Геологическая деятельность болот

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУВПО Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева

кафедра физичеcкой географии

географический факультет

Курсовая работа

Геологическая деятельность болот

Красноярск, 2012

Оглавление

Введение

1. Физико-географические особенности болот

1.1 Общая характеристика болот

1.2 Происхождение болот

1.3 Строение, морфология и гидрография торфяных болот

1.4 Классификация типов болот

1.5 Распространение болот на Земном шаре

2. Геологическая деятельность болот

2.1 Образование торфа

2.2 Использование торфа

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Болота - это молодость Земли.

Жак Перре

Испокон веков болота казались людям таинственными, обладающими какой-то необычайной притягательной силой. За многими из них закрепилась дурная слава «гиблых» мест. «Змеиный угол», «черные топи», «чертово болото» -- каких только мрачных названий не дают им. 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.

Болотные комплексы необычайно широко распространены по всему земному шару. Они встречаются, чуть ли не во всех природных зонах. В России болота и заболоченные земли занимают более 10% ее площади. Считают, что в нашей стране сосредоточено не менее 60% всех болот мира. Они играют заметную роль в природе, имеют важное научное и хозяйственное значение.

Изучение болот представляет теоретический интерес не только для геологов, ботаников, 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 работы:

1. проанализировать экологические и ландшафтные условия возникновения болот и особенности их трансформации под действием техногенных процессов в связи с их освоением;

2. выявить географические закономерности размещения 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.

Объект исследования: болотные системы.

Предмет исследования:

1. факторы образования болот и их характеристика;

2. факторы торфообразования

Методы исследования: аналитический, сравнительный, изучение монографических публикаций и статей, исторический, метод обобщения.

Курсовое исследование написано при использовании литературы по геологии, гидрологии, специализированным исследованиям, раскрывающим затронутую в работе проблему, а также материалам периодической печати. Библиографический список представлен в конце курсовой работы.

1. Физико-географические особенности болот

1.1 Общая характеристика болот

Болота, как и другие природно-территориальные комплексы, составляющие биосферу, служат важным элементом в системе взаимосвязи, взаимодействия отдельных её компонентов: климата, почв, вод, литогенной основы и т.д.

Прежде всего следует определиться с понятием «болото», эквивалент которого присутствует и в других языках: mоог -- по-немецки, mire -- по-английски, pantano -- по-испански, suo -- по-фински, cienaga -- в латиноамериканских диалектах.

Возникновение понятийного аппарата в отношении болот связано с началом 20 века. В географической литературе в термин «болото» вкладывают либо широкое, либо узкое содержание. 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 болотоведы считают обязательным признаком болота торфообразование и торофнакопление (Р.И. Аболин, 1914; И.А. Богдановская-Гиенэф, 1946; Е.А. Галкина, 1946; К.Е. Иванов, 1975; С.Н. Тюремнов, 1976; и др.), другие в принципе допускают существование болот без торфа (В.Н. Сукачев, 1926; В.В. Докучаев, 1949; Н.И. Пьявченко, 1963; Ф.З. Глебов, 1969; Нейштадт, 1971; Е.М. Брадис, 1974). Другие учёные (О. Зендтнер, 1854; 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 (К.А. Вебер, 1903; А.К. Каяндер, 1913; 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 (А.Д. Дубах, 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.

Наиболее последовательны в отстаивании позиции, согласно которым существуют торфяные и минеральные болота (А.А. Ниценко, 1967; Н.Я. Кац, 1971). К ним же относятся торфяники, минеральные болота с мелким слоем торфа или аллювиальным субстратом, заболоченные земли (леса, луга, тундры), пресноводные и солоноводные сообщества гидрофитов с минеральными, органоминеральными, минерально-органическими или органическими водными седиментами (сапропели) и даже солончаки.

Большинством авторов было принято, что болото - природный комплекс, обладающий рядом признаков, таких как избыточное увлажнение земной поверхности, произрастание особой влаголюбивой растительности и накопление неразложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф, глубиной не менее 30 см. При слое торфа менее 30 см. участок относится к заболоченным землям. 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 землям. Заболоченные земли представляют собой начальные этапы развития болот. В болотах содержится от 80% до 90% воды в связанном состоянии (капиллярная, адсорбированная, химически связанная) и лишь 10-20% сухого вещества (торфа).

