Болота и их геоэкологическая роль

Федеральное Агентство  по Образованию

Вологодский Государственный  Технический Университет

 

Кафедра Геоэкологии и Инженерной Геологии

 

 

 

 

 

Курсовая работа по геоэкологии

«Болота и их геоэкологическая роль»

 

 

 

Выполнил:

Проверил:

 

 

 

Г. Вологда

2009 год

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

1.ВВЕДЕНИЕ 3

2.СТРОЕНИЕ И  ТИПЫ БОЛОТ 4

3.РАЗВИТИЕ ТОРФЯНОГО  БОЛОТА 10

4.ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ БОЛОТ 12

5.ЗАКЛЮЧЕНИЕ 25

6.ИСПОЛЬЗУЕМАЯ  ЛИТЕРАТУРА 26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.ВВЕДЕНИЕ

  B природе болота выполняют весьма важные функции: аккумулятивную, биологическую, межкруговоротную, ландшафтную, га3орегуляторную, геохимическую, гидрологическую и климатическую. Все вышеназванные функции — биосферные, так как формирование болот и их функций происходило под влиянием биосферы, а сами болота, будучи продуктом ее эволюции и неотъемлемой частью, оказывают большое влияние на многие биосферные процессы. Первые четыре функции незаменимы, т.е. они присущи только болотам, и никакие другие места обитания — леса, луга, степи, сельскохозяйственные

угодья позера — не способны их выполнять. Остальные функции  отнесены к категории заменимых, так как они присущи не только болотам.

     B основу классификации биосферных функций положен принцип регулирования болотными экосистемами тех или иных биосферных процессов, а именно разложение отмершего органического вещества, расселение и миграция видов и популяций болотного биоразнообразия, газовый состав атмосферы, миграция и аккумуляция химических элементов в земной Коре, соотношение между болотными, суходопиными и озерными элементами ландшафтов, уровни грунтовых вод, наводнения и скорости течений в водотоках, переход веществ из малого круговорота в большой и обратно, a также климатические процессы.

Болота выполняли  свои биосферные функции еще до появления человека на Земле и продолжают их выполнять поныне. Несомненно, что все они важны и для человеческого общества, однако c развитием человечества, кроме биосферных болота начали вьшолнять новые функции, которые не имеют значения для природы, но весьма важны для человеческого общества, а именно ресурсно-сырьевую, культурно-рекреационную и информационно-историческую.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.СТРОЕНИЕ И  ТИПЫ БОЛОТ

Болота возникают путем  заболачивания суши (главный вид  образования болот) и путем зарастания (заболачивания) водоемов.

Заболачивание суши свойственно многим природным зонам земного шара. Оно происходит при избыточном yвлaжнении и благоприятных геоморфологических условияx (понижения, впадины и др.),создающих предпосылки для застойного водного режима, накопления органического вещества и образования болот.

Можнo выделить два основных вида заболачивания суши: затопление и подтопление терpитории. затопление територии может быть обусловлено двyмя причинами. Во-первых, преобладанием осадков нaд испарением при отсутствии хорошего дренажа. Так обрaзyются болота в тропических лесах, в тyндре. Очень часто в условиях избыточного или дaже умеренного увлажнения болотa возникают на плоских водоpаздельныx пространствах при слабом оттоке вод. Во-вторых, затоплением территории поверхнoстными водами (водами рек, озер, морей) в условияx пониженного рельефа прилегающей местности. Так образуются болота на берегах рек и озер. Такого же происхождения болота на берегах приливных морей. Подтопление территоpии обычно связано c повышением уровня грунтовыx вод, вызвaнного какими-либо искусcтвенными мероприятиями: соорyжением водохранилищ, избыточным орошением, сооружением нарyшающих естественный сток грунтовых вод насыпей железных или шоссейныx дорог и т. д.

Зарастание или заболачивaние водоемoв свойственно в основном условиям yмерeнногo климата. Оно обычно начинается c берегов. На дне водоема отлагаются глинистые частички, оседают оcтатки водныx организмов (планктона и бентоса), пoстeпенно превращающиеся в органический ил — сапропель. Водоем мелеет, в нем поселяются высшие растения: сначaла погруженные (рдест, роголистник), затем кувшинки с плавающими лиcтьями, а позже тростник, камыш, рогоз. Неполное разложение растительных остатков приводит к обpазованию торфа. От водоема остаются небольшие «окна» воды, зaтем и они зарастают. Постепенно водоем превращается в болото. Часто описанный процесс сопровождается образованием на поверхности водема зыбкого ковра («зыбун», «сплавина», «плаур») из корневищ растений. B таком случае зарастание водоема идет co всех сторон — со дна, c берегов и с поверхности.

