при каких условиях образуются болота

Как образуются болота?

Болота на нашей планете образуются там, где осадков выпадает много, а испаряются они мало. В болотах вода застаивается и растения почти не разлагаются, их остатки, которые называются торфом, накапливаются из года в год.

Болота есть во всех климатических поясах и почти на всех континентах Земли, кроме Антарктиды. Это заболоченные тропические леса и солёные мангровые заросли, засолённые болота пустынь и полупустынь, травяные болота арктической тундры. Самые заболоченные континенты — Южная Америка и Евразия.

Болота образуются и в ложбинах, и на возвышенностях. Одни из них называются низинные, а другие — верховые. Низинные болота обычно имеют вогнутую или плоскую поверхность, там застаивается влага. Низинные болота можно встретить по берегам рек и озёр, у водохранилищ. В таких болотах грунтовые воды подходят близко к поверхности и снабжают минеральными веществами произрастающие здесь растения. На низинных болотах растут ольха, берёза, ель, осоки, тростник, рогоз. Верховые болота с выпуклой поверхностью и мощным слоем торфа образуются на возвышенностях. Они питаются атмосферными осадками, которые бедны минеральными веществами, поэтому на этих болотах поселяются менее требовательные растения — сосна, вереск, пушица, мох сфагнум.

Какое болото самое большое?

России принадлежит немало географических рекордов. Достаточно вспомнить хотя бы сибирское озеро Байкал, самое глубокое в мире. На необъятных сибирских просторах раскинулось и самое большое в мире торфяное болото. Именно раскинулось, поскольку оно занимает площадь свыше полумиллиона квадратных километров. Примерно такую же площадь, для сравнения, занимает Франция. А официальное географическое название самого большого в мире болота — Васюганская впадина.

Нужны ли болота?

Болота интенсивно испаряют влагу, увеличивают влажность воздуха, изменяют его температуру, смягчают климат окружающих территорий. Болота — это своеобразный биологический фильтр. Они очищают воду от растворённых в ней химических соединений и твёрдых частиц, регулируют сток рек. На болотах гнездятся птицы, обитают многие животные. Болота богаты торфом, лекарственными травами, мхами и ягодами. Судите сами — нужны ли нам болота?

«Горячая земля»

В болотах много влаги и мало кислорода, поэтому отмирающие растения разлагаются не полностью и постоянно накапливаются в виде торфа. Он состоит из многих слоёв и содержит до 97% воды. В торфе заключены ценные органические и неорганические вещества.

Источник

Болота: происхождение, свойства, виды, интересные факты

Болота – участки суши с низкой кислотностью и избыточной влажностью грунта, где большую часть года застаивается вода. Обычно они образуются на месте озёр, сильно заросших растительностью, на часто затапливаемых лугах и в низинах на месте вырубленных лесов. На первый взгляд кажущаяся сушей местность оказывается гиблой трясиной, в которой можно увязнуть и утонуть.

Не удивительно, что такой природный ландшафт издавна окружали мистические истории и легенды. Кельты почитали болота как врата в мир духов, а коренные сибирские народы – манси и ханты верили, что из такой трясины зародилась жизнь на планете. В действительности большей части болотной мистики есть вполне научное пояснение, начиная от того, как образуется болото и какие есть его виды, и заканчивая блуждающими огнями и мумификацией обнаруженных в трясине утопленников.

Как образуется болото?

Первые болота на Земле появились после ледникового периода, когда при отступлении ледников образовались обширные низины и впадины, заполненные водой. Заболачивание почв в низинных местностях в результате длительного застоя дождевых вод – одна из основных причин образования болотистого рельефа. Вторая не менее распространённая причина образования болот заключается в зарастании водоёмов со стоячими или медленными водами обильной растительностью.

Превращение озера в болото происходит следующим образом. Разрастающиеся растения с плавающими многолетними корневищами переплетаются корнями и образуют сплавину – своеобразный травяной настил на поверхности воды.