1.2 Происхождение болот

Первые болота на нашей планете появились на стыке двух геологических периодов - силура и девона (350 млн. лет назад). Именно в этот период вышли из водной среды предки современных растений и болота сыграли роль переходного моста, по которому растительность перешла из водной среды в сухопутную.

Первыми представителями растений болот считаются псилофиты. Они просуществовали недолго: появились в конце силура и во второй половине девона вымерли. В карбоне и перми растительный покров формировали представители голосеменных (кордаиты) и папоротникообразные (папоротники, плауны, хвощи и др.). В основном остатками этих растений в указанные периоды были сформированы болотные почвы, широко представленные в наше время в виде залежей каменного угля.

Следует отметить, что древние болота послужили основой для эволюционного развития почв, растений, животных, то есть в становлении современной биосферы.

Современные болота существенно отличаются от ископаемых и насчитывают максимальный возраст - 12 тысяч лет.

Абсолютные датировки самых древних болот в России оценивают их возраст в девять и несколько более тысяч лет. Массовое болотообразование на территории современной таежной зоны началось семь-восемь тысяч лет назад.

Образование болот возможно практически на любом участке суши, если на нем нарушается равновесие между общим приходом влаги и ее расходом (испарение, сток), сопровождающееся заполнением влагой почвенных горизонтов или выходом грунтовых вод на поверхность. Поэтому болотообразовательные процессы наблюдаются фактически во всех климатических зонах -- от холодной арктической до субтропической и тропической, отличаясь лишь интенсивностью накопления торфа на поверхности минеральных пород. Интенсивность роста торфяной массы зависит от двух основных причин: общей увлажненности той или иной территории суши и количества тепла.

В целом переувлажнение земель и образование болот определяется суммарным воздействием комплекса физико-географических факторов. Основными из них являются: климат, геоморфологические и гидрогеологические условия.

Широко известно, что распространение болот носит четко выраженные черты зональности, определяемые зональными причинами переувлажнения (климат). Но тип болота, площадь и мощность торфяного горизонта, характер водного питания и водного режима болота, место его расположения, стадия развития и интенсивность болотообразования и прочие особенности каждого конкретного болота в значительной мере зависят от местных факторов.

1. Климатические условия -- количество атмосферных осадков, их распределение во времени, испарение, температура и другие факторы определяют общее увлажнение территории. В зоне избыточного увлажнения среднее многолетнее значение годовых осадков значительно превышает испарение с суши. Не израсходованная 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 влечет за собой оглеение грунта. Вследствие недостатка кислорода в почве подавляется жизнедеятельность микроорганизмов, участвующих в разложении отмерших остатков растений, они накапливаются, образуя торф.

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. 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.

2. Геолого-структурные особенности территории определяют рельеф местности, условия питания и разгрузки подземных вод. Крупные болотные системы расположены в глубоких геологических понижениях (депрессиях), в которые поступают с приподнятых окружающих участков поверхностные и подземные воды. Для того чтобы начался процесс заболачивания, необходим водоупор в виде грунта с малой водопроницаемостью. В качестве водоупора может выступать близкое к поверхности зеркало грунтовых вод. 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.

3. Геоморфологические условия -- рельеф поверхности, степень естественной дренированности (густота речной сети, глубина вреза русла рек и пр.), уклоны поверхности земли -- определяют степень ее переувлажненности. В районах с горным и всхолмленным рельефом, хорошо развитой речной сетью не наблюдается возникновение болот, поскольку избыточная влага удаляется в виде поверхностного и грунтового стока. При равнинном рельефе с малыми уклонами избыток влаги из поверхностных почвогрунтов отводится чрезвычайно медленно, и создаются благоприятные условия для переувлажнения почвы застойными водами. В соответствии с этим в зоне избыточного увлажнения болота могут располагаться на любых слабодренированных элементах и формах рельефа -- на водоразделах и пологих склонах, на речных и озерных террасах, в поймах рек. 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.

4. Гидрологические условия -- режим уровней, стока, русловых процессов рек, озер и самих болот -- определяют условия водного питания переувлажненных земель, их затопление и подтопление.

