какие условия необходимы для образования болот

Болота — Образование болот. Верховые и низинные болота. Схемы болот.

Образование болот. Верховые и низинные болота. Схемы болот.

Образование болот. Где образуются болота?

Болота чаще всего образуются в зонах с избыточным увлажнением, где количество среднегодовых осадков значительно превышает испарение с суши. Вода с этих территорий должна удаляться при помощи поверхностного стока. Но на равнинах с небольшими уклонами рельефа отведение воды происходит очень медленно. Это ведет к переувлажнению почвы и образованию болота. Поэтому плоские междуречные пространства часто покрыты сплошными массивами болот. В холмистой же местности с хорошо развитой речной сетью болота не возникают.

В зонах с неустойчивым увлажнением болота образуются в основном в бессточных понижениях рельефа, озерных котловинах и речных долинах.

В зонах недостаточного увлажнения болота встречаются редко и только в поймах рек или в глубоких долинах и впадинах, где избыток влаги может образоваться в результате разлива реки или выхода грунтовых вод на поверхность.

Образование болот. Как образуются болота?

Болота образуются двумя основными способами:

Образование болот в результате заболачивания почвы.

Заболачивание почвы – это основной способ образования болот. Заболачивание начинается с периодического, а затем и постоянного переувлажнения суши.

Избыток влаги в почве ведет к гибели лесов. На их место приходит влаголюбивая растительность и сфагновые мхи. Мхи, впитывая влагу, приводят к еще большей заболачиваемости территории. Отмирая, растительность образует торф. Торфонакопление свойственно для лесов умеренного климата. В России наиболее богатыми залежами торфа обладает Западная Сибирь. Здесь заболоченность территории достигает 50-70%, а мощность торфяных залежей – 8-10 м.

К северу и к югу торфяные залежи постепенно сокращаются. На севере вследствие уменьшения растительности в условиях холодного климата, а на теплом юге в результате интенсивного разложения растительных остатков. Хотя для экваториальных лесов и характерна заболоченность низин, однако торфяные болота там не возникают.

Образование болот в результате зарастания водоемов.

Зарастание водоемов в большинстве случаев происходит по следующей схеме. В озеро с водосборной площади постоянно выносятся минеральные и органические частицы грунта. Накапливаясь, они вызывают обмеление водоема. Этому способствуют также и отложения отмирающих растений, произрастающих в озере.

Образование низинного болота. Схема болота.

Образование верхового болота. Схема болота.

Далее сфагновый покров начинает разрастаться вширь, захватывая все новые и новые территории под болото.

В условиях, когда влаги выпадает больше, чем может испариться, вода начинает скапливаться на поверхности болота, образуя вторичные озера и реки, берега которых состоят из торфа.

Источник

Образование и развитие болот

Болота возникают и развиваются по-разному. Основным условием образования болота является постоянное или длительное периодическое избыточное увлажнение почвогрунтов.

Избыточное увлажнение зависит от различных факторов, из которых наиболее важен рельеф местности, способствующий скоплению воды в обширных понижениях и впадинах. Поэтому низины и долины рек, озерные котловины очень часто заболачиваются. Равнинность местности, отсутствие хорошего стока для воды также способствуют заболачиванию. Не меньшее значение имеют свойства почвогрунтов и их залегание: наличие водонепроницаемых или малопроницаемых для воды толщ или прослоек на той или иной глубине, недостаточная обеспеченность зольными элементами пищи растений и пр. Важную роль играет климат, поэтому болота распространены в районах с умеренно теплым климатом, для которых характерны значительное количество атмосферных осадков, повышенная влажность воздуха и слабое испарение.

Болота могут образоваться и при зарастании естественных водоемов и водотоков.

Некоторые растения и их сообщества благодаря развитию мощной дернины обладают способностью накапливать влагу в почве и удерживать ее в значительных количествах, что неизбежно приводит к постепенному заболачиванию территории.

