Болота и их геоэкологическая роль

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.РАЗВИТИЕ ТОРФЯНОГО  БОЛОТА

 

Развитие торфяного болота — закономерный взаимосвязанный процесс накопления торфа (в результате роста, отмирания и частичного разложения растительности) и изменения водного режима торфяной залежи.

Водный режим  не только создает начальные условия  возникновения болота (при заболачивании суши или зарастании водоема), но и влияет на последующие фазы его развития. Накопление торфа ведет к изменению водного режима, а оно, в свою очередь, вызывает изменение условий существования растений и их видового состава, изменения интенсивности роста и разложения растительной массы и накопления торфа. Эти взаимодействующие процессы и приводят к развитию торфяного болота, проявляющемуся в постепенном накоплении торфа, увеличении мощности торфяной залежи и повышении поверхности болота; в распространении болота в ширину и расширении зоны заболачивания; в последовательной смене типа растительного покрова от евтрофного к мезотрофному, а затем олиготрофному; в изменении водного режима болота, увеличении роли атмосферных осадков в его питании, повышении уровня грунтовых вод в торфяной залежи и на смежных территориях.

Образование торфяных болот  начинается с очагов заболачивания, которыми могут быть водоемы, неглубокие депрессии, русла слабопроточных водотоков, места выхода грунтовых вод на поверхность (родники, мочажины), участки подтопления вблизи водохранилищ, насыпей железных и шоссейных дорог и т. д.

Рассмотрим в  качестве примера процесс развития болота на месте неглубокой депрессии (рис. 2). Этот процесс включает три фазы: низинную, переходную и верховую.

Поступление поверхностных  и грунтовых вод, направленное к центру депрессии, ведет к формированию застойного водного режима и возникновению низинного болота (7 на рис. 2) с присущей ему евтрофной растительностью. Пройдя переходную фазу 2, болото постепенно вступает в верховую фазу своего развития (3—6 на рис.2). Формирующийся в процессе развития болота слой торфа оказывает подпорное влияние на уровень грунтовых вод. Это приводит к расширению пояса переувлажненной почвы и расширению зоны болотообразования.

                                                              

 

Рис. 2 Схема развития торфяного болота на месте неглубокой депрессии: фазы: 1 — низинная; 2 — переходная; 3—6 — верховая; 7 — исходный рельеф; S— поверхность болота; 9— уровень грунтовых вод;направление: /0—стекания вод;  11 — наращивания торфяной залежи по высоте; 12— повышения уровня грунтовых вод в минеральном грунте

Накопление торфа  идет в болоте неравномерно. В низинную фазу развития болота наименьшая интенсивность разложения растительных остатков и наибольшая интенсивность накопления торфа отмечаются в наиболее низких застойных частях болота, т. е. в его центре. Это ведет к выравниванию поверхности болота и способствует началу переходной фазы его развития. В эту фазу накопление торфа идет по площади более равномерно, и его поверхность в центре болота поднимается приблизительно параллельно самой себе. В результате на краях болота возникают уклоны поверхности к периферии болота. Питание болота грунтовыми водами резко сокращается или прекращается вовсе. Питание растительности преимущественно атмосферными осадками приводит к смене в центре болота мезотрофной растительности олиготрофной. Разложение органических остатков замедляется, а интенсивность образования торфа возрастает. Центральная часть болота начинает повышаться быстрее. Одновременно идет процесс расширения болота, причем заболачиванию прилегающих территорий способствует не только подпор грунтовых вод торфяной залежью (что отмечалось и на первых двух фазах развития болота), но и фильтрация атмосферных осадков от центра болота к его периферии.

 В последующем может наступить и фаза деградации торфяного болота как результат увеличения дренажной роли русловой сети, пересушения болота и его выгорания.