5. Гидрогеологические условия местности определяют степень участия подземных вод в водном питании болот.

6. Почвенные условия влияют на формирование избыточной влаги на поверхности и в почвенном слое, а также грунтовых вод. Почвы и подстилающие их грунты могут быть охарактеризованы следующими количественными показателями: водопроницаемостью почвогрунтов, степенью однородности по глубине, слоистостью и наличием слабоводопроницаемых слоев. Среди переувлажненных земель наиболее распространены глины, тяжелые и средние суглинки, торфяники, реже встречаются легкие суглинки, супеси и пески, когда они подстилаются слабоводопроницаемыми грунтами.

7. Растительность оказывает влияние на приходные (снегозадержание, уменьшение поверхностного стока и др.) и расходные (испарение) элементы водного питания земель. С изменением растительности связано, например, заболачивание вырубок.

Болота возникают путем:

1)заторфовывания 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 свойственно в основном в условиях умеренного климата, характерен для замкнутых водоёмов со стоячей и слабопроточной водой - озёр, речных заводей, стариц, морских мелководий и лагун. По мере формирования растительности и водных организмов (планктона и бентоса) в озёрах начинают накапливаться органогенные отложения в виде органического ила - 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. Водоем начинает мелеть, в нем появляются высшие растения: сначала погруженные (рдест, роголистник), затем кувшинки с плавающими листьями, а позже тростник, камыш, рогоз. Неполное разложение растительных остатков приводит к образованию торфа. От водоема остаются небольшие «окна» воды, затем и они зарастают. Постепенно водоем превращается в болото. Часто описанный процесс сопровождается образованием на поверхности водоема зыбкого ковра из корневищ растений («зыбун», «сплавина»). В таком случае зарастание водоема идет со всех сторон - со дна, с берегов, с поверхности. 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. Эти скопления постепенно повышают дно водоёма и способствуют его обмелению. 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.

1.3 Строение, морфология и гидрография торфяных болот

Сформировавшееся верховое торфяное болото обычно имеет многослойное строение, отражающее процесс постепенного накопления торфа и повышения поверхности болота (рис. 1, а). Каждый слой имеет специфический состав торфа, показывающий изменение видового состава растительности' на разных фазах развития болота.

Вся толща торфа в болоте называется торфяной залежью. В пределах торфяной залежи выделяют инертный и деятельный слои, уровень грунтовых вод (рис.1, б)



Рис. 1. Схема слоистого строения торфяной залежи (а) и деятельного и инертного

слоев (б) верхового болота:

1--минеральное дно; 2-- сапропель; 3 -- тростниковый торф; 4-- хвощевый торф; 5--осоковый

торф; 6 --лесной торф; 7-- гипновый торф; 8--сфагновый торф; 9-- пушицево-сфагновый торф; 10-- сфагновый торф с пнями сосны; 11 -- поверхность болота; 12-- уровень

грунтовых вод; 13-- нижний горизонт деятельного слоя: 14-- инертный слой

Инертный слой лежит на минеральном дне и составляет основную толщу торфяной залежи. Он имеет очень слабый водообмен с вышерасположенными слоями торфа и с окружающими болота землями, отличается постоянным или малоизменяющимся содержанием воды в торфе. Инертный слой отличают также малая водопроницаемость, отсутствие доступа кислорода в поры торфа, отсутствие аэробных бактерий и микроорганизмов. Толщина инертного слоя изменяется от нуля у границ болота до максимальных глубин торфяных отложений (иногда до 18--20 м).

В пределах деятельного слоя (или активного), лежащего над инертным слоем, происходит некоторый влагообмен торфяной залежи с атмосферой и окружающими болото территориями, изменяется содержание влаги в торфе, происходят колебания уровня грунтовых вод. Деятельный слой отличают также повышенные водопроницаемость и водоотдача, периодическое поступление воздуха в поры торфа, освобождающиеся от воды при снижении уровня грунтовых вод, большое количество аэробных бактерий и микроорганизмов, способствующих разложению части отмирающего растительного покрова и превращению его в торф, наличие в верхней части живого растительного покрова. Нижний горизонт деятельного слоя приблизительно соответствует среднему многолетнему минимальному уровню болотных грунтовых вод.