Со временем такие образования занимают большую часть поверхности водоёма. На них постепенно наслаивается пыль, опавшая листва, различный мусор, что в итоге приводит к образованию зыбуна – более плотного аналога сплавины, способного выдержать вес животного и даже человека.

Интересный факт! Болота представляют огромные природные хранилища пресной воды, которой в них содержится в 5 раз больше, чем во всех реках мира вместе взятых.

В дальнейшем на зыбунах разрастается прибрежная трава и иная растительность, характерная для берегов водоёмов. Поверхность водоёма почти полностью зарастает, хотя под толщей покрытия скрываются все те же глубинные воды, что и ранее. О былом озере в такой местности напоминают лишь чаруса – красочные изумрудные травянистые площадки с тонким покрытием, под которым скрывается водная гладь.

В случае с застойными водами в низменных местностях процесс образования болота протекает несколько иначе. Постепенно такие места зарастают зелёными мхами (гипнумом), которые со временем вытесняют всю иную растительность. На смену им приходит белый торфяной мох сфагнум, который хорошо укореняется в грунте с застойными дождевыми водами.

Вполне возможно, что именно благодаря сфагнуму и возник термин «болото», по одной из версий означающий «белый» (от литовского – «балтас»). Сфагнум вытесняет все иные мхи. Именно огромные скопления остатков мха, которые по мере разложения на поверхности грунта преобразуются в торф, и являются характерной чертой почти любого болота.

Разрастаясь, болото сфагнума может способствовать заболачиванию лугов и лесов. Многие луговые злаки способствуют уплотнению дерна, что приводит к увеличению застойной дождевой влаги.

Здесь начинают появляться зелёные мхи, и уже спустя время заболоченный луг становится моховым болотом. При недостатке влаги оно сужается, а при избытке – разрастается в ширину, захватывая прилегающие к нему луговые и лесные территории.

Любопытный факт! Сфагнумовое болото разрастается не только в ширину, но и в высоту (например, распространяясь вверх по склону).

Классификация болот: основные виды и типы

Основная классификация болот по видам связана с их водно-минеральным питанием. По этим характеристикам выделяют 3 типа:

Низинные (эвтрофные) болота

Верховые (олиготрофные) или моховые болота

Переходные (мезотрофные) болота

Это интересно! Центр верховых болот может возвышаться на 3-4 м, а торфяной слой на них достигает 5-10 м. Здесь образуется наиболее качественный торф, который в особенности ценится.

Верховые болота делятся на 2 подвида – лесные и грядово-мочажинные. На первых помимо сфагнума произрастают низкие болотные сосны и вересковые кустарники. На вторых преобладают торфяные кочки, а деревья почти не встречаются.

В верховых болотах чаще всего встречаются сплавины, поэтому такой вид болот наиболее опасен для прохождения. Чахлые кустарники и почти полное отсутствие деревьев – первый признак верхового болота. Его ещё нередко именуют зыбучим, поскольку если наступить на верхний слой, то можно ощутить лёгкое колебание (это движение верхнего слоя торфа).

Полезно знать! Если слой торфа меньше 30 см, то такая местность именуется заболоченной, но не болотом.

По типу произрастающей растительности выделяют 4 вида болот:

Типы болот по микро- и макрорельефу и климату

По типу микрорельефа выделяют следующие болота:

По типу макрорельефа различают долинные, пойменные, склоновые и водораздельные болота.

В зависимости от климатических особенностей выделяют:

Наряду с определением болота также выделяют трясину – зыбкое болотистое место, мочажину – топкое место между кочками на болоте или заболоченном лугу и марь – заболоченный редкий лиственный лес.

Типы болот по проходимости

В зависимости от степени влажности болота по проходимости делятся на 3 типа: проходимые, труднопроходимые и непроходимые. Последние представляют немалую опасность для людей, оказавшихся в такой местности и не знающих основных правил поведения на болотах.

Именно в таких местах чаще всего встречаются особо опасные своим обманчивым видом топи и зыбуны – заросшие травой и мхом водоёмы, которые на первый взгляд кажутся проходимой сушей. Попав в такую трясину, уже вряд ли получится выбраться из неё и не погибнуть.