Застойность или слабая проточность вод, насыщающих верхние горизонты почвогрунтов, ухудшают водновоздушный и питательный режимы почвы, растения страдают от недостатка кислорода, нарушаются нормальные биохимические процессы разложения органического вещества почвы. Результатом этого является неполное разложение отмирающих частей растений и консервация продуктов их превращения в анаэробных условиях. Неразложившиеся части растений и продукты их гумификации вначале заполняют поры минеральных грунтов, резко ухудшая их водопроницаемость, а затем они начинают покрывать и поверхность почвы. Претерпевая биохимические превращения, растительная масса превращается в особую органогенную породу — торф, обладающую специфическими физическими и физико-химическими свойствами (высокая влагоемкость, малая водопроницаемость и пр.).

С появлением на поверхности минерального грунта слоя торфа поверхность суши превращается вначале в заболоченную мелко оторфованную территорию, а при дальнейшем нарастании торфяного слоя — в торфяное болото.

При изучении генезиса торфяных залежей установлено, что одни болота возникли на месте ранее существовавших здесь водоемов и торфяная залежь подстилается слоем озерных отложений; в других случаях болота образовались путем непосредственного заболачивания суши, и тогда отложение торфа начинается с минерального дна болота.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Происхождение названия

Кельты называли болота «вратами духов». Они считали, что там, где почва уходит из-под ног, открываются врата в мир божеств и могут быть разгаданы многие тайны. Сюда эти древние язычники приходили с жертвенными дарами. Народы ханты и манси верили, что мир рожден из «жидкой земли». В болотах дельты Нила прятала своего сына Хора египетская богиня Исида. Получается, болото не такое уж гиблое место. Что известно о нём современной науке? Каково происхождение и особенности экосистем?

У слова «болото» балто-славянское происхождение, недаром родиной славян считаются болотистые места между Полесьем и Балтийским морем. Название Балтика также происходит от этого слова. В результате контакта с румынами и молдаванами оно распространилось дальше («балтэ»). Согласно определению в словаре Фасмера слово имеет славянские корни и родственно литовскому «балтас» (белый). Однако основная его связь с английским pool (лужа) остается под сомнением.

В литературе кроме слова болото можно встретить другие обозначения глухих и гиблых мест. Близкие термины звучат загадочно и волнуют воображение:

Причины образования

Болота формируются в результате переувлажнения почвы или зарастания водоемов. Большое влияние на их образование оказывает рельеф местности, а также деятельность бобров и людей, которые перекрывают естественный водообмен путем строительства плотин. Застой воды практически всегда наблюдается в низинах, куда стекаются осадки и грунтовые воды.

На переувлажненных землях поселяются влаголюбивые растения, которые приспособлены к недостатку кислорода и минералов (например, мхи). Моховая дернина впитывает влагу и задерживает ее внутри, что способствует еще большему заболачиванию. Впоследствии не полностью разложенные органические останки накапливаются и образуют торф (рыхлую осадочную породу).

Формирование торфа не наблюдается в степных и пустынных зонах: из-за сухого воздуха останки органики в этих районах быстро распадаются. В приморских областях его накоплению препятствуют соленые воды, а в речных заводях — избыток кислорода и подводные течения.

На процесс заболачивания оказывают влияние такие факторы: климат, обилие осадков, наличие и уровень грунтовых вод, характер почв, присутствие вечной мерзлоты. В результате избытка влаги на равнинной местности с плохим стоком начинают развиваться анаэробные бактерии, что приводит к гибели леса. Процесс выведения влаги из почв еще больше ухудшается, что связано с отсутствием больших деревьев, способных впитывать влагу корнями и испарять листьями.

Для заболоченных областей характерны скудные кислые почвы, скопления неразложившейся органики, из которой со временем образуется торф. К болотам относят участки, где слой торфа превышает 30 см, остальные территории — болотистые земли. Вопреки распространенному мнению, вода в них не застойная. Ее обновление происходит каждые 5 лет, в то время как в реках этот процесс занимает до 17 лет.

Многие озера также со временем заболачиваются. Процесс идет тысячелетиями. Отсутствие обновления воды и обилие солнечного света приводят к постепенному зарастанию водоемов и образованию трясин. Исключение составляют Великие Африканские озера и Байкал. Они расположены во впадинах земной коры и постепенно расширяются за счет непрерывных геологических процессов.

Классификация и описание

Болота бывают верховые, низинные и переходные. Низинные находятся в поймах рек и местах выхода подземных вод. Их почвы богаты минералами, растительность представлена осокой, ольхой, березой и травами, мхов практически нет. География — зона полесий, Западная Сибирь, территории в дельтах Кубани, Волги, Дуная.