Толщина деятельного слоя -- от 40 (мохово-травянистые части болот) до 80--95 см (лесные низинные болота); она больше на повышенных и меньше на пониженных элементах рельефа болота.

Содержание воды в инертном слое торфяной залежи, т. е. ниже уровня грунтовых вод, обычно весьма велико -- от 91 до 97% (по объему). Выше уровня грунтовых вод в деятельном слое содержание воды существенно меньше. Во всей торфяной залежи содержание воды увеличивается или уменьшается в зависимости от повышения или понижения уровня грунтовых вод.

Поверхность болота, как уже отмечалось, может быть вогнутая, плоская или выпуклая. Характерными элементами рельефа болота служат: положительные -- гряды, кочки, бугры; отрицательные -- мочажины, межкочечные и межбугровые понижения.

Гряды -- это отдельные вытянутые в длину повышенные участки болота, отделенные друг от друга вытянутыми, сильно обводненными понижениями -- мочажинами. Гряды и мочажины обычно вытянуты вдоль горизонталей и располагаются концентрически вокруг наиболее высоких точек болота. Бугры сложены торфом и обычно связаны с явлением морозного выпучивания в условиях лесотундры; высота бугров до нескольких метров. Кочки также состоят из торфа и связаны с неравномерным распределением растительного покрова и накопления торфа.

Болота имеют специфическую гидрографическую сеть, включающую болотные водоемы, болотные водотоки и топи.

К болотным водоемам относятся болотные озера и озерки. Болотные озера -- это относительно крупные водоемы (площадью до 10 км² и глубинами до 10 м), имеющие торфяные берега, иногда плавающие моховые сплавины. Озерки -- водоемы меньших размеров; они обычно приурочены к местам перегибов поверхности болота и, как правило, располагаются большими группами, включающими десятки, а иногда и сотни озерков. Водоемы в болотах по своему происхождению бывают первичными, сохранившимися остатками тех водоемов, которые существовали еще до начала формирования болота, и вторичными, возникшими уже в процессе заболачивания суши или эволюции болота.

Болотные водотоки (речки и ручьи) представлены как заторфованными и зарастающими первичными водотоками, существовавшими еще до образования болота, так и вторичными водотоками, сформировавшимися в процессе болотообразования. И те и другие водотоки способствуют дренажу болот. Течение воды во вторичных водотоках обычно очень медленное, а расходы воды в них небольшие. Своеобразные водные объекты болот -- топи, т. е. сильно переувлажненные участки с разжиженной торфяной залежью. Здесь практически отсутствует деятельный слой, и уровень грунтовых вод стоит выше поверхности торфа.

1.4 Классификация типов болот

Первые шаги в дифференциации болот были предприняты еще классиками болотоведения (Р.И. Аболин, 1914). Современные углубленные исследования не могут обойтись без четкой классификации разнообразных болотных образований и их структурирования на фации (микроландшафты), урочища (болотные массивы), болотные системы (макроландшафты) или районы. Число уровней подсистем, интегрируемое на каждой ступени иерархии, целесообразно выделять при изучении конкретных особенностей региона и масштаба исследований.

Объекты и уровни исследований в болотоведении (по В.В. Мазинг, 1974)

Уровень исследований	Масштаб на карте (плане)	Объекты исследования( в болотоведении)	Единица типологической классификации
Ценотический	1 : 10 - 1 : 100	Болотный фитоценоз	Социация - ассоциация - группа ассоциаций
Микроструктурный	1 : 100 - 1 : 1000	Кочка, гряда, бугор, мочажина, озерко	Тип микрофлоры
Фациальный (топологический, ценокомплексный)	1 : 1000 - 1 : 10 000	Болотный участок (болотная фация, болотный микроландшафт)	Тип фации, тип болота ( в узком смысле; комплекс ассоциаций
Мезоструктурный	1 : 10 000 - 1 : 100 000	Болотный массив (болотное урочище, болотный мезоландшафт)	Тип болотного массива, тип болота ( в широком смысле)
Ландшафтный	1 : 10 000 - 1 : 100 000	Болотная система (болотный макроландшафт)	Тип болотной системы
Региональный	1 : 100 000 - 1 000 000	Болотный район	Типология заменяется районированем

В настоящее время существуют следующие классификации болот:

1. Основанные на трофическом критерии, по которому болота подразделяются на евтрофные (низинные), мезотрофные (переходные) и олиготрофные (верховые).

