефа зависит также и скорость надвигания болота на прилегающие участки. По данным Н. И. Пьявченко (1985), при равнинном рельефе в условиях нашей лесной зоны надвигание болот на суходол становится заметным через 10-15 лет, при крутизне склона 5° болото надвигается на суходол со скоростью 1 м за 100 лет, при уклоне 20° - 1 м за 400 лет, при уклоне 40° - 1 м за 800 лет.

Большое влияние на болотообразование и современное распространение болот оказало последнее валдайское оледенение. Общее значение его заключается, по мнению Н. Я. Каца (1941), в выработке определённых форм рельефа, а также в создании гидрологических и климатических условий, влияющих на современное распространение болот. На болотообразование влияют также и гидрографические особенности местности. Болотообразовательный процесс лучше развит в тех районах, где много озёр, протоков, стариц, мелководий, легко подвергающихся зарастанию. Нередко болота образуются и в местах выхода ключевой воды (так называемое ключевое болотообразование). Ключевые болота отличаются повышенной минерализацией торфа, в особенности кальцием.

Существующие болота также способствуют усилению болотообразовательного процесса на прилегающих суходольных участках. Геологическое строение местности в определённой степени сказывается на характере водно-минерального питания болот. В районах распространения бедных песчаных отложений, кислых гранитов преимущественно развиты верховые болота, облесенные сосной. На глинистых отложениях преобладают низинные и переходные болота. В районах развития известняков, в условиях богатого водно-минерального питания, болота долго остаются на низинной стадии развития. Тектонические процессы в земной коре также оказывают влияние на ход развития болот. Если происходит поднятие поверхности, то русла рек врезаются глубже, при этом улучшается дренаж территории и болотообразование ослабевает. Если поверхность опускается, то обводненность территории увеличивается и болотообразовательный процесс усиливается.

Известны два способа образования болот:

1)заторфовывание водоёмов, при этом торфяная залежь болота подстилается озёрными отложениями большей или меньшей мощности;

2)заболачивание минеральных, чаще лесных почв, в этом случае торфяная залежь лежит на минеральном грунте.

Процесс заторфовывания водоёмов характерен для замкнутых водоёмов со стоячей и слабо проточной водой - озёр, речных заводей, стариц, морских мелководий и лагун. По мере формирования растительности и животного населения в озёрах начинают накапливаеться оганогенные отложения в виде сапропеля. Это однородная желеобразной консистенции масса, цвет которой может меняться от желтоватого, розово-серого до оливкового. В летнее время при усилении микробиологических процессов формируются слои сапропеля более тонкие и светлые,чем в другие сезоны. Сапропель образуется на дне водоёмов преимущественно из отмершей органической массы многочисленных микроскопических растений и животных, находящихся в воде во взвешенном состоянии. Кроме того, материалом для сапропеля служат нанесенные течением остатки высших прибрежно-водных растений, пыльца деревьев и кустарников, экскременты и трупы водных животных. Одновременно с отложением сапропеля в озере развивается прибрежно-водная растительность. По мере накопления органогенных отложений (торфа, сапропеля) уменьшается глубина водоёма и повышается его дно. На месте заросшего озера часто формируется травяное болото, преимущественно осоковое или гипново-осоковое со слабо вогнутой поверхностью. Такой способ образования болот назван В. Н. Сукачёвым зарастанием. В меньшей степени, чем зарастание, распространён другой тип заторфовывания водоёмов - сплавинное нарастание. В данном случае играют роль растения, не коренящиеся на дне, а образующие плавающий на воде ковёр, который называется сплавиной. Этот процесс начинается у берегов водоёма, где большая глубина не даёт возможности развиваться осокам, тростнику и др. Сплавины образуются в наиболее защищённых от ветра частях водоёма (бухтах, заливах и др.).

