Болотный комплекс: сущность, классификация

Болотоведение – наука о болотах как природном явлении. На первый взгляд кажется, что смысл основного понятия болотоведения – болота, прост и ясен. Однако до сих пор нет его общепринятого определения. Это объясняется сложностью болота – природного явления и объекта изучения различных дисциплин: фитоценологии, ландшафтоведения, гидрологии, геологии, торфоведения, лесоводства, почвоведения, палинологии и др.

Согласно Русскому гидрометеорологическому словарю, болото – это достаточно однородный природный комплекс, занимающий некоторый участок земной поверхности, характеризующийся обильным застойным или слабопрочным увлажнением горизонтов грунта в течение большей части года, наличием процесса торфообразования и специфической болотной растительностью, приспособленной к условиям обильного увлажнения при недостатке кислорода в почве.

Болота – неотъемлемая часть ландшафта. Они играют заметную роль в природе, имеют важное научное и хозяйственное значение. Болота оказывают положительное влияние на водный баланс местности, выполняя водоохранную и водозащитную функции. Многие реки берут начало в болотах. Вода болот менее загрязнена, чем вода других природных объектов.

На болотах произрастают ценные пищевые (клюква, морошка, голубика), медоносные, лекарственные, дубильные растения. К ресурсному потенциалу болот относится и содержащийся в них торф, который используется в различных отраслях хозяйства. После его химической и микробиологической переработки получают биологически активные вещества и корма. Сапропель и минеральные воды болот используются в лечебных целях (грязелечение, бальнеология). Кроме того, 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.

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 ученые, например О.Зендтнер (1854) или И.Р.Лоренц (1858), отождествляли болото с типом растительности. А.Ф. Флеров (1914) называл болотом растительное сообщество с господством болотных, водно-болотных и прибрежно-водных растений, требующих для своего развития избытка влаги, независимо от наличия торфа. Отметим, что это одностороннее определение (Денисенков, 2000).

Другие исследователи при определении понятия болота рассматривали его с позиций геологов как место, участок земной поверхности, где происходит накопление и напластование торфа, и не учитывали другие свойства (признаки). Этого принципа придерживались К.А.Вебер (1903), А.К. Каяндер (1913), Л. Фон Пост (1916), В.В. Кудряшов (1929) и др. Данное определение также одностороннее и вскрывает всей сущности болот.

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 водоемом.

Многие исследователи понятие «болото» трактуют очень широко, на основе нескольких признаков – характера растительности, влажности, наличия торфа и глубины торфяного слоя. Так, Н.Я. Кац (1941) определяет болото как участок территории, обычно увлажненный пресной или соленой водой, стоящей над поверхностью почвы либо ниже нее, застойной, а также более или менее проточной. Растительность большей частью водо- или влаголюбива, реже мезофильная, а иногда ксерофитная. Он подразделяет болота следующим образом:

1. Торфяники со слоем торфа более 50 см в неосушенном и 30 см в осушенном состоянии;

2. Минеральные болота пресноводного питания без торфа или с торфяным слоем менее 50 см в неосушенном и 30 см в осушенном состоянии;

3. Заболоченные земли без торфа или с торфяным слоем 50 см в неосушенном состоянии;

4. Зарастающие водоемы;

5. Засоленные болота (солончаки)

Определение Н.Я. Каца получается весьма пространным. В нем теряются специфические черты болота – обильное увлажнение, гидрофильная растительность и особенности болотного процесса почвообразования.

В настоящее время большинство исследователей при определении понятия болота придерживаются ландшафтно-географического подхода. Впервые он был введен Р.И. Аболиным (1914), согласно которому болото представляет собой закономерно складывающийся и «живущий» географический ландшафт (эпитип). 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 ученые считают торф обязательным признаком (свойством) болота. Другие рассматривают отложения торфа как частный случай, потому что при определенных условиях он может и не накапливаться.

Следуя Р.И. Аболину, более точное определение дает Н.И. Пьявченко: "Болото есть географический ландшафт, закономерно возникающий и развивающийся под влиянием взаимодействия факторов среды и раститель­ности, которое определяется постоянной или периодической избыточной влажностью и проявляется в гидрофильности надпочвенного растительного покрова, болотном типе почвообразовательного процесса и накоплений торфа".