Болота распространены на земле повсеместно: в рaзныx климатических зонах и на большинстве континентов. Общая площадь торфяных болот на земном шаре, по данным ГТН, около 2,7 лтлн км2, или около 2 % площaди сyши. В них сосредоточено более 11 тыс. км' вадЬ1, или 0,03 % npecHmx вод гидpoсферы (см. табл.. 3.1). Общая площадь болот всех типов на Земле, по данным E. Я. Øца, еще бoльше — до 3,5млн кгиг². Наиболее заболоченные материки — Южнaя Америка (70 % территории) и Евразия (18 %).

В России общая площадь торфяных болот составляет 0,6 млн км2, a c yчетом заболоченных земель общая площaдь всех болoт равна 1 млн км- (37 % площади болот мира и 5,9 % территории страны ). Запасы воды в болотаx России, по оценкам РосНИИВХа, составляют окопа 3 тыс. км³. Наиболее вeлика заболоченность Западной Сибири. Здeсь болота покрывают 0,32 млн км- и содержат около 1 тыс. км^з воды. Заболоченность северной части западной Сибири достигает 50 %, а в некоторых районах — 70 %.

ТИПЫ БОЛОТ

Следуя Н. Я. Капу все болота подразделяются на две большие группы — заболоченные земли (не имеющие хорошо выраженного слоя торфа) и собственно торфяные болота.

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

По комплексу  геоморфологических, гидрологических  и геоботанических признаков торфяные болота, лучше изученные и приуроченные в основном к тундре, лесной зоне и лесостепи, подразделяются, в свою очередь, на три типа: низинные, переходные и верховые (рис. 1).

Низинные  болота обычно имеют вогнутую или плоскую поверхность, способствующую застойному характеру водного режима. Образуются они в низких местах — по берегам рек и озер. В последнее время такие болота стали появляться в зонах подтопления

Рис.1 Схема верхового (а) и низинного (6) торфяных болот:

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

водохранилищами. К низинным болотам  относятся также пойменные и притеррасные болота, болота в низовьях и дельтах рек (так называемые «плавни» с густыми зарослями тростника).

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

Характерной чертой низинных болот являются евтрофные  растения, требовательные к минеральным веществам. Среди таких растений — ольха, береза (иногда ель), осоки, тростник, рогоз.

Верховые болота имеют мощный слой торфа и выпуклую поверхность. Отличительная черта гидрологического режима верховых болот — преобладание в их водном питании атмосферных осадков, бедных минеральными биогенными веществами. Для верховых болот характерны олиготрофные растения, нетребовательные к минеральным веществам: сосна, вереск, пушица, сфагновые мхи. Образуются верховые болота обычно на водоразделах, а также в других местах в результате эволюции низинных болот.

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

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

Для каждого из трех типов торфяных болот характерны определенные сочетания видов растительности (биоценозов) в совокупности с геоморфологическими особенностями отдельных частей болот, создающие специфические болотные микроландшафты . Так, весьма типичными микроландшафтами (по К. И. Иванову) для низинных болот являются древесные (олъшаниковые, березовые и др.), древесно-осоковые, древесно-осоково-сфагновые, тростниковые, тростниково-осоковые и другие, для переходных болот — древесно-осоковые, сфагново-осоковые и другие, для верховых — сосново-кустарничковые, сосново-сфагновые, сфагново-пушицевые и др. Своеобразными болотными микроландшафтами являются комплексные грядово-мочажинные микроландшафты с различным характером растительности в зависимости от типа болот, а также грядово-озерковые, озерково-мочажинные микроландшафты и др.

Сформировавшееся верховое торфяное болото обычно имеет многослойное строение (рис. 1, а), отражающее процесс постепенного накопления торфа и повышения поверхности болота. 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).

6

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—шейхцериево-сфагновый торф; 9—гтушицево-

сфагновый торф; 10 — сфагновый торф с пнями сосны; // — поверхность болота; 12 — уровень

грунтовых вод; /5—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 выше, расположенными 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 (или активного) слоя, 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.

Основное движение воды происходит путем фильтрации в  деятельном слое. Скорость движения воды (см/с) можно рассчитать по формуле Дарси для ламинарного движения воды в пористой среде :

у=К_ф1, (9.1)

где К_ф — коэффициент фильтрации торфяной залежи; /—уклон уровня грунтовых вод в болоте. Значение К_ф обычно находится, в пределах 10~²—10~⁶ см/с. Коэффициент фильтрации быстро уменьшается с глубиной. Он сильно зависит от степени разложения растительных остатков и самого торфа: с ростом разложения К._ь быстро уменьшается, так как при этом уменьшаются размеры пор и увеличивается содержание мелких и мельчайших фракций торфа. Зимой деятельный слой болота в условиях холодного и умеренного климата обычно промерзает и водоотдача болота резко уменьшается.

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.