Сплавина разрастается от берега внутрь водоёма и одновременно утолщается. Частично растительные остатки нижних слоёв сплавины опускаются на дно, где накапливаются в виде слоя бурого ила, называемого муттой. Эти скопления постепенно повышают дно водоёма и способствуют его обмелению (мутта откладывается на минеральное дно или на слои сапропеля либо сапропелевого торфа). Известен также и третий способ заторфовывания водоёмов - механическое заполнение. Сущность его заключается в том, что некоторые тундровые озёра и болотные озерки могут заполняться смытыми с берегов минеральными, торфяными, а в отдельных случаях и сапропелевыми отложениями. Когда отложения достигают поверхности озера, начинает развиваться растительность. Постепенно формируется надиловая сплавина, и на определённой стадии развития озеро превращается в болото, обычно низинное (тростниковое, рогозовое, осоковое или моховое).

Болота, особенно в северной части территории России, возникли большей частью в результате заболачивания минеральных почв. Об этом свидетельствуют древесные торфа в основании торфяной залежи большей части болот. Основная причина заболачивания суходолов состоит в перенасыщении верхних горизонтов почвы влагой, поэтому болотообразование отмечается в наиболее пониженных местах рельефа (подножья склонов, притеррасные понижения в поймах рек, неглубокие плоские понижения водоразделов, окраины существующих болот). Заболачивание суходолов может вызываться переувлажнением почвы аллювиальными (паводковыми), грунтовыми и атмосферными водами.

1) Аллювиальный тип заболачивания наблюдается в поймах рек. Благоприятные условия для него создаются в притеррасной, наиболее пониженной части поймы. Следует отметить, что в чистом виде аллювиальный тип заболачивания встречается крайне редко, он совмещается с грунтовым типом.

2) Грунтовый тип заболачивания встречается значительно чаще и выражен во всех природных зонах. Он связан с переувлажнением почвы грунтовыми водами. В зависимости от их состава различают напорное (жестководное, солигенное) и безнапорное (мягководное) заболачивание. Напорное заболачивание характерно для притеррасных частей пойм, приозёрных понижений, подножий склонов, глубоких сточных котловин водоразделов, оврагов.

3) Заболачивание атмосферного типа преобладает на севере и северо-западе нашей страны. Оно обусловлено перенасыщением верхних горизонтов почв водой атмосферных осадков. Поэтому заболачивание начинается в пониженных местах рельефа, где накапливается и застаивается дождевая и снеговая талая вода.

ГЛАВА 2. Торф

2.1 Образование торфа

Каждый тип болотной растительности связан с определёнными условиями произрастания, обусловленными особенностями торфяного субстрата. Но в тоже время и характер торфа, его природные свойства зависят от растительности, поскольку остатки её служат материалом при его образовании. На болотах каждой растительной группировке соответствует определённый, только ей свойственный вид торфа. Торф представляет собой продукт неполного разложения растительной массы в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода. Свежий торф выглядит более или менее однородной тёмной массой, преимущественно коричневых оттенков. Слаборазложившийся торф имеет более светлую окраску ( жёлтую, серую и т. д.). По химической природе торф близок каменным и в особенности бурым углям, которые в своё время также прошли стадию торфа, а затем подверглись углефикации в условиях высокого давления и особого температурного режима.

