Болота и их образование полезные ископаемые

В отличие от других чудес, созданных водой, болота со своими топями и трясинами всегда пугали людей. Издавна их «населяли» отрицательными сказочными персонажами — кикиморами и водяными. Это правда, на них лучше не ходить в одиночку, но не из-за вымышленной нечистой силы. Действительные обитатели болот не так и страшны, а сами они являются важной частью гидросферы и природы вообще.

Сегодня болота комплексно изучает наука под названием болотоведение. Но экосистема этих водоёмов многофункциональна. Ботаниками она рассматривается как растительное сообщество, геологами — как место образования торфяных залежей, в лесомелиорации и сельском хозяйстве изучают влияние болот на почву, рассматривают последствия их осушения и т.д.

Разнообразие определений понятия «болото»

Одни учёные отождествляют болота с типом растительности, не придавая значения другим факторам, другие больше рассматривают его с позиции геологов — как участок земной поверхности, где происходит напластование торфа. Это не раскрывает сущности болот, так как многие из них пересыхают под влиянием глубинной эрозии и утрачивают такие свойства, как увлажнение и накопление торфа. Они покрываются луговой, лесной, а иногда и степной растительностью, и их уже нельзя называть болотами, хотя мощность трансформированного торфа в них может быть значительной.

• обильное увлажнение;
• специфическая гидрофильная растительность;
• болотный тип почвообразования, связанный преимущественно с торфообразованием.

Сторонники этой точки зрения делятся на две группы. Одни придерживаются мнения, что торф — обязательный признак болота, другие рассматривают отложение торфа как частный случай, потому что в определённых условиях он может не накапливаться. Например, в поймах крупных рек торф не образуется, потому что растительные остатки погребаются под мощным слоем аллювия.

Представители первой группы вводят дополнительное понятие — «заболоченные земли», куда они относят переувлажнённые участки поверхности с небольшим слоем торфа. Главным критерием разграничения болот и заболоченных земель служит глубина расположения корневых систем растений. Если корневые системы остаются связанными с минеральным грунтом, то данные земли относят к заболоченным. Мощность торфа в этом случае не обязательно должна ограничиваться толщиной в 20-30 см, в лесу она может быть и больше. Заболоченные земли — это начальный этап развития болот. По характеру растительного покрова они могут быть заболоченными тундрами, лесами или лугами.

Образование болота — очень сложное природное явление, являющееся объектом изучения различных дисциплин. Поэтому основные понятия о болоте в процессе познания периодически изменяются. Разночтения в понятиях «торфяные месторождения», «торфяные болота», «заболоченные земли» проявляются в дальнейшем расхождениями в количественных оценках площадей болот.

Термин «торфяник»— не синоним термину «болото». Торфяник — это дренированное или осушенное болото, утратившее такие естественные свойства, как обильное увлажнение и влаголюбивая растительность. Когда от болота остаётся лишь торфяная залежь. Торфяники характерны для тундры (мёртвые реликтовые торфяные образования), а также лесостепи, где некоторые болота вследствие глубинной эрозии погребаются минеральными наносами.

Пантанал Мату-Гросу, Бразилия.
Автор: Filipefrazao, CC BY-SA 3.0

Крупнейшая  сезонная заболоченная земля мира — это Пантанал. Он занимает 200 тыс. км² территории Бразилии, Боливии и Парагвая. Эта местность лежит на высоте всего в 50 м. над уровнем моря. С севера, востока и юго-востока её впадина резко ограничена поднятиями Бразильского плоскогорья. С его уступов в Пантанал стекают воды многочисленных рек. Уникальная природа этих мест включена в число объектов Всемирного наследия ЮНЕСКО.

Классификация болот по месту расположения и характеру питания

В зависимости от характера питания и условий расположения в рельефе местности чаще всего болота делят на:

• низинные (эвтрофные — требовательные к питанию) — зольность верхнего слоя торфа равна 6-7%;
• переходные (мезотрофные — занимают промежуточное положение между эвтрофными и олиготрофными) — от 4 до 6-7%;
• верховые (олиготрофные — малотребовательные к питанию) — менее 4%.