 

 

 

 

 

 

4.ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ БОЛОТ

 

Аккумулятивная  функция болот относится к категории незаменимых, так как только в болотах образуется специфический природный продукт - торф, который нигде больше не накапливается. Аккумулятивная функция присуща также почвам и водоемам, однако там аккумулируются другие природные вещества. Качество и скорость аккумуляции торфа зависят от комплекса физико-географических и геохимических факторов, в которых происходит формирование каждого торфяного месторождения. В зависимости от типа и геоморфологического положения болот и климата прирост торфяного слоя составляет 0.2-1.2 мм в год.

По мере нарастания торфяных залежей в них происходит аккумуляция воды благодаря высокой водоудерживающей емкости торфа, равной 650-3000% по отношению к сухой массе. Как правило, естественная влажность разных генетических видов торфа варьирует от 88 до 98%, т.е. фактически болота представляют собой водоемы, заполненные полуразложившимися растительными остатками, например в торфяных болотах Беларуси аккумулировано 24.6 млрд. т воды. Ежегодный прирост запасов воды на 1 га естественных болот составляет для низинного типа залежи в среднем 3.2 т, для верхового - 7.7 т. Вместе с аккумуляцией торфа происходит аккумуляция энергии и биогенных химических элементов - углерода, кислорода, водорода, азота, серы, фосфора, кальция, магния, железа и многих других элементов, входящих в состав растений-торфообрзователей и питающих болота вод, а также поступающих с атмосферными осадками.

В результате осушения торфяных залежей накопленные в течение многих веков запасы воды сбрасываются по осушительным сетям в водоприемники, болотные экосистемы прекращают свое существование, а в торфяных залежах накопительный тип баланса вещества и энергии сменяется господством геохимического выноса вследствие преобладания минерализации органического вещества над его поступлением .

В результате проведения повторного заболачивания происходит восстановление аккумулятивной функции болот с возобновлением процессов торфообразования и торфонакопления, аккумуляции воды, энергии и химических элементов.

Биологическая функция болот заключается в том, что они являются местообитаниями специфичной флоры и фауны. Эта функция относится к категории незаменимых, потому что болотные виды биоразнообразия не могут существовать в других местообитаниях, например на суходольных лугах, в лесах, степях или водоемах. Уничтожение болотных местообитаний неизбежно ведет к сокращению биоразнообразия, поэтому представляет большую опасность. По масштабам проявления биологическая функция болот относится к глобальному уровню, так как многие виды болотного разнообразия ежегодно мигрируют за пределы отдельных континентов. Например, через Беларусь проходят три больших континентальных пути миграции водно-болотных птиц: днепровский, полесский и северный. Осушение болот для разных целей значительно сокращает количество местообитаний птиц для отдыха в периоды миграций и гнездования. В целях восстановления их местообитаний необходимо отказаться от обязательного хозяйственного использования выработанных торфяных месторождений и осуществлять их реабилитацию путем повторного заболачивания. Эти же мероприятия следует проводить также на деградированных и неэффективно используемых осушенных торфяных почвах.

С восстановлением болотообразовательного процесса на выработанных торфяных месторождениях формируются эстетически весьма выразительные ландшафты, насыщенные специфичной болотной растительностью и фауной. К сожалению, местные охотники используют высокую концентрацию птиц и зверей на восстановленных болотах в промысловых целях. Чтобы не допустить массового уничтожения болотной дичи, целесообразно на наиболее населенных восстанов-ленных болотах создать биологические или биосферные заказники.

Таким образом, реабилитация антропогенно нарушенных болот путем повторного заболачивания обеспечивает полное восстановление их биологической функции.

Межкруговоротная  функция болот обеспечивает переход органогенных элементов - углерода, азота и других из малого биогенного в великий геологический круговорот веществ на Земле. Выполнение болотами этой функции, как и аккумулятивной, обусловлено незамкнутостью годичных биоциклов углерода и органического вещества в болотной среде, благодаря чему ежегодно продуцируемое органическое вещество полностью не разлагается и постепенно погребается последующими отложениями.