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. В связи с этим уже давно появилась необходимость классифицировать болота по отдельным их признакам и свойствам.

Все предложенные классификации болот можно разбить на шесть основных групп (Иванов, 1953).

К первой группе относятся классификации болот, основывающиеся на топографических признаках и различающие болота по форме рельефа их поверхности, по характеру залегания их на местности, признакам увлажненности и характеру водного питания болот.

1. Олиготрофные (верховые). Растения, живущие на них, получают совсем мало питательных веществ, ровно столько, сколько поступает с ат­мосферными осадками — дождем и снегом. Главные из них — сфагновые мхи. На олиготрофных болотах обычно 10 видов сфагнов. Кроме того, здесь много кустарничков: багульник, вереск, кассандра, вороника, береза карликовая. Есть и травы: пушица, шейхцерия, пухонос, очеретник, росянка круглолистная. Из олиготрофных растений и торф образуется бедный — верховой. Но под слоем верхового торфа может быть более богатый, пере­ходный, а еще ниже — низинный. Но случается и другое сочетание: прямо на низинном торфе — верховой. Верхо­выми болота стали называть когда-то потому, что они часто встречаются на водоразделах, наверху. Верховой торф объединяет 11 видов: сосново-пушицевый, сосново-сфагновый, пушицевый, шейхцериевый, сфагновый мочажинный и др. Их общая особенность – бедность минеральными солями, высокая кислотность, слабая степень разложения.

2. Мезотрофные (переходные). Совмещают черты низинных и верховых, так как в их питании участвуют и грунтовые воды, и атмосферные осадки. Но встречаются мезотрофные болота, питающиеся только грунтовыми водами, правда, мягкими, обедненными. Поэтому на мезотрофных болотах есть евтрофные, олиготрофные и типично мезотрофные растения. Вместе они образуют переходный торф, ниже которого залегает низинный. Но болото может начинаться и с мезотрофной стадии, тогда в нем будет только переход­ный торф. В карельских болотах переходный торф встре­чается значительно более часто, чем в других регионах. Сейчас в нем насчитывают 23 вида, тогда как в ранних классификациях отмечали только 8 видов. К самым частым видам переходных торфов относятся древесный и древесно-пушицевый, пушицевый и пушицево-сфагновый, осоковый и осоково-сфагновый. Качественные их показатели – промежуточные между верховыми и низинными.

3. Евтрофные (низинные) – тип болот с богатым водно-минеральным питанием, в основном за счёт грунтовых вод. Расположены в поймах рек, по берегам озёр, в местах выхода ключей, в низких местах. Поэтому на них могут расти евтрофные растения, требующие обильного минераль­ного питания (греческое ев, или еу, – «хорошо», трофо – «пища»); отсюда и второе название низинных болот – евтрофные. Среди обитателей этих болот обычны осоки, вахта, тростник, хвощ, пушица многоколосковая, вейник, гипновые мхи. Часто встречаются горец змеиный, сабельник, вех ядовитый, таволга вялолистная. Есть и деревья (сосна, береза пушистая, ель, ольха черная), и некоторые кустарники. Но, естественно, не все перечислен­ные растения встречаются вместе; они образуют различные сочетания — растительные сообщества (фитоценозы). Одно поколение растений сменяет другое, и постепенно накапливается торф, богатый элементами минерального пита­ния, слабокислый и довольно хорошо разложенный. Такой торф также называют низинным. Он объединяет 24 вида: сосновый, березовый, осоковый, вахтовый, гипновый и др. Раньше, в начале ХХ века, в понятие «низинное болото» вкладывали другой смысл – местоположение болота в низком месте (у реки, у озера). Теперь, как видим, это болота с евтрофной растительностью и низинным торфом.

Вторую группу составляют классификации, основанные на рассмотрении растительного покрова болот.