В основе торфообразования лежат физические, химические и биологические процессы, осуществляющиеся одновременно. Физические процессы менее сложны и заключаются в уплотнении растительных остатков, разрушении органов растений, их измельчении и распаде на отдельные ткани и клетки (так называемая мацерация). Химические и биологические процессы торфообразования значительно сложнее. Разложение растительных остатков происходит с участием микроорганизмов. Разложение растительных остатков осуществляется такими микроорганизмами как: актиномицеты, плесневые и дрожжевые грибы, различные бактерии. В этом процессе принимают участие и многочисленные беспозвоночные, в том числе и дождевые черви. Все эти организмы аэробные, поэтому процесс разложения растительных остатков протекает в самом поверхностном, наиболее аэрированном слое, получившем название «торфогенный». Глубина его в среднем составляет 50 см. Все основные свойства торф получает именно в этом слое, а глубже подвергается лишь незначительным морфологическим изменениям. Ниже торфогенного слоя разложение сильно замедляется, но не прекращается даже в глубоких слоях залежи (до 6 м), откуда выделяется метан (CH4), свидетельствующий об анаэробных процессах (вторичное разложение, диагенез). Активность аэробных микроорганизмов обусловлена климатическими особенностями. В более сухие периоды жизнедеятельность их становится интенсивнее, они быстрее размножаются, и вследствие этого откладываются торфа более высокой степени разложения. Во влажные периоды активность аэробных организмов снижается, тогда откладываются менее разложившиеся торфа. Последующее потепление и понижение влажности усиливают интенсивность микробиологических процессов и обусловливают отложение более разложившихся торфов. Таким образом, изменения климата служат причиной неравномерности, скачкообразности торфообразовательного процесса, что типично для верховых болот, получающих основное питание с атмосферными осадками. В низинных залежах не наблюдается скачкообразного распределения торфов по степени разложения, что объясняется более стабильным грунтовым питанием. Интенсивность разложения растительных остатков зависит от многих факторов, прежде всего, от условий среды, активности микроорганизмов-деструкторов, устойчивости растительных остатков к разложению. Наиболее устойчивы к разложению сфагновые мхи, поэтому остатки их хорошо сохраняются в торфе. Мало устойчивы к разложению кустарнички. Полностью разлагаются надземные части осок, и в торфе сохраняются лишь корневые остатки. Почти полностью разлагаются лишайники. Важен и химический состав растений-торфообразователей, а именно содержание в них протеинов, кальция, легкогидролизуемых углеводов и др. Существует такой показатель как степень разложения торфа под которым понимают процентное содержание в нём бесструктурной массы, включающей гуминовые вещества и мелкие негумусированные остатки. Степень разложения - одно из важных свойств торфа, поскольку с ним связаны и другие, например влажность, теплота сгорания, плотность, связность и т. д. Торфу, несмотря на его большое видовое разнообразие и сильно изменяющуюся степень разложения, присущ ряд свойств, которые отличают его от других органических образований. К основным свойствам торфа относятся:

1) Ботанический состав. В значительной степени определяет ряд других свойств (зольность, кислотность и др.) торфа и обусловлен до известной степени видовым составом отложившей его материнской ассоциации. Состав растительности на поверхности болот тех или иных типов может, таким образом, указывать на ботанический состав верхнего слоя торфяной залежи, в этом заключается индикаторная роль растительного покрова болот.

2) Влажность. Одна из наиболее характерных особенностей торфа, которая отличает его от других твёрдых сухих каустобиолитов (каменного, бурого углей, антрацитов). Влажность торфа определяется как отношение массы воды всех категорий к общей массе торфа, проценты. Влажность торфа находится в обратной зависимости от степени разложения: чем сильнее разложился торф, тем меньше его влажность. Влажность торфа колеблется в пределах 86-95%.

3) Влагоёмкость. Способность торфа поглощать и удерживать капельно-жидкую воду, зависит от капиллярной структуры торфа, которая, в свою очередь, обусловлена анатомическим строением листьев сфагновых мхов. Влагоёмкость - величина, обратная степени разложения торфа. Чем больше разложился торф, тем он менее влагоёмок.

4) Гигроскопичность. Способность торфа поглощать не только водяные пары, но и различные газы. Наиболее гигроскопичны сфагновые торфа, затем осоковые и гипновые.

5) Кислотность. В большинстве случаев кислотность торфа значительна вследствие окислительных процессов в торфяниках при доступе кислорода, а также благодаря кислотности клеточного сока сфагновых мхов. Особенно сильной кислотностью отличаются олиготрофные торфа (pH 2,6-5,0), менее кислые низинные (pH 6,0-7,4) и переходные (pH 4,5-5,6).

6) Зольность. Несгораемая минеральная часть торфа, т. е. зола поступает в торф из растений, и также образуется за счёт минеральных частиц, привносимых грунтовыми и поверхностными сточными водами, атмосферными осадками и в результате инфильтрации грунтовых вод в торфяные залежи после их образования. Зольность находится в прямой зависимости от степени разложения: чем сильнее торф разложился, тем он богаче золой. Кроме того, зольность зависит от ботанического состава торфа. Зольную часть торфа составляют: кальций, железо, калий, алюминий, магний, кремний, фосфор, марганец и др.