По современным представлениям, в неосушенных болотах зона биогенного круговорота веществ ограничена уровнями грунтовых вод (УГВ). Эта зона содержит живые корневые системы и населена аэробными микроорганизмами. Содержание влаги в ней переменчиво, кислород проникает в поры торфяной почвы. Здесь интенсивно развиваются биологические процессы накопления, минерализации и гумификации органического вещества. Зона получила название торфогенного слоя, в котором происходит процесс формирования торфа из отмерших растений.

Ниже линии  постоянного УГВ находится бывшая торфяная почва, почти лишенная живых организмов из-за постоянного анаэробиоза и превратившаяся в органогенную горную породу -торф. Здесь постоянно высокое содержание влаги, поры торфа заполнены водой и не насыщаются кислородом, поэтому нет живых корней и аэробных микроорганизмов. Это зона консервации торфа с господством геологических процессов над биологическими. По мере нарастания торфяных залежей новые слои торфа переходят из торфогенного слоя в нижележащие, а вместе с ними осуществляется переход химических элементов из биогенного круговорота в геологический.

С началом осушения торфяных залежей болота прекращают выполнение этой специфичной общепланетарной функции переходного звена от малого биогенного к великому геологическому круговороту веществ в связи с прекращением процесса торфообразования. В осушенных торфяных залежах начинается противоположный процесс перехода химических элементов из геологического круговорота в биогенный за счет минерализации накопленного ранее торфа. Скорость этого процесса зависит от способов использования осушенных торфяных почв или от интенсивности добычи торфа.

Ландшафтная функция болот заключается в том, что они образуют неповторимые болотные ландшафты, которые не могут быть заменены какими-либо другими. Болота, взаимодействуя с прилегающими территориями, образуют разнообразные болотные комплексы, отдельными компонентами которых, кроме болот, могут быть озера, поймы рек и склоны водоразделов. Площади болотных комплексов как правило ограничены гребнями местных водоразделов, реже -площадями полных водосборов.

В зависимости  от особенностей местности формируются  четыре типа природных болотных комплексов: озерно-болотные, пойменно-болотные, суходольно-болотные и сложные, представленные сочетанием не менее двух вышеназванных типов. Еще один, пятый тип, имеет антропогенное происхождение и именуется как мелиорированные болотные агроландшафты.

Главная и принципиальная особенность болотных комплексов - взаимное влияние болот, озер, пойм и прилегающих склоновых земель друг на друга, проявляющееся в общности гидрологического режима и физикогеографических процессов. Следовательно, болотные комплексы существуют как самостоятельные цельные природные экосистемы, компоненты которых фунционируют в единых ритмах и циклах. В связи с этим дестабилизация хотя бы одного из компонентов болотного комплекса неизбежно ведет к дестабилизации других и всего комплекса в целом.

Газорегуляторная  функция болот состоит в том, что болотная растительность в процессе фотосинтеза выводит углекислый газ из атмосферы, связывая его в органическое вещество, согласно известному уравнению:

6СО₂ + 12Н₂О + 674 ккал — —► C₆Hi₂0₆ + 6Н₂О + 6О₂.

 После отмирания растений органическое вещество частично трансформируется в торф (5-15%), остальное - минерализуется. При наличии благоприятных геологических условий торф превращается в бурый и каменный уголь. Это означает, что болота способны выводить из атмосферы углекислый газ и не возвращать его обратно в течение многих тысячелетий. В отличие от этого леса и луга возвращают углекислый газ в атмосферу полностью после минерализации органического вещества отмерших растений, т.е. в течение примерно 5-500 лет. Газорегуляторная функция болот тесно связана с их аккумулятивной и межкруговоротной функциями.

В процессе фотосинтеза  на каждый килограмм связанной двуокиси углерода в атмосферу поступает 727 г кислорода, который выделяется при разложении воды. Следовательно, неосушенные болота не только выводят из атмосферы углекислый газ, но и обогащают ее кислородом.

Поглощение диоксида углерода и выделение кислорода болотными экосистемами осуществляется за счет протекания биохимических реакций внутри клеток живых растений, а не реакций, протекающих в земной коре, поэтому нецелесообразно газорегуляторную функцию болот объединять с геохимической.