2. По типу и строению торфяной залежи (торфоведческий подход).

3. По признакам растительности (совмещаются трофические и геоботанические принципы: болота моховые, травяные, лесные и т.д.).

4. По морфолого-динамическим признакам (геоморфологический подход).

5. По гидрологическим свойствам и источникам водно-минерального питания (гидролого-гидрогеологический подход). Различают болота атмосферного типа питания (омбротрофные, омброгенные, омброфильные), грунтового и поверхностно-склонового питания (реотрофные и минеротрофные), промежуточного типа питания (мезотрофные), а также смешанные, одной из разновидностей которых являются аапа-болота.

Реотрофные болота дифференцируются на топогенные (грунтового питания) и солигенные (грунтово-напорного питания).

6. Интегральные классификации: биогеоценологические и ландшафтно-генетические.

В Канаде применяют классификации, основанные на содержании макроэлементов в торфах с выделением болотных формаций:

1) трясинные (верховые и переходные с наименьшим количеством Р, К, Са, Мg;

2) феновые (низинные);

3) маршевые (травяные -- много Р, К, Мg);

4) топяные (много Са).

Существуют классификации торфа, где в качестве классификационных критериев выступают содержание волокна или содержание гидролизуемого гумуса в разбавленном растворе пирофосфата натрия (пирофосфатное число):

1) гумусовый мезисол (абиетиново-болотный) -- переходное болото;

2) гумусовый мезисол (абиетиново-болотный) -- горизонтальное болото;

3) гумусовый мезисол (абиетиновый) -- переходный тип от болота к топи;

4) типичный мезисол (абиетиновый) -- плоское болото;

5) типичный фибрисол (сфагновый) -- низинное болото;

6) землистый гумисол (абиетиновый) -- плоское болото;

7) гумусовый мезисол (сфагновый) -- верховое покровное болото;

8) волокнистый мезисол (сфагновый) -- выпуклое болото;

9) мезический фибрисол (сфагновый) -- низинное болото.

В США выделяют три класса органического материала: фибрический, гемический (полуразложившийся) и сапрический (разложившийся). По принципу зональности выделяют болота:

а) тундровые Аляски;

б) палсовые;

в) аапа;

г) верховые;

д) покровные побережья;

е) южные лимногенные (топи и марши Эверглейдс и Окифеноки во Флориде и Джорджии);

ж) ледниковых котловин в штате Мичиган.

Но значительно чаще применяются комбинированные классификации, построенные по комплексному принципу:

1) солигенные топи, подстилаемые слоем лесного торфа (рН 5,5--6,2);

2) переходные моховые болота (верх -- сфагнум, ниже -- древесный торф) с общей мощностью залежи 3 м;

3) слабосолигенные моховые (рН 3,8--4,5) -- смесь топяной растительности с растительностью омброгенных болот (торф сфагновый, осоковый, тростниковый);

4) маскег -- разновидность моховых болот (рН 3,5--4,5) -- кустарник, пушица, сфагнум;

5) грядовые болота, разделенные топями (юг Американского материка);

6) комплекс грядовых болот и островов -- торфы топяные, изредка с участием древесных остатков;

7) бедные топи и безлесные моховые болота без гряд;

8) болота с антропогенной нагрузкой: дренаж, дороги, гари.

В Финляндии получили применение пять типов болотных комплексов: верховой, аапа, карельский, «висячий» и бугристый. Позднее карельский и «висячий» типы были упразднены и переведены в ранг аапа-болот с подразделением на ряд вариантов . В современном понимании аапа-болотам соответствуют безлесные грядово-мочажинные евтрофные болота северной тайги, где мезотрофные (или олиготрофные) гряды чередуются с евтрофными (или мезотрофными) мочажинами и озерками [Телицын, 41 - 43].

В России сложились следующие направления в типологии болот: ботанико-географическое, эколого-фитоценотическое, гидрологическое, геоморфологическое и интегральное -- биогеоценологическое (ландшафтно-генетическое).