7) Объёмная и удельная масса торфа. Объёмная масса - это масса единицы объёма торфа вместе с водой и воздухом. Удельная масса - масса единицы объёма абсолютно сухого (беспористого) вещества торфа, его твёрдых частиц (растительных волокон, гумуса, минеральных включений), отнесённая к массе такого же объёма воды при 4°C.

8) Теплотворная способность. Торф обладает высокой теплотворной способностью. У разных видов торфа она колеблется от 4500 до 6500 ккал/кг. Чем выше степень разложения торфа, тем больше его теплотворная способность.

2.2 Использование торфа

В настоящее время торф находит широкое применение в различных отраслях хозяйства. Его используют в качестве топлива, химического сырья, как упаковочный материал, в строительстве, сельском хозяйстве, медицине. Торф как топливо на электростанциях в основном используют в виде фрезерной крошки, а для бытовых нужд в виде брикетов. Из торфа получают газ, металлургический кокс, активированный уголь, а также такие ценные химические продукты как воск, битум, кормовые дрожжи, спирты, фурфурол и др. В строительстве зданий специального назначения широко используют торфоизоляционные плиты и панели. Кроме того, торф нужен в гидротехническом и дорожном строительстве (им покрывают дорожные насыпи, приканальные дамбы и пр.). В качестве упаковочного материала применяют слаборазложившийся сфагновый торф в виде крошки.

Этим порошком пересыпают овощи и фрукты при их хранении и транспортировке. В данном случае сфагновый торф действует как антисептик и подавляет развитие гнилостных бактерий и плесневых грибов. В сельском хозяйстве торф традиционно служит в качестве удобрения и подстилки на животноводческих фермах и птицекомбинатах. Для удобрения наиболее пригодны низинные торфа, они богаче калием, фосфором, магнием, кальцием и азотом. Внесение в почву торфяных компостов благоприятно сказывается на её структуре. Плотные и тяжёлые суглинистые почвы после внесения в них торфяных компостов становятся более рыхлыми и влагоёмкими. Улучшается доступ воды и воздуха к корневым системам. Увеличивается содержание перегноя.

Особенно большое значение имеют торф и те удобрения, куда он входит, для песчаных почв. В песчаных почвах увеличивается содержание перегноя им, передаётся влагоёмкость торфа. После внесения торфяных удобрений в почвах активизируется деятельность микроорганизмов, разрушающих органические вещества торфа и обогащающих почву питательными веществами. Низинный торф со средней и высокой степенью разложения (25-55%) используется в качестве составной части парникового и тепличного грунта, применяется при разбивке газонов, посадке декоративных деревьев и кустарников. Торфом мульчируют почву в садах, на полях овощных и технических культур. Мульчирование предохраняет почву от высыхания, тормозит рост сорняков, обогащает углекислым газом приземный слой воздуха. Слой торфа 1-5 см предохраняет посевы от резких колебаний температуры.

Для мульчирования применяют как верховые, так и низинные торфа с разной степенью разложения. Подсушенную торфяную крошку в смеси с навозом употребляют для обогрева почвы в парниках. Обогрев происходит в результате саморазогревания торфа и навоза под действием микроорганизмов. Наряду с торфоорганическими удобрениями широко применяют торфоминеральные компосты: торфоизвестковые, торфозольные, торфофосфорные. Торф, особенно малоразложившийся сфагновый, обладает высокой влагоёмкостью и сорбционной ёмкостью. В больших количествах он поглощает многие газы, устраняет запахи. Благодаря этим свойствам он широко применяется в качестве подстилки на скотных дворах и птичниках. Кроме того, важное преимущество перед, например, соломой состоит в малой теплопередаче. Это обеспечивает животным тёплое ложе, особенно на цементных и бетонных полах. Антибиотические свойства торфа препятствуют развитию болезнетворных микроорганизмов. Лучшая торфяная подстилка приготавливается из сфагновых пушицево-сфагновых торфов малой степени разложения (5-15%). Влажность её не должна превышать 50%, иначе она скоро становится сырой и холодной. Использованная торфяная подстилка служит ценным органическим удобрением.