По мере накопления торфа области трансформируются в верховые. В переходной стадии на территории болот поселяются растения, которые нетребовательны к качеству почвы. Травы не так обильны, зато присутствуют мхи (зеленые, сфагнум). Как правило, такие болота расположены в области лесов.

Верховые встречаются в регионах с повышенной влажностью. Растения отделены от почвы скоплениями торфа, поэтому минералы они получают только с водой во время осадков. Здесь мало представителей флоры, главным обитателем является сфагнум. Помимо классификации по условиям питания болота различают по таким признакам:

Роль болот

Болота — переходный этап между суходолами и водоемами. Их рассматривают как озера со связанной водой или как островки суши с содержанием менее 10% сухого вещества. То, какую роль в природе играют болота, полностью не изучено:

Есть у заболоченных территорий не только польза, но и отрицательные стороны. Здесь невозможно строить города, развивать сельскохозяйственное производство. Места опасны для жизни людей и животных: известно много случаев их гибели в трясинах. Кроме того, здесь массово размножаются кровососущие насекомые и возможны пожары. Торф может гореть неделями, его очень тяжело потушить, поскольку огонь находится внутри плотной органической прослойки.

Распространенность на планете

Первые болота на Земле возникли примерно 400 млн лет назад. Современным экосистемам всего 12 тысяч лет. Они распространены практически на всех континентах, занимают общую площадь не менее 98 тысяч кв. км, что хорошо заметно на географических картах. Больше всего таких областей находится в тайге, тундре и пойме Амазонки.

Самое большое болото в мире — низменность Пантанал, расположенная к югу от Анд в бассейне реки Парагвай. В летний период (декабрь — февраль в Южном полушарии) здесь идут дожди, которые заполняют впадину водой, после чего она становится похожей на гигантское озеро. Это время активности местных обитателей.

С июля до декабря солнце испаряет влагу, и регион представляет собой чередование очагов жижи, растительности, небольших озер, густых травянистых участков. Постепенно образуется саванна, территорию которой покрывают свежие травы. В декабре начинается новый сезон дождей, потом все повторяется. Пантанал считается самой богатой экосистемой мира: здесь встречается около 3,5 тыс. видов растений и 325 видов рыб. Количество краснокнижных кайманов превышает 20 млн особей.

В России заболоченные земли занимают около 12% территории. Крупнейшие массивы сосредоточены в Западно-Сибирской равнине, где толщина торфа достигает местами 10 метров.

Большие области затронуты в Мончетундре, Чунатундре (Мурманская область), Мещерской и Полесской низменностях. Их максимально зарегистрированная глубина — 190 метров.

Растительный и животный мир

Флора и фауна болот определяются типом климатической зоны. Повышенная влажность создает привлекательные условия для жизни амфибий и рептилий. Водоросли и плотная растительность — рай для моллюсков, рачков, беспозвоночных. В таких местах обожают селиться:

Растительный мир во многом зависит от вида болота. Здесь можно найти немало полезных ягод и лекарственных трав, десятки видов удивительных цветов. Главные представители флоры — осоковые травы (камыш, пушица), ситниковые и злаки. Среди других известных растений можно выделить кувшинки, тростник, лекарственную валериану, чемерицу, желтую кубышку, белокрыльник. На заболоченных местах издревле собирают сочную клюкву, морошку (болотный янтарь), бруснику, голубику. Здесь произрастает росянка, которая из-за недостатка минералов в почве занимается ловлей насекомых.

Основные свойства

Близкое знакомство с болотами восхищает многообразием красок и запахов. Летом мхи и осока выглядят сочно-зелеными и изумрудными, а в засушливую пору — белыми. Осенью преобладают буро-коричневые, желтые и винные тона. На фоне мохового ковра то и дело показываются розоватые колокольчики, изысканно-сиреневый вереск, белоснежный багульник, красные початки белокрыльника.

В жаркие дни воздух здесь наполнен ароматами трав и кустарников, насыщен целебными эфирными маслами.

В теплые темные ночи над водной гладью наблюдается свечение голубоватых огоньков, которые кружат в танце, описывают сложную траекторию. Их возникновение объясняют внезапным возгоранием фосфористого водорода, который выделяется при гниении органических останков.