Источник: https://helpiks.org/5-53515.html

Некоторые специалисты считают их разобщёнными во времени стадиями единого болотообразовательного процесса. Нечто вроде детства, юности и зрелости у человека. Как ребёнок, подрастая, превращается во взрослого, так и молодые (низинные) болота, развиваясь, трансформируются в верховые.

Низинные болота

Низинные болота чаще встречаются в понижениях местности, реже на водоразделах. Они появляются на затапливаемых суходолах, озёрах и старицах. Но грунтовые воды, богатые минеральными веществами, там всегда близко подходят к поверхности. Для низинных болот характерна разнообразная растительность — древесная, кустарниковая, травянистая и моховая. Сфагновые мхи здесь встречаются редко, а из тех видов, которые тут всё же поселяются, преобладают более требовательные к питанию.

Низинное болото.
Автор: Хиллебранд Стив, общественное достояние

Здесь обитают многочисленные травы:

• различные осоки;
• рогозы;
• тростник;
• манники;
• хвощи — приречный и болотный;
• вахта;
• сабельник.

Деревья: ель, сосна, ольха чёрная, белая бородавчатая, реже пушистая, иногда ясень. Некоторые кустарники: ивы — пепельно-серая, пятитычинковая, лопарская, розмаринолистная и др. Торфяная залежь образована остатками этих растений.

Низинные болота вогнутые или плоские, с обычными для них древесными или осоковыми кочками и мочажинами — понижениями. В мочажины выходит грунтовая вода.

Мочажины и и осоковые кочки

Верховые болота

К верховым относятся болота, которые увлажняются водами, бедными химическими элементами. Питание этих болот обеспечивается в основном атмосферными осадками и пылью. Они, как правило, располагаются на повышениях, чаще на водоразделах. Однако начальные стадии их образования всегда связаны с понижениями рельефа. По мере развития их поверхность приобретает выпуклую форму.

Для них характерен мощный слой кислого, бедного питательными веществами, слабо разложившегося торфа. Верховые болота отличаются однообразием и бедностью видового состава растений. Это объясняется недостатком не только минеральных веществ, но и воды. Приобретая выпуклую форму, оно своей поверхностью сильно отдаляется от грунтовых вод. Середина его может возвышаться над краями на 4-5, а то и на 10 м. Влага на такую высоту поступает слабо.

Самое парадоксальное в этой ситуации то, что болотная линза бывает переполнена водой. Она даже может лопнуть под её напором. Один из таких случаев описывает известный французский географ Жан Жак Элизе Реклю. Произошёл он в 1821 году в Ирландии. Большое торфяное болото в центре равнины внезапно прорвало окружающие его мшистые валы и стало растекаться по окрестностям. Потоками грязи были снесены дома и затоплены леса на площади в 12 км². Возможно, что толчком к прорыву послужили какие-то подземные силы. Ведь прежде чем лопнуть, поверхность болота долгое время волновалась, как море, и из глубин его доносились глухие раскаты наподобие подземного грома.

Микрорельеф верхового болота в большинстве бугристый: пушицевые кочки, моховые бугры и гряды с пронизывающими их побегами кустарников. Наиболее высокие из них увенчаны стволиками хилых сосёнок.

Клюква растёт на переходных и верховых болотах.
Автор: Keith Weller, общественное достояние

Вода болота может быть пресной, солоноватой или морской. Крупнейшие в мире болота (или заболоченные земли?) расположены вдоль крупнейших рек, таких как Амазонка, Парагвай, Конго, Миссисипи.

Причины образования болот

Общая площадь торфяных болот в мире равна 176 млн. га. Большая их часть расположена в Северном полушарии в условиях прохладного и влажного климата.

Факторы болотообразования (Бамбалов, Ракович, 2005)

Сочетание избыточного увлажнения и невысокой температуры — это не единственные условия появления торфяных болот. Важную роль в этом процессе играют также:

• рельеф без уклонов и с понижениями, чтобы вода не стекала, а застаивалась;
• водоупорный слой из плохо проницаемых пород (вечная мерзлота, глины, близко расположенное зеркало грунтовых вод);
• глубина залегания грунтовых вод.