В общем, торф находит себе применение во многих отраслях и сферах народного хозяйства.

Глава 3. География болот

3.1 Распределение болот по материкам

Болота встречаются почти во всех странах мира. В настоящее время их нет лишь в районах с очень засушливым климатом или в арктических и антарктических областях. Но общая площадь болот земного шара точно не установлена. Приведённые в разных работах данные чаще всего касаются площади торфяных болот со средней мощностью залежи более 0.7 м . Весьма приблизительные сведения имеются о площади заболоченных земель (лесных, луговых и т. д.). Совершенно не изучены болота тундры и лесотундры. Согласно последним данным (Торфяные ресурсы… 1988) общая площадь болот земного шара исчисляется 500 млн. га, или 5 млн. км?, из них торфяников (мощность более 0,7 м) 176 млн. га. Заболоченность составляет около 4,4% общей площади суши, а средний прирост заболоченных площадей на земном шаре за последние 10 тыс. лет определяется как 658 км?/год.

Зарубежная Европа: торфяные болота занимают около 24% всей площади. Здесь с севера на юг протягиваются следующие болотные зоны: бугристые, аапа-комплексы, верховые и низинные болота. Наиболее высокой степенью заболоченности отличается Северная Европа: Финляндия- 10 млн. га (30,6% территории), Швеция- 7 млн. га (14% территории). В Средней Европе (Польша, Германия и другие) степень заторфованности территории умеренная, около 3-5% (см. приложение 1). В южной части Европы (страны Пиренейского, Аппенинского, Балканского полуостровов) заторфованность ничтожная.

Крупнобугристые и аапа-болота развиты на севере Финляндии, Швеции и Норвегии. В южной Финляндии, а также на юго-востоке Швеции развиты выпуклые верховые болота с грядово-мочажинными, грядово-озерковыми комплексами. На грядах господствуют Sphagnum fuscum, вереса, лишайники. Встречаются также и лесные низинные болота (еловые, березовые). По мере продвижения в юго-западном направлении на болотах Швеции Sphagnum Fuscum постепенно сменяются Sphagnum magellanicum, а вереса уступают место западному виду- ерике (Erica tetralix).

Своеобразны болота Норвегии. На их развитие большое валяние пока оказывает горный рельеф. Из 3 млн. га болот около 1 млн. га приходится на горные районы. Здесь представлены болота разных типов - аапа, выпуклые олиготрофные и эфтрофные. Преобладают верховые плащеобразные торфяники. Для них характерна мощная торфяная залежь. Почти повсеместно на верховых болотах встречается мох Grummia hupnodies.

В Дании, Бельгии, Голландии, Германии болота в естественном состоянии сохранились на очень ограниченных площадях, так как почти все

они осушены и освоены. Ранее здесь были представлены выпуклые верховые, а так же переходные сосново-березовые, низинные лесные черноольховные, еловые, ивовые (Salix cinerea, Salix aurita), травяные (тростниковые, осоковые и др.) болота.

Крайне мало болот в Испании и Португалии. В приморских районах развиты высокотравные, преимущественно тростниковые болота, на которых встречаются такие растения как лабазник (Filipendula ulminaria), виды осок (Carex), пушиц (Eriophorum), триостренник болотный (Triglochin palustris). Для Португалии характерны погребенные торфяники общей площадью около 1500 га. Погребенный торф отлагается на глубине 0,5-0,7 метров, но встречаются на глубине 8-10 метров. Во Франции заболоченность территории составляет 0,7%. Преобладают низинные болота, приуроченные к долинам рек, впадающих в Атлантический океан, а также к низменностям. Болота очень разнообразны по растительному покрову: тростниковые, осоковые, шейхцериевые, тафельдивые.