Схема биогеоценологической классификации болот (по Н.И. Пьявченко)

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.

Низинные болота образуются преимущественно на самых низких участках рельефа, отсюда и их название. Мы можем встретить их в пойме реки на месте бывшего старинного озера, в древнеозерной котловине на междуречной равнине, в западине или плоской равнине на месте вырубленного леса. Питаются такие болота грунтовыми водами. Эти воды сильно минерализованы и содержат большое количество растворенных элементов питания растений. Поступая в болото, они обогащают его. Кроме того, здесь обычно находят пристанище множество птиц. Птичий помет богат азотистыми веществами и также обогащает болото. Поэтому в низинных болотах густым сплошным покровом растут осоки, хвощи, камыши, зеленые мхи, над ними -- древесный ярус из черной ольхи или березы, иногда с примесью ели.

Верховые болота образуются чаще всего на водораздельных пространствах. Необходимые условия их возникновения -- наличие избыточного атмосферного увлажнения и плоской поверхности, на которой вода могла бы накапливаться. Так как эти болота питаются атмосферными осадками, а они очень бедны питательными веществами, то и растительность здесь совершенно иная. Нередко верховые болота образуются на месте низинных. Это происходит тогда, когда торф мало-помалу накапливается, и его мощность становится такой большой, что корни растений уже не достигают уровня грунтовых вод, и они начинают питаться только дождевыми водами.

Типичное верховое болото представляет собой ковер из белых мхов (их называют торфяными, или сфагновыми). Растительность: его однообразна. Пухлые подушки сфагнума: оплетены тонкими, но очень крепкими стеблями-нитями клюквы. Обычно сфагновыми мхами болота покрыты лишь с поверхности, а в глубине находятся разложившиеся остатки осоки, бурых мхов, черной ольхи. Благодаря быстрому росту сфагновых мхов поверхность болота ежегодно повышается, а многие растения находятся под угрозой быть заживо погребенными ежегодно нарастающим мхом. А вот живущие на болоте кустарнички -- Кассандра, багульник, подбел, клюква и другие -- приспособились: они сами прирастают ежегодно на ту же величину, что и сфагнум. На верховом болоте довольно часто встречается пушица, образующая кочки. На торфяном болоте можно встретить и чахлые деревца сосны или березы (в Сибири -- кедр и лиственницу). И конечно, ягодные кустарнички - брусники, морошки.

Промежуточное положение занимают переходные болота (мезотрофные) с плоской или слабовыпуклой поверхностью. Такие болота совмещают в себе черты низинных и верховых болот, так как в их питании участвуют и грунтовые и атмосферные воды. Здесь встречаются евтрофные растения и олиготрофные, а также есть типичные мезотрофы.

Из приведённого перечня 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 особенности 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 исследованиями 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



Стадии развития болот (по Галкиной, 1946)

Группы ассоциаций (типов болот): 1 -- лесные (ольховые, еловые и др.) на евтрофном торфе; 2 -- лесные (сосново-березовые, березовые и др.) на мезотрофном торфе; 3 -- лесные на олиготрофном торфе (сосняки кустарничково-сфагновые, сосняки сфагновые); 4 -- осоковые, осоково-тростниковые, осоково-гипновые; 5 -- осоково-сфагновые; 6 -- сфагново-пушииевые; 7 -- кустарничково-сфагновые с низкорослой сосной; 8 -- грядово-мочажинные; 9 -- озерково-мочажинные; 10 -- направление стока воды. Виды отложенных торфов: 11 -- осоковые, 12 -- осоково-сфагновые переходные; 13 -- пушицевые и пушииево-сфагновые; 14 -- древесные; 15 -- комплексные верховые.

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.

1.5 Распространение болот на Земном шаре

болото торфообразование экология осушение

Болота распространены на Земле повсеместно: в разных климатических зонах и на большинстве континентов. Общая площадь торфяных болот на земном шаре, по данным Государственного Гидрологического Института, около 2,7 млн. км?, или около 2 % площади суши. В них сосредоточено более 11 тыс. км? воды, или 0,03 % пресных вод гидросферы. Общая площадь болот всех типов на Земле, по данным Е.Я. Каца, еще больше -- до 3,5 млн. км?. Наиболее заболоченные материки -- Южная Америка (70 % территории) и Евразия (18 %).