Лето, тундра.
Автор: U.S. Fish and Wildlife Service, общественное достояние

В степи количество осадков компенсируется их испарением и транспирацией растениями, поэтому там болота не образуются. При таком же количестве осадков в тундре они распространены повсеместно. Тундра отличается низкими температурами, а значит низкой степенью испаряемости, коротким вегетационным периодом, а следовательно и низкой транспирацией. Также для тундры характерно наличие водоупорного слоя из мерзлотных грунтов. Много болот есть в тайге и лесах умеренного пояса.

Вода накапливается в грунте, заполняет его поры и вытесняет атмосферный кислород, создавая анаэробные условия. Разрушение органики почти прекращается. Происходит накопление закиси железа и других элементов, которое становится причиной оглеения грунта. Так как в анаэробных условиях не могут существовать микроорганизмы, разлагающие остатки растений, они накапливаются и превращаются в торф.

Васюганские болота — одни из крупнейших в мире и самые большие в России

В тропических широтах высокая температура воздуха, испарение там идёт очень активно. К тому же там вся органика слишком быстро разлагается, не успевая превращаться в торф. Для долин крупных рек экваториального и тропического поясов характерны заболоченные местности. Однако в отдельных районах тропиков, где условия благоприятны для заболачивания (поймы рек, океанические береговые полосы, тектонические впадины) интенсивность болотообразования и торфонакопления (до 6 м. и более) может быть весьма значительной. Наиболее заболоченные районы отмечаются  на Кубе, в Шри-ланке, Индонезии.

В областях с очень большим количеством осадков (более 1000 мм.), например, в Англии, болота настолько сильно разрастаются, что заполняют не только впадины, но и склоны и даже вершины холмов сплошным плащом торфяных отложений. Их назвали «торфяниками-плащами». Образования болот в условиях обильных осадков объясняется не только прямым, но и косвенным влиянием осадков. Почва в таких условиях настолько сильно переувлажнена и выщелочена, что создаёт наиболее благоприятные условия для поселения олиготрофных болотных растений, особенно сфагновых мхов, и для роста не только в основании склонов, но и в средних и верхних частях вплоть до вершин холмов.

Большое влияние на современное распространение болот оказало последнее валдайское оледенение. Общее значение его заключается в выработке определённых форм рельефа, а также в создании гидрологических и климатических условий, влияющих на современное распространение болот.

Процессы образования болот

Заболачивание водоёмов происходит разными путями:

• зарастание. На дне водоёма сначала отлагается глина или песок и оседают остатки микроскопических животных и растений, которые образуют сапропель (илистые отложения с примесью минеральных веществ). Водоём постепенно мелеет и заселяется растениями;
• нарастание. Поверхность водоёма затягивается корневищами трав или мхами;
• механическое заполнение. В озёрах с торфяными берегами рыхлый торф размывается, оседает на дно. Происходит обмеление водоёма и постепенное его зарастание.

В озёрах с пологими берегами болотные растения, пользуясь отложениями сапропеля как почвой, надвигаются на озеро с берегов, образуя зелёное кольцо по краю озера. При этом в смене растительности в этом кольце отмечается определённая закономерность, определяемая глубиной водного слоя.

Таким же образом происходит заторфовывание ручьёв и речек при замедленном их течении. Мелководные водоёмы, минуя стадию сапропелеобразования, зарастают водно-болотной растительностью и превращаются в торфяные болота.

Заболачивание суши — это сложный, внутренне противоречивый процесс, в основе которого лежит нарушение связей и взаимодействия между компонентами лесной или луговой экосистемы под влиянием гипертрофии водного компонента. Заполняя поры почвы, вода препятствует проникновению в них атмосферного кислорода, что нарушает газовый режим, вызывает развитие восстановительного процесса, накопление в почве закисных соединений железа и других элементов и связанное с этим оглеение грунта.

Глееобразование — обезжелезнение мелкозёма, реализуется только в условиях анаэробного сбраживания органического вещества и активного воздействия на минеральный субстрат агрессивных органических кислот. Морфологически выражается синеватым, серым, голубым цветом.

Эти изменения подавляют жизнедеятельность аэробных микроорганизмов-сапрофагов, что ведёт к накоплению мало разложившихся растительных остатков, т.е. торфа. В результате происходят и другие изменения в фитоценозе и почве, приводящие к резкому нарушению нормального обмена веществ в экосистеме и его замене заторможенным, аккумулятивным обменом, свойственным болотным экосистемам.