Зарубежная Азия. Заторфованность региона незначительна- 1,2%. Однако природное разнообразие встречающихся болот очень велико, хотя преобладают низинные травяные, нередко лишенные торфа. Сфагновые и переходные очень редки, находятся главным образом в горах. Значительные площади болот отмечаются лишь в трех государствах: Индонезии- 26,0 млн. га (13,6% площади страны), Малайзии-2,36 млн. га (7% площади страны), КНР- 4,16 млн. га (0,43% площади страны). В остальных государствах площадь торфяных болот небольшая - 0,002 (Пакистан) до 0,3 млн.га (Бангладеш, Япония). В Китае, в условиях умеренного климата, наибольшие площади болот находятся на северо-востоке страны (низовья рек Сунгари, Амура, озеро Ханка и др.). преобладают низинные вейниковые, разнотравно-осоково-вейниковые болота. Для равнинных и горных пустынь Монголии, Китая, Тибета и юго-западной Азии (Ирано-Туранской области, Аравии, юго-восточного Ирака, южного Ирана, часть Пакистана), а также степей Северо-восточного Китая, Северной и Средней Монголии характерны солончаковые и травяные болота. Большим своеобразием отличаются болота тропической материковой Азии (Индия, Индокитай и юго-восточный Китай). Среди них различают лесные и травяные. По берегам рек Ганга и Брахмапутры в Индии и Бангладеш развиваются тростниковые болота, которые иногда тянутся на несколько километров. Большим разнообразием отличаются болота в тропической островной Азии (Индонезия, Малайзия, Филиппины и др.). Особенно много болот на островах Суматра, Калимантан, Ява. Форма поверхности болот нередко выпуклая, и в этом отношении они близки к выпуклым приморским болотам Европы. Центральная часть болот ровная, относительно плоская.

В период дождей вода стоит на поверхности или близко к ней, торф кислый (рН около 3). Иногда на поверхности развиты озерки. Мощности торфяных залежей на лесных болотах колеблется от нескольких до десятков метров. Но известны и значительно более глубокие болота. Торф нередко прерывается мощными слоями минеральных отложений. На различных глубинах обнаруживаются слои вулканического пепла. Торф преимущественно древесный, реже травяной.

Северная Америка. Площади торфяных болот (около 23 млн. га, или 0,95 территории). Северная Америка занимает третье место после Европы и Азии. Невысокая степень заторфованности обусловлена сухим и холодным климатом умеренного пояса, а также тем, что большая площадь Северной Америки занята прериями, пустынями и горными хребтами. Сильно заболоченные равнинные и пустынные пространства по арктическому побережью Аляски (у хребта Брукса), почти вся территория Лавринтийской низменности, Гудзонова залива, района великих озер, острова Ньюфаундленд, Приатлантическая и Примексиканская низменность, окраины полуострова Флориды. С севра на юг в Северной Америке протягиваются следующие болотные зоны: полигональных, бугристых, верховых выпуклых и низинных болот. Н.Я Кац (1971) выделяет здесь девять болотных провинций. Зона полигональных и гомогенных, преимущественно травяных болт совпадает с зоной тундры, которая здесь так же как и граница вечной мерзлоты, проникает на юг значительно дальше, чем в Европе и Западной Сибири.

Бугристые и встречающиеся с ними аапа-болота занимают лесотундру и север таежной зоны. Южнее протягивается зона выпуклых сфагновых болот в виде узкой полосы на тихоокеанском побережье и более широкой на атлантическом, но не выраженная в центре. Мощность торфяной залежи колеблется от 0,7 до 4 метров, иногда до 8 и более 10 метров, нередко с прослойками извести, наносами песка и глины.