Болота обладают мумифицирующим свойством. В их водах повышено содержание кислот фтора, что препятствует размножению бактерий и разрушению утонувших тел органического происхождения. Сочетание недостатка кислорода, низкого уровня температуры и PH объясняет хорошую сохранность и тёмно-коричневый цвет найденных останков. За последние годы в болотах найдено немало человеческих мумий возрастом около 2 тысяч лет. Наиболее известны — человек из Толлунда и женщина из Эллинга, открытие которых имело важное значение для научного мира.

Охранные меры

Возрастающие темпы освоения новых территорий и изменения природных ландшафтов ведут к крупным сдвигам в болотных экосистемах. Люди проводят принудительное осушение проблемных территорий, что нарушает гидрохимический баланс, влагооборот, приводит к исчезновению накопленных органических отложений. Погибают редкие виды кустарников, трав, остаются без дома животные. Установлено, что произойдет с планетой, если на Земле не станет болот:

Защиту биома взяли на себя IMCG — Международная группа по охране болот и Международные болотные угодья. В России разработаны методические указания при обследовании экосистем во время инженерно-геологических изысканий. Охранять болота принято на республиканском, региональном и местном уровнях. Контроль за мероприятиями возложен на Минприроды, областные и районные инспекции.

Источник

Болота (урок в 8-м классе)

Разделы: География

Цель урока:

Оборудование: учебник «География России: природа и население», медиапроектор, компьютер, презентация, атласы.

Тип урока: изучение новых знаний.

Вид урока: лекция с элементами беседы.

Ход урока

I. Организационный момент.

Вступительное слово учителя, сообщение темы, целей урока.

План урока:(слайд 2) Приложение 1.

II. Изучение нового материала.

(Работа с физической картой России, презентацией, контурными картами, текстом учебника.)

1. Выступление учащегося с материалом о происхождении термина «болото» (слайд 3)

Слово «болото» имеет древнее балто-славянское происхождение. Этот корень встречается во всех древних и современных балто-славянских языках. Неслучайно прародиной славян считается болотистая местность между белорусским Полесьем и Балтийским морем. Само название Балтика также производно от этого корня. В славянских языках с полногласием звучит в виде болото, в других славянских и балтийских языках, в том числе в старославянском как «блато», «балто».

Что же такое болото? (слайд 4)

Боло́то (также топь, трясина, зыбкое место) — участок суши (или ландшафта), характеризующийся избыточным увлажнением, повышенной кислотностью и низкой плодородностью почвы, выходом на поверхность стоячих или проточных грунтовых вод, но без постоянного слоя воды на поверхности. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см, если меньше, то это заболоченные земли. Болота являются составной частью гидросферы. Первые болота на Земле образовались на стыке силура и девона 350—400 млн лет назад. Болота чаще встречаются в Северном полушарии, в лесах. В России распространены на севере Европейской части, в Западной Сибири, на Камчатке.

2. Причины образования болот. (слайд 5,6)

Болота возникают двумя основными путями: из-за заболачивания почвы или же из-за зарастания водоёмов. Заболачивание может происходить по вине человека, например, при возведении дамб и плотин для ставков и водохранилищ. Заболачивание иногда вызывает и деятельность бобров.

Непременным условием образования болот является постоянная избыточная влажность. Одна из причин избыточной увлажнённости и образования болота состоит в особенностях рельефа — наличие низин, куда стекаются воды осадков и грунтовые воды; на равнинных территориях отсутствие стока — все эти условия приводят к образованию торфа. Торф ранее использовался (и ограниченно используется) как горючий материал. В конце лета, когда торфяники несколько подсыхают может начаться их возгорание (например, от молнии), в результате которого в почву попадают минеральные вещества, столь необходимые болоту. Но также создаётся и пожароопасная обстановка для близлежащих населённых пунктов. Торфяные пожары часто загрязняют воздух в различных регионах страны.

3. Классификация болот. (слайд 7,8)

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.)

Переходные (по характеру растительности и умеренному минеральному питанию находятся между низинными и верховыми болотами.)

Верховые (расположены обычно на плоских водоразделах, питаются только за счёт атмосферных осадков, где очень мало минеральных веществ, вода в них резко кислая.)