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

1) беломошники – сильно обводненные безлесные сфаг­новые болота;

2) буромошники – умеренно обводненные гипновые болота;

3) кустарничковые болота – слабообводненные болота со стоячей или медленно текущей водой, в растительном покрове доми­нируют кустарнички и угнетенная сосна;

4) лесные болота – болота проточного типа, в расти­тельном покрове доминируют древесные породы (ель, береза и др.), сфагно­вые и зеленые лесные мхи.

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

К третьей группе принадлежат так называемые генетические классификации.

Известны два способа образования болот:

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

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

В четвертую группу выделяют классификации, основным признаком которых является степень богатства болотных вод и торфяных отложений питательными веществами.

А.Н. Ниценко (1967) разработал классификацию болот по особеннос­тям торфонакопления. Он выделяет пять категорий болот:

1) бесторфяные болота, где в силу особенностей природной среды торф не накапливается (например, дельтовые и пойменные болота, где торф не образуется вследствие заноса и сноса остатков);

2) маломощные (полигональные) болота – торфонакопление идет за­медленными темпами; эти болота не создают собственной гидрологичес­кой системы и микрорельефа;

3) мозаично-очаговые торфяники, где торфяные отложения залега­ют на всей площади неравномерно (бугристые болота Севера, рямовые и займищные болота Сибири);

4) типичные торфяники (болота лесной зоны);

5) торфяники-плащи – торфонакопление происходит настолько ин­тенсивно, что практически не зависит от условий рельефа.

К пятой группе относят классификации, основывающиеся на характере микрорельефа болот.

Е.А. Галкина разработала геоморфологическую классификацию

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 плесов

7) Приозерные и дельтовые болота

Современные авторы, при построении классификации болот, обычно не ограничиваются каким-либо одним показателем, а учитывают ряд признаков, связанных с одним классификационным признаком. Р.И. Аболин о принципах классификации болот писал: «Нельзя характеризовать и вполне оценить сложное и многогранное явление природы на основании какого-либо признака, хотя бы даже и растительности – этого чуткого реагента на среду». Он утверждал, что классификация болот должна учитывать все главные стороны, присущие болотам как природным образованиям. «Наиболее яркими, выступающими на первый план принципами при этом будут состав и характер растительности, водный режим, химизм, физические свойства торфа, топография болота, мощность торфа, история развития и генезис» (Денисенков, 2000).

 

1.3.2. Механизмы образования болотных комплексов

Торфяные болота встречаются почти во всех странах мира. Их площадь составляет 176 млн. га, однако распределены они по земной поверхности крайне неравномерно. В южном полушарии площадь торфяных болот незначительна, наибольшей величины она достигает в северном полушарии. Здесь болота представляют собой характерную зональную особенность, обусловленную климатическими, гидрологическими, геоморфологическими, почвенно-геологическими, фито-ценотическими и другими факторами.

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. Для выяснения причин болотообразования необходимо знать не только суммарное количество значений этих параметров за год, но и их соотношение. В условиях степи малое количество осадков при высоких летних температурах обусловливает низкую относительную влажность воздуха и повышенную транспирацию, что не благоприятствует болотообразованию. Но то же количество осадков при низких летних температурах в тундре создает 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 нее 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 аэробных микроорганизмов, 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 болота 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.

Температура воздуха и почв наряду с влажностью климата определяет интенсивность болотообразования и торфонакопления. Температура влияет на скорость испарения. От нее зависит и продолжительность вегетацинного периода, а также прирост растительной массы и скорость ее разложения.

Развитие и распределение болот зависит от условий их расположения в 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 затруд­ненного стока. На возвышенных пространствах с сильно расчлененным рельефом, а также в горных районах болот нет или они распространены ограниченно (Денисенков, 2000).

Формы рельефа нередко влияют на конфигурацию болот. В Карелии болота часто имеют вид длинных полос, вытянутых с северо-запада на юго-восток в соответствии с ледниковыми ложбинами, которые чередуются со скалистыми грядами (сельгами). В Барабинской лесостепи (Западная Сибирь) верховые болота – «рямы», округлые, т. е. их очертания почти повторяют контур озер, из которых они образовались.