Южная Америка. Болота Южной Америки недостаточно полно изучены. По сведениям Н. Я. Каца (1971), болота, марши и аллювиальные почвы занимают 127 млн. га, т. е. около 7% площади. Природное разнообразие болот этого материка, протягивающегося через всю тропическую зону до субантарктической, очень велико. В бассейнах рек Амазонки и Ориноко и их притоков развиты заливаемые травяные тропические болота (варзеа), занимающие наиболее низкие части долин у озёр. Под этими болотами торф обычно не формируется, но в отдельных местах может накапливаться торфяной слой незначительной мощности. Очень разнообразны в Южной Америке сезонные травяные болота. Они развиваются в районах, где выражен сухой сезон (саванны). На низменных морских побережьях развиваются солоноватые мангровые болота, относительно бедные по видовому составу. Под ними накапливается небольшой слой торфа (до 0,5 м). Большим разнообразием и своеобразием отличаются болота горной системы Анд. В Колумбии и Эквадоре на высоте 3500 м над уровнем моря известны болота с древовидными сложноцветными (Espeletia) с папоротниками (Blechnum), вейником. Мощность залежи достигает 1 м. В самой южной части материка (провинция Магеллана; Н. Я. Кац, 1971) в условиях холодного океанического климата заболоченность и заторфованность территории резко возрастают. В отдельных районах торфяники преобладают над лесами и в виде плащей «одевают» почти все формы рельефа. В отдельную болотную провинцию выделяется остров Огненная Земля. Болота здесь приобретают выпуклую форму поверхности, нередко с грядами и мочажинами. Торфяная залежь глубокая, до 8 м. В растительном покрове доминируют Sphagnum magellanicum и Sph. Fimbriatum.

Африка. Площадь торфяных болот в Африке невелика (2,9 млн. га). Большая часть территории расположена в поясах слабого (заторфованность 0,01-1,0%) и ничтожного (менее 0,01%) торфонакопления. Лишь только приэкваториальные области (бассейн реки Конго) расположены в поясе интенсивного торфонакопления, болота приурочены к дельтам и долинам рек, понижениям озёр и высокогорным районам. Наиболее распространены травяные болота с папирусом, тростником, осоками, рогозом, меч-травой. Особенно характерны болота, густо поросшие папирусом (вдоль Нила, Конго, оз. Чад, по Нигеру и др.). Мощность торфяной залежи под травяными болотами колеблется в широких пределах (от нескольких сантиметров до 6 метров). В высокогорных районах (Восточная и Центральная Африка и др.) на больших высотах (2000-4500м) формируются своеобразные по растительному покрову торфяные болота, питаемые грунтовыми и поверхностно-сточными водами. Они не велики, но отличаются глубокой залежью (более 7 м).

Австралия и Новая Зеландия. Согласно данным М. Никонова и В. Слуки (1964), в Австралии площадь болот составляет 4 млн. га (0,4% площади материка). Торфяные болота сосредоточены главным образом в узкой приокеанической низменной полосе. Несколько шире эта полоса на севере (залив Карпентария) и далее на западе. Здесь развиты тропические болота (марши, дельтовые, мангровые). В целом болота равнинной Австралии разнообразны. Среди них преобладают, по-видимому, пресноводные травяные. Не меньшим разнообразием характеризуются и горные болота Австралии (провинции Новый Южный Уэльс и Виктория). Они располагаются на высоте 1300-1850 м над уровнем моря и развиты в горных долинах, на пологих склонах и ровных участках. В долинах имеются сфагновые, слегка выпуклые болота с глубокой залежью. В Новой Зеландии болота встречаются как на равнинах, так и в горах. Они имеют глубокую залежь (до 10 м и более).

3.2 Региональный обзор болот России и сопредельных России государств

Общая площадь болот России и сопредельных государств (бывших республик СССР) исчисляется 245 млн. га, торфяные болота занимают 86 млн. га, причём запасы торфа составляют 200 млрд. т, или 40% мировых. В России торфяные болота площадью около 80 млн. га распределены неравномерно. Наиболее заболочены районы севера и северо-запада Европейской части, а также Западная Сибирь, Дальний Восток и Камчатка. Сильно заболочены территории Латвии, Эстонии. В Белоруссии торфяные болота занимают 2,5 млн. га, на Украине 2,2 млн. га. Незначительные площади торфяных болот (5-50 тыс. га) приходятся на центральные чернозёмные области, а также на Нижнее и Среднее Поволжье. Остановимся на краткой характеристике болотных зон (Н.Я. Кац, 1948)