4. Растительность болот: (слайд 9,10)

5. Значение болот в природе и для человека: (выступление учащегося) (слайд 11)

Термины, связанные с темой урока:(слайд 12)

Сообщение учащегося «Интересные факты о болоте» (слайд 13)

Источник

Лекция. Гидрология болот

Описание

Лекция 9. Гидрология болот

Оглавление

1. ПРОИСХОЖДЕНИЕ БОЛОТ И ИХ РАСПРОСТРАНЕНИЕ НА ЗЕМНОМ ШАРЕ

В географической литературе в термин «болото» вкла­дывают либо широкое, либо узкое содержание. В ши­роком толковании болото — это избыточно увлажнен­ный с застойным водным режимом участок земли, на котором происходит накопление органического ве­щества в виде неразложившихся остатков раститель­ности. В более узком смысле болото отождествляют с торфяником, т. е. избыточно увлажненным участком земли, имеющим слой торфа толщиной не менее 30 см и покрытым специфической растительностью. Избыточно увлажненные земельные площади со сло­ем торфа толщиной менее 30 см или вовсе не име­ющие его называют в таком случае заболоченными землями.

Мы будем придерживаться более широкого толкования терми­на и относить к болотам не только торфяные болота — торфяни­ки, но и заболоченные леса, луга, участки тундры и др., т. е. заболоченные земли, не имеющие хорошо выраженного слоя тор­фа. Для такого широкого толкования термина «болото» имеются два основания. Во-первых, на многих заболоченных землях на­блюдаются начальные фазы формирования слоя торфа (хотя и за­медленного), что в условиях холодного климата может объяснять­ся малой интенсивностью прироста органического вещества, а в ус­ловиях жаркого климата — большой интенсивностью его разложе­ния. Поэтому не относить к болотам заболоченные земли означало бы не учитывать генетического единства этих объектов. Во-вторых, к болотам целесообразно отнести огромные пространства заболоченных тропических лесов, приморских солоноватоводных маршей или мангровых болот (торфа у них обычно мало или нет вовсе), поскольку все эти объекты объединяет избыточная застойная увлажненность. В противном случае эти природные объекты, несомненно относящиеся к водным, выпали бы из поля зрения гидрологии.

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 увлажнении и благоприятных геоморфологических условиях (понижения, впадины и др.), создающих предпосылки для застойного водного режима, накопления органического вещества и образования болот.

Можно выделить два основных вида заболачивания суши: за топление и подтопление территории. Затопление территории может быть обусловлено двумя причинами. Во-первых, преобладанием осадков над испарением при отсутствии хорошего дренажа. Так образуются болота в тропических лесах, в тундре. Очень часто в условиях избыточного или даже умеренного увлажнения болота возникают на плоских водораздельных пространствах при слабом оттоке вод. Во-вторых, затоплением территории поверхностными водами (водами рек, озер, морей) в условиях пониженного рельефа прилегающей местности. Так образуются болота на берегах рек и озер. Такого же происхождения болота на берегах приливных морей. Подтопление территории обычно связано с повышением уровня грунтовых вод, вызванного какими-либо искусственными мероприятиями: сооружением водохранилищ, избыточным орошением, сооружением нарушающих естественный сток грунтовых вод насыпей железных или шоссейных дорог и т. д.

Зарастание или заболачивание водоемов свойственно в основном условиям умеренного климата. Оно обычно начинается с берегов. На дне водоема отлагаются глинистые частички, оседают остатки водных организмов (планктона и бентоса), постепенно превращающиеся в органический ил — сапропель. Водоем мелеет, в нем поселяются 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 («зыбун», «сплавина») из корневищ растений. В таком случае зарастание водоема идет со всех сторон — со дна, с берегов и с поверхности.

2. ТИПЫ БОЛОТ

Следуя Н. Я. Кацу, будем подразделять все болота 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 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 (см. рис. 1). Так, весьма типичными микроландшафтами (по К. И. Иванову) для низинных болот являются древесные (ольшаниковые, 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.

3. СТРОЕНИЕ, МОРФОЛОГИЯ И ГИДРОГРАФИЯ ТОРФЯНЫХ БОЛОТ

Сформировавшееся верховое торфяное болото обычно имеет многослойное строение (рис. 2 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. 2 б).