Роль болот в природе

Болота есть почти во всех странах мира, и это несомненное богатство. По некоторым данным они обогащают атмосферу кислородом значительно активнее, чем все леса Земли. Кроме того они:

1. участвуют в формировании и остального газового состава атмосферы. Мы помним, что растения выделяют кислород, но болота изымают из круговорота углерод, консервируя его в торфяных залежах. В результате анаэробного разложения органики здесь появляется много метана, который в перспективе можно использовать в качестве топлива, спасая от него атмосферу и климат Земли;
2. оказывают влияние на местный климат, формируя его водный и тепловой баланс. Смягчают температуру воздуха и увлажняют его, являясь источником тёплых потоков зимой и прохладных летом. Рядом с болотами реже бывают заморозки и засухи;
3. могут оказывать как положительную, так и отрицательную водоохранную роль. В нижней части бассейна реки болота снижают объём стока, но запасают значительную её часть в губке торфа. Из них начинаются многие реки, например Волга;
4. регулируют объём воды в реках в период половодий, снижая речной сток на водосборе. Сильно заболоченные водостоки более спокойны, амплитуда колебаний в них незначительна;
5. осуществляют синтез многих минералов, таких как гетит, гидрогетит, вивианит, кальцит, гипс и др. Органоминеральные вещества формируются в болотной среде при взаимодействии минеральных и органических веществ с образованием растворимых или нерастворимых соединений, например соединений железа, марганца, урана, германия с лигнином, гуминовыми кислотами или фульвокислотами;
6. образуют и хранят ценный ресурс — торф. Его используют в качестве топлива, удобрения для сельскохозяйственных полей, в химической промышленности, бальнеологии, медицине и косметологии. Сегодня он нашёл применение в производстве фильтров, изоляционных материалов, волокон для лечебных тканей, торфяных красителей древесины, кож, тканей и волокон, торфяного воска, спирта, кормовых средств и др. Особенно интенсивно развивается промышленное получение из торфа активированных углей и других типов сорбентов для очистки территорий и акваторий от загрязнений нефтью и нефтепродуктами, тяжелыми металлами, для очистки поверхностей от радионуклидов, для добавок к геотехнологическим растворам при кучном и подземном извлечениях редких и рассеянных элементов;
7. являются источниками чистой воды и местом нахождения биологических ресурсов: древесины, лекарственных и пищевых растений, животных — объектов охоты (лось, кабан, дикие утки, гуси и др.);
8. служат объектом науки. Торфяные залежи являются хранилищами информации об истории развития растительного покрова, динамике климата в прошлые эпохи голоцена, об особенностях генезиса болот, а также о жизни людей. Носителями такой информации являются фрагменты растительных и животных организмов болот, пыльца и споры, привносимые на болота с окружающих территорий и хорошо сохранившиеся в торфе, а также включения инородных предметов, находящихся в торфяных залежах и не связанных с процессом торфообразования.

В торфе сосредоточена значительная часть ценных палеонтологических остатков. Что только не обнаруживали в этом холодном органическом могильнике! Пыльцу, споры и части вегетативных органов растений; остатки различных животных и человека, а также многочисленные орудия их быта; следы древних дорог, мостов, свайных построек, гидросооружений и многое другое.

Постоянно низкие температуры, малое содержание кислорода в болотной воде и грунте, вплоть до полного его отсутствия, обеззараживающие свойства сфагнума, присутствие дубильных веществ и других природных антисептиков — вот основные факторы, которые способствовали длительной и надёжной консервации предметов, попавших в своё время в топи болот.

Источники:

1. Денисенков В. П. Основы болотоведения: учеб. пособие. — СПБ: Издательство С.-Петерб. ун-та, 2000.
2. Инишева Л. И. Болотоведение: учебник для вузов /Ини шева Л.И.; ГОУ ВПО «Том. гос. пед. университет». — Томск: Издательство Томского государственного педагогического университета, 2009.
3. Л. Г. Емельянов. Таинственный мир болот. Минск: Издательский дом «Беларусская наука», 2005.
4. Черновский, Л. А. Учение о гидросфере: учеб. пособие / Л.А. Черновский, А. Г. Гриценко. – Новосибирск: СГГА, 2008.