Глубина депрессий или котловин, в которых образовались болота, влияет на их водно-минеральное питание. Большая глубина котловины обусловливает близость грунтовых вод, а значит, и развитие низинных или переходных обводненных болот. В менее глубоких депрессиях, где грунтовые воды лежат глубже, торфяники верховые и менее обводнены.

Ширина котловин влияет на величину торфяника и степень его об­водненности. Крупные торфяники обширных депрессий обычно довольно сильно обводнены и, следовательно, незначительно облесены. Малые торфяники сравнительно сухие (лучше дренированы) и поэтому облесены в большей степени.

От характера рельефа зависит также и скорость надвигания болота на прилегающие суходольные участки. По данным Н.И. Пьявченко (1985), при равнинном рельефе в условиях 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.

Болотообразование в определенной степени зависит и от характера почвенного покрова. Зона подзолистых почв в общем совпадает с зоной максимального распространения торфяных болот, в частности верховых. Сравнительно влажный климат ведет к выщелачиванию, обеднению солями верхних почвенных горизонтов и образованию подзолов, что способствует поселению сфагновых мхов, которые вытесняют более требовательные к питанию лесные мхи и тем самым ускоряют процесс заболачивания. В районах распространения бедных почв болота, образующиеся на суходолах, чаще начинаются с олиготрофной стадии или быстро вступают в нее.

В лесостепной и степной зонах количество болот резко уменьшается. Вследствие более сухого теплого климата почва богаче солями, поэтому торфяники этих зон эвтрофные.

На болотообразование влияют также и гидрографические особенности местности. Болотообразовательный процесс лучше развит в тех районах, где много озер, 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 определенной степени сказывается на характере водно-минерального питания болот. В районах распространения бедных песчаных отложений, кислых гранитов преимущественно развиты верховые болота, облесённые сосной. Нередко они с самого начала или довольно рано вступают в олиготрофную стадию развития. 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. Для этих районов типичны осоково-гипновые болота.

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 болотообразоватальный процесс усиливается.

Хозяйственная деятельность человека может как ослаблять (частичное осушение), так и усиливать (подтопление) болотообразовательный процесс или способствовать его появлению. Например, за последние 30-40 лет на­блюдается заболачивание низинных участков побережья Рыбинского водо­хранилища в связи с поднятием уровня грунтовых вод в прибрежной полосе.

Известны два способа образования болот:

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

2) заболачивание минеральных, чаше лесных почв, в этом случае тор­фяная залежь лежит на минеральном грунте (Денисенков, 2000).

Заторфовывание водоемов

Данный способ образования болот характерен для замкнутых водоемов со стоячей и слабо проточной водой – озёр, речных заводей, стариц, морских мелководий и лагун. Процессы заторфовывания водоемов были широко распространены в начальные периоды голоцена, когда после отступания ледника остались многочисленные мелкие и глубокие озера. Постепенно они заполнялись минеральными наносами ветрового и водного происхождения. По мере формирования растительности и животного населения в озерах начали накапливаться органогенные отложения и виде сапропеля (греч. сапрос – гнилой, пелос – ил, грязь). По мере накопления органогенных отложений (торфа, сапропелевого торфа и сапропеля) уменьшается глубина водоема и повышается его дно (рис. 1).

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

Рис. 1. Зарастание водоёма (по В.Н. Сукачёву, 1926)

В меньшей степени, чем зарастание, распространен другой тип затор-фовывания водоемов – сплавинное нарастание (рис. 2).В данном случае играют роль растения, не коренящиеся на дне, а образующие плавающий на воде ковер, который называется сплавиной. Этот процесс начинается у берегов водоема, где большая глубина не дает возможности развиваться осокам, тростнику и др. Сплавины образуются в наиболее защищенных от ветра частях водоема (бухтах, заливах и др.)

 

1 – сапропель; 2 – торфяной ил; 3 – торф сплавины

Рис. 2. Образование сплавины (по В.П. Денисенкову, 2000)

Известен также и третий способ заторфовывания водоемов – механи­ческое заполнение. Сущность его заключается в том, что некоторые тунд­ровые озера 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 сплавина, и на определенной стадии развития озеро превращается в болото, обычно низинное. Процессы механического заполнения неглубоких озер были широко распространены в самом начале послеледникового времени.