Рис. 2. Схема слоистого строения торфяной залежи (а) и деятельного и инертного слоев (б) верхового болота:

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 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 (рис. 1). Так, весьма типичными микроландшафтами (по К. И. Иванову) для низинных болот являются древесные (ольшаниковые, 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.

4. 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. 3). Этот процесс включает три фазы: низинную, переходную и верховую.

Рис. 3. Схема развития торфяного болота на месте неглубокой депрессии:

фазы: 1 — низинная; 2 — переходная; 3—6— верховая; 7 — исходный рельеф; 8 — поверхность болота; 9 — уровень грунтовых вод; направление: 10 — стекания вод; 11 — наращивания торфяной залежи по высоте; 12— повышения уровня грунтовых вод в минеральном грунте

Поступление поверхностных и грунтовых вод, направленное к центру депрессии, ведет к формированию застойного водного режима и возникновению низинного болота (7 на рис. 3) с присущей ему евтрофной растительностью. Пройдя переходную фазу 2, болото постепенно вступает в верховую фазу своего развития (3—6 на рис. 3). 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.

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.

5. ВОДНЫЙ БАЛАНС И ГИДРОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ БОЛОТ

Источниками питания болот служат атмосферные осадки, поверхностный и подземный сток из-за пределов болота. У верховых и низинных болот соотношение этих источников питания различное: верховые болота питаются в основном атмосферными осадками, низинные — поверхностными и подземными (грунтовыми) водами.

Главная статья расходования воды в болотах —это испарение с поверхности болота, включая транспирацию растительностью. Вклад испарения в расходование воды с болота достигает 100 % для низинных бессточных болот котловинного залегания в аридной зоне и составляет около 50 % для болот в северных районах избыточного увлажнения.

Величина испарения с болот зависит от климатических условий, в целом возрастая с уменьшением широты местности, от типа болота (евтрофные болота испаряют воды больше, чем олиготрофные), от высоты стояния уровня болотных грунтовых вод и содержания воды в болоте (при высоком влагосодержании величины испарения могут приближаться к величинам испаряемости).

Наибольшее количество воды испаряют болота в условиях сухого субтропического климата. С плавней в дельтах ряда рек испаряется в год до 1300 мм воды. Много воды испаряют заболоченные тропические леса. В условиях умеренного климата наибольшее количество воды испаряют сфагново-осоковые и лесные топи (до 600 мм за лето), наименьшее — сфагновые болота с кустарничками (до 300 мм за лето). Много испаряют лесные болотные микроландшафты, меньше — моховые. Косвенный показатель испарения — более низкий уровень грунтовых вод в летнее время в лесных болотах. Испарение с мочажин обычно на 40—60 % превышает испарение с гряд. В целом в зоне избыточного увлажнения испарение с низинных болот превышает испарение с верховых болот на 10-15%.

Соотношение составляющих водного баланса болота изменяется во времени. Изменение условий питания и расходования влаги в болоте приводит, согласно уравнению водного баланса, к колебаниям уровня грунтовых вод, который обычно находится близко от поверхности болота и быстро реагирует на изменения составляющих водного баланса. Это и определяет водный режим болот.

Для торфяных болот в условиях умеренного климата (север и центр Европейской территории России) типичны следующие изменения составляющих водного баланса и сопутствующие изменения водного режима болот. В весеннее время идет пополнение запасов влаги в основном в результате снеготаяния. Уровень болотных грунтовых вод весной повышается, достигая максимальных значений обычно в апреле — мае. В летнее время происходит расходование влаги в основном путем испарения и частично стока. Минимальные уровни болотных грунтовых вод наблюдаются в июле — сентябре. Зимой происходит некоторое расходование запасов влаги, однако оно очень невелико (испарение практически отсутствует, сток снижается почти до нуля вследствие промерзания деятельного слоя на всю его глубину или значительного снижения уровня грунтовых вод). Минимальные уровни болотных грунтовых вод наблюдаются в феврале — начале марта. Некоторое пополнение запасов влаги в болоте и сопутствующее повышение уровня грунтовых вод наблюдаются осенью в период дождей.