Если на болоте нет или очень мало деревьев и кустарников, виднеются торчащие сгнившие стволы, а на поверхности заметен мох и плавающие куски торфа, через которые местами проступает вода, то можно быть уверенным, что оно непроходимое. Обилие невысокой травы и отсутствие деревьев свидетельствует про то, что это низинный торфяник, где торф смешался с водой, образовав жидкую трясину, которую невозможно пройти.

Густые заросли пущицы – один из основных признаков непроходимого болота.

Важно знать! Чем гуще заросли болотного растения пушицы, тем более опасная трясина под ней скрывается. Поэтому при прохождении болот следует обходить подальше участки с такой растительностью.

Чаруса – заболоченные озёра-колодцы, встречающиеся в лесах. Заросшие травой такие болота представляют особо опасную ловушку, из которой не выбраться. Сухая и гнилая растительность на их поверхности может немного выделяться на фоне окружающей местности и свидетельствовать про опасность. Такие болота очень глубокие и слишком вязкие, и также относятся к непроходимым.

Чаруса – разновидность непроходимого болота

Болото считается труднопроходимым, если среди мха встречаются мочажины – участки с застойной водой, местность поросла густым кустарником, а вблизи стволов деревьев есть моховые кочки, по которым обычно и пересекается этот рельеф.

Торф здесь рыхлый и очень влажный, и именно по нему лучше всего определять надёжность прохождения. Если взять его в руку и из него струится вода, как из губки для мытья, то болото почти непроходимо. Если торф при сжатии в руке остаётся на ладони подобно глине, то такое болото возможно пройти, но для этого понадобятся болотоходы.

Проходимые болота отличаются наличием зарослей соснового или берёзового леса, густым травяным покровом с проступающей водой на его поверхности. Они хорошо проходимы, если на них растут высокие деревья и есть большие кочки. При сжатии торфа в руке он сохраняет свою твёрдость, а вода из него не выделяется.

В любом случае при перемещении следует предварительно прощупывать место шестом и ступать туда, где виднеются корни, растут кустарники или большая трава. При перемещении группой расстояние между двумя людьми должно быть не более 2-3 м (при перемещении по сплавине – что крайне нежелательно вообще – в 5 м).

Свойства болот: мумифицирование и свечение

Одно из характерных свойств болот – мумифицирование. 90% болотной воды отличается высоким содержанием торфовых кислот от разложившейся в ней растительности, что в сочетании с антибактериальными свойствами мха сфагнума препятствует появлению здесь бактерий, способствующих гниению живых существ.

Человек из Толлунда – яркий пример мумифицирования в болотах

Поэтому утонувшие в болотах тела животных и людей естественным образом мумифицируются и могут сохраняться в неизменном виде на протяжении сотен лет. Отсутствие процессов гниения в глубине торфяного слоя также позволяет учёным изучать историю болот по хорошо сохранившимся в торфе пыльце и спорам растений.

Интересный факт! Во многих болотистых местностях западноевропейских стран было обнаружено немало хорошо сохранившихся трупов людей, датируемых I в. до н. э. — IV в. н. э. Самая известная обнаруженная в болоте мумия – «Человек из Толлунда».

Не менее любопытное свойство болотной местности – свечение. Блуждающие огни на болотах породили немало мистических историй и легенд. В Северной Европе их считали духами воинов, которые стерегут клады, спрятанные в болотистой местности. Также мерцающие огни на болотах в ряде легенд именуют «свечами покойников», поскольку обычно располагаются они на высоте вытянутой руки.

На самом деле есть научное пояснение, как образуются блуждающие огоньки на болотах. Часть из них представляют фосфоресцирующие организмы или же радиоактивные минеральные веществами, ещё часть – вызвана гнилушками (гниющей растительностью). Также бледно-голубоватые огни на болотах могут возникать в результате спонтанного возгорания болотного газа метана.

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