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. 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. Встречаются также и лесные низинные болота (еловые, березовые).

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.

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, 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, виды осок, пушиц. 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.

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 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). 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, Приатлантической и Примексиканской низменности, окраины полуострова Флориды. С севера на юг в Северной Америке протягиваются следующие болотные зоны: бугристых, верховых выпуклых и низинных болот. Н.Я Кац (1971) выделяет здесь девять болотных провинций.

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. 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, 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, с папоротниками. 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. 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.

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. Особенно характерны болота, густо поросшие папирусом (вдоль Нила, Нигера, Конго, оз. Чад 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. 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).

В России общая площадь торфяных болот составляет 0,6 млн. км?, а с учетом заболоченных земель общая площадь всех болот равна 1 млн. км? (37 % площади болот мира и 5,9 % территории страны). Запасы воды в болотах России составляют около 3 тыс. км?. Наиболее велика заболоченность Западной Сибири. Здесь болота покрывают 0,32 млн. км? и содержат около 1 тыс. км? воды. Заболоченность северной части Западной Сибири достигает 50%, а в некоторых районах --70%.

Наиболее заболоченные районы в европейской части страны -- Карелия и Кольский п-ов, где болота занимают треть всей площади. Особенно много их в тундре, где просачиванию влаги в грунт препятствует вечная мерзлота. В лесной зоне болотные ландшафты доминируют в поясе полесий (Верхне-Волжское, Мещерское, Балахнинское, Ветлужское, Вятско-Камское и др.).

Из-за широкого распространения болот в лесной зоне Западной Сибири ее называют лесоболотной зоной. Это самый заболоченный регион в мире. Плоские недренируемые участки заняты там болотными массивами, а собственно таежные леса занимают преимущественно склоны речных долин, гривы, наклонные и возвышенные относительно дренированные участки междуречий. Почти 40% территории района занято болотами, при этом в Тюменской области на них приходится половина всей площади, а в Ханты-Мансийском округе - даже 70%: Васюганская равнина (Томская обл.), занимающая междуречье Оби и Иртыша на юго-востоке Западной Сибири; представляет собой одно гигантское непроходимое болото, растянувшееся на многие сотни километров. Многочисленные реки весной, после таяния глубоких снегов, широко разливаются, и все обширное междуречье покрывается сплошным зеркалом воды, называемым местным населением Васюганским морем. Такой заболоченности благоприятствуют плоский рельеф с отсутствием каких-либо уклонов на больших площадях, избыточное увлажнение и обилие грунтовых вод, поступающих с приподнятых окраин равнины. Западносибирские реки из-за неглубокого врезания не обеспечивают должной дренированности территории. Более того, для Оби и Иртыша характерны сильнейшие половодья, растянутые почти на все лето. Высокие воды способствуют подъему грунтовых вод и, следовательно, усиливают заболачивание. В настоящее время заметна тенденция к наступлению болот на окружающие леса. Вообще агрессия болотообразования характерна для всего Севера нашей страны. Многие специалисты полагают, что при современных темпах заболачивания вся лесная зона Западной Сибири через пять тысяч лет превратится в сплошное болото. Только на участке Большого Васюганского болота площадью около 4,5 млн. га в среднем ежегодно заболачивается 1800 га. Заболоченность усложняет освоение богатейших ресурсов этого края, затрудняет строительство дорог и поселков. Многие районы считаются просто непроходимыми. В то же время западносибирские болота обладают несметными запасами торфа. Здесь разведано более 4700 торфяных месторождений.

В Восточной Сибири с нарастанием континентальности и относительной сухости климата болот становится меньше. В правобережной части Енисея заболоченность составляет около 10% площади. Однако на Центрально-Якутской, Северо-Сибирской и Яно-Индигирской низменностях количество болот резко возрастает, и по заболоченности отдельные их участки мало уступают Западной Сибири. Заболачиванию этих территорий благоприятствует повсеместное распространение вечной мерзлоты. Болота здесь называют марями. Они образуют специфическую торфяно-кочковатую поверхность, покрытую кустарниками и редкими угнетенными лиственницами.