Высота стояния уровня грунтовых вод и его колебания зависят от типа болотных микроландшафтов и рельефа поверхности болота. Наиболее низкий уровень грунтовых вод в лесных болотных микроландшафтах. Средний уровень грунтовых вод в пониженных элементах рельефа на 30—40 см ниже поверхности болота. Здесь же наблюдаются и наибольшие колебания уровня грунтовых вод в течение года (до 60—75 см при средней величине 45—55 см). С уменьшением высоты и густоты древостоя средний уровень грунтовых вод повышается, и величина колебаний уменьшается.

На моховых болотах (без древесной растительности) уровень грунтовых вод наиболее высокий, а размах его колебаний в течение года наименьший.

Тепловой режим торфяных болот помимо климатических условий в значительной степени зависит от водно-тепловых свойств торфа и минеральных грунтов. Особенно важную роль играет теплоемкость и теплопроводность торфа, зависящие, в свою очередь, от соотношения объемов органического вещества, воды и воздуха в торфяной залежи. Чем больше содержание воды в торфе, тем больше его теплоемкость и тем медленнее он нагревается и остывает.

С глубиной колебания температуры торфяной залежи ослабевают. В условиях умеренного климата суточный ход температуры в деятельном слое торфяного болота заметен лишь до глубины 15—25 см, а сезонные колебания температуры — до глубины 3—3,5 м. На глубинах, превышающих 35—40 см и 4—5 м, соответственно суточные и сезонные изменения температуры обычно отсутствуют.

С глубиной колебания температуры торфяной залежи ослабевают. В условиях умеренного климата суточный ход температуры в деятельном слое торфяного болота заметен лишь до глубины 15— 25 см, а сезонные колебания температуры — до глубины 3—3,5 м. На глубинах, превышающих 35—40 см и 4—5 м, соответственно суточные и сезонные изменения температуры обычно отсутствуют.

Величина и суточных и сезонных колебаний температуры в торфяном болоте меньше, чем в минеральном грунте, и уменьшается с увеличением влажности грунта. Непосредственно на поверхности болота суточные колебания температуры вследствие малой передачи теплоты в глубь торфяной залежи могут быть очень велики, что способствует повышенному испарению в дневные часы и ранним осенним заморозкам в ночные часы.

6. ВЛИЯНИЕ БОЛОТ И ИХ ОСУШЕНИЯ НА РЕЧНОЙ СТОК. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ БОЛОТ

Вопрос о влиянии болот на речной сток имеет принципиальное значение для оценки гидрологической роли болот в природных комплексах и для оценки возможных изменений стока рек в результате осушительных мелиораций.

Единой точки зрения относительно гидрологического значения болот и в особенности их «регулирующей» роли у гидрологов долгое время не было. Одни считали, что болота увеличивают весенний сток, другие — уменьшают. Подобные противоречивые точки зрения имелись и в оценке влияния болот на меженный сток. Усилиями в основном советских гидрологов (К. Е. Иванов, И. А. Шикломанов и др.) к настоящему времени сложились следующие представления о гидрологической роли болот.

Вследствие повышенного испарения и транспирации с поверхности болота уменьшают среднюю величину стока: с заболоченных территорий в реки поступает меньше стока, чем с сопредельных незаболоченных земель. Важно отметить, что различие в испарении с поверхности болот и незаболоченных земель растет с уменьшением общей увлажненности территории.

В тундре испарение с болот и незаболоченных земель в условиях избыточного увлажнения мало отличается. Различие возрастает в лесной зоне в условиях достаточного увлажнения и достигает наибольшего значения в степной, полупустынной и пустынной зонах (в условиях недостаточного увлажнения), где с заболоченных земель теряется на испарение значительно больше воды, чем с сопредельных сухих территорий. Так, огромные массы воды теряются на так называемое непродуктивное испарение с заболоченных пойм и дельт («плавней») в южных районах России. Непродуктивноеиспарение — это потери воды с открытой водной поверхности и при транспирации болотной (не «культурной», т. е. сельскохозяйственной) растительностью.

Таким образом, непосредственным следствием осушения болот должно стать уменьшение испарения и увеличение стока, причем тем большее, чем южнее расположен осушенный болотный массив.

В зоне достаточного увлажнения дополнительной причиной увеличения среднего стока непосредственно в результате осушения болот служит сработка статических (вековых) запасов подземных вод, сопутствующая снижению уровня грунтовых вод после осушения.

Однако впоследствии испарение с осушенных массивов, как было показано в разд. 6.15, может возрасти и тем сильнее, чем больше будет транспирировать культурная растительность, посаженная на осушенных землях. Величина стока тогда может выравняться или даже уменьшиться по сравнению с его величиной до осушения.

Влияние болот на сезонный сток менее однозначно. Часто считают, что болота, поглощая влагу во время снеготаяния, уменьшают весенний сток, и поэтому осушение болот, улучшая отток талых вод, должно привести к увеличению весеннего стока. Однако необходимо учитывать и противоположную тенденцию: осушенные болота могут иметь лучшую аэрацию грунта, что приводит к увеличению потерь талых вод на инфильтрацию и испарение и к уменьшению весеннего стока. Поэтому осушение болот, как отмечает И. А. Шикломанов, в одних случаях ведет к увеличению, а в других — к уменьшению весеннего стока.

Установлено, что болота в целом не способствуют увеличению меженного стока, как иногда считали раньше. Объясняется это тем, что летом болота испаряют много воды и дают мало поверхностного стока. Кроме того, водоотдача торфа очень низкая, что также не способствует меженному стоку. Зимой болота вообще могут не давать стока в связи с промерзанием деятельного слоя.

Поэтому осушение болот, как правило, выравнивает колебания стока в течение года, иногда существенно увеличивая (по данным И. А. Шикломанова, в 1,5—2 раза) минимальные расходы воды в меженный период.

В некоторых заболоченных районах (например, в Полесье) действительно обнаружено, что меженный сток несколько выше, чем за пределами заболоченного района. Это дало основание некоторым специалистам считать, что болота увеличивают меженный сток. Однако к настоящему времени такие взгляды признаны неверными. Дело в том, что для условий, например, Полесья у заболоченности земель и повышенного меженного стока одна и та же причина: повышенное стояние уровня грунтовых вод, обусловленное гидрогеологическими особенностями района (высоким залеганием водоупоров, широким распространением песчаных грунтов над водоупорами и др.). По мнению К. Е. Иванова, эти причины и вызвали как заболачивание земель, так и повышенное подземное питание рек, что вовсе не свидетельствует о положительном влиянии самих болот на меженный сток.

Неоднозначные оценки влияния осушения болот на меженный сток иногда проистекают также из-за того, что наблюдениями охватывают речные бассейны разного размера и с разной глубиной эрозионного вреза. На малых водосборах с глубиной осушительного дренажа, соизмеримого с глубиной эрозионного вреза, меженный сток вследствие снижения уровня грунтовых вод после осушения болот может уменьшиться. Но ниже по течению с увеличением площади водосбора и глубины эрозионного вреза меженный сток после осушения болот обычно не только сохраняется прежним, но может и увеличиться.

Важную роль играют болота в формировании химического состава речных вод. Реки, берущие начало из верховых болот, питающихся атмосферными осадками, имеют воды гидрокарбонатного класса. Они содержат очень мало минеральных веществ, но зато обогащены органическими веществами. В ряде случаев качество вытекающих из болот вод невысокое (они перенасыщены органикой, продуктами разложения органических веществ, часто имеют характерные «болотный» запах и цвет). Вытекающие из крупных болот воды часто неблагоприятны для развития высших водных организмов. Осушение болот должно поэтому способствовать улучшению качества речной воды.

Таким образом, для крупных регионов осушение болот в целом не должно оказывать на речной сток отрицательного влияния. Однако факт перехода в результате осушения части подземного стока в поверхностный, в особенности на малых водосборах, должен обязательно учитываться при осушительных мелиорациях (при определении, например, густоты и глубины искусственного дренажа). Чрезмерное осушение болот может нанести ущерб малым водотокам.

Болота имеют большое хозяйственное значение. Добываемый после осушения болот торф широко используют как топливо (ряд ГРЭС работает в нашей стране на торфе), как удобрение (в особенности торф низинных болот) и химическое сырье (из торфа вырабатывают ряд химических продуктов — аммиак, деготь и др.); идет торф и на подстилку скоту.

Источник