- •Томск 2009
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ БОЛОТ РОССИИ
- •1.1. Европейская территория России
- •1.2. Западная Сибирь
- •1.2.1. Васюганское болото
- •2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О БОЛОТЕ И ВАЖНЕЙШИЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОВРЕМЕННОГО БОЛОТОВЕДЕНИЯ
- •3. УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ И РАЗВИТИЯ БОЛОТ
- •3.1. Физико-географические факторы образования болот
- •3.2. Условия образования болот на Западно-Сибирской равнине
- •3.2.1. Условия образования Васюганского болота
- •4. ПРОЦЕСС ОБРАЗОВАНИЯ БОЛОТ
- •4.1. Заторфовывание водоемов
- •4.2. Суходольное заболачивание
- •4.2.1. Гидрологогеохимические особенности заболачивания суши
- •5. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ БОЛОТНЫХ СИСТЕМ В ГОЛОЦЕНЕ
- •5.1. Эволюция биосферы и роль болот
- •5.2. Образование и развитие болот в голоцене
- •5.3. Закономерности развития болот в голоцене на примере Западной Сибири
- •5.3.1. Активность процесса заболачивания на Западно-Сибирской равнине в современный период
- •6. БИОТА БОЛОТ
- •6.1. Флора болот
- •6.1.1. Болота как место обитания растений
- •6.1.2. Растения торфообразователи
- •6.1.3. Растительный покров болот
- •6.2. Альгофлора болот
- •6.3. Фауна болот
- •6.3.1. Фауна европейской территории России
- •6.3.2. Фауна Западно-Сибирской равнины
- •7. ТИПЫ БОЛОТНЫХ БИОГЕОЦЕНОЗОВ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ ИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ РОССИИ
- •7.1. Типы болотных биогеоценозов
- •7.1.1. Биогеоценозы эвтрофного типа
- •7.1.2. Биогеоценозы мезотрофного типа
- •7.1.3. Биогеоценозы олиготрофного типа
- •7.2. Болотные биогеоценозы Западной Сибири
- •7.2.1. Биогеоценозы эвтрофного типа
- •7.2.2. Биогеоценозы мезотрофного типа
- •7.2.3. Биогеоценозы олиготрофного типа
- •7.2.4. Биогеоценозы гетеротрофного типа
- •7.2.5. Биогеоценозы Васюганского болота
- •8. ГЕОГРАФИЯ БОЛОТ
- •8.1. Районирование болот России
- •8.1.1. Зона арктических минеральных болот
- •8.1.3. Зона болот аапа-типа
- •8.1.4. Зона выпуклых олиготрофных болот
- •8.1.5. Зона эвтрофных и олиготрофных сосново-сфагновых болот
- •8.1.6. Зона равнинных эвтрофных болот
- •8.1.7. Зона тростниковых и засоленных болот
- •8.1.8. Провинции эвтрофных болот Якутии и верхнего Енисея
- •8.1.9. Провинции болот Камчатки, Сахалина и Приморья
- •8.1.10. Горно-равнинные провинции болот Восточной и Центральной Сибири
- •8.1.11. Болота горных провинций
- •8.2. Районирование болот Западной Сибири
- •9. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ БОЛОТ
- •9.1. Газорегуляторная функция
- •9.2. Климатическая функция
- •9.3. Гидрологическая роль болот
- •9.4. Геохимическая функция
- •9.5. Ресурсно-сырьевая функция
- •10. ОХРАНА ТОРФЯНЫХ БОЛОТ
- •РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
9. МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ БОЛОТ
Болотные экосистемы, являясь непременным атрибутом ландшафтной оболочки, выполняют ряд функций: гидрологическую, геоморфологическую, климатическую и др. (рис. 107).
|
|
|
|
|
|
|
|
Функции болот |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Социально- |
|
|
|
|
|
Гидрологическая |
|
Средообразующая |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
культурная |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Количест |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Флора |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Состав |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Много |
|
и |
|||
|
венная |
Качест |
|
Климат |
|
Рельеф |
|
||||||||||||
|
|
|
атмоферы |
|
летняя |
Почва фауна |
|||||||||||||
|
|
венная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мерзлота |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Процессы |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Атмосферное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Консервация |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
увлажнение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Содержание |
|
Депонирование |
|
погребенного |
||||||||||
|
Аккумуляция |
|
взвешенных |
|
|
углерода |
|
|
|
рельефа, защита от |
|||||||||
|
|
|
|
|
растворенных |
|
|
|
|
|
|
|
|
эрозии |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
компонентов |
|
|
Эмиссия |
|
|
|
|
|
||||||
|
Сток |
|
|
|
|
|
|
|
|
Формирование |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
парниковых газов |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рельефа |
|||||||
|
|
|
|
|
Гидрологические |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
поверхности |
||||||
|
Гидрографическая |
|
показатели |
|
Фиксация вредных |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
торфяных |
|||||||||||||||
|
сеть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
частей |
|
|
|
болот |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 107. Функции болот в биосфере
9.1. Газорегуляторная функция
Согласно имеющимся прогнозам в середине XXI века ожидается повышение средней глобальной температуры на 1оС, что может привести к изменению климата с соответствующими последствиями. Такой прогноз связан с усилением парникового эффекта, вызванного хозяйственной деятельностью человека и обусловленного в первую очередь нарушением баланса углерода в биосфере.
Сегодня доля антропогенной углекислоты в парниковом эффекте оценивается в 61 %, метана – 23 %, закиси азота – 4 %, а остальная часть приходиться на другие микропримеси.
Болота играют, например, важную роль в поддержании состава атмосферного воздуха: растительность обогащает атмосферу кислородом и усваивает углекислый газ, изымая из планетарного цикла углерод и консервируя его в торфяниках на тысячи лет. В результате частичного разложения растительных остатков в анаэробных условиях в атмосферу поступает также значительное количество метана. Соотношение между потоками углекислого газа и метана (важных компонентов атмосферного
188
воздуха, регулирующих |
проявления |
«парникового эффекта») |
определяет |
«вклад» болотного региона в возможное глобальное потепление климата. |
|||
На рис. 108 приведена схема движения потоков углерода в болотных |
|||
биогеоценозах. Любые |
наземные экосистемы связывают СО2 |
атмосферы |
(фотосинтез автотрофов), частично удерживают в подземной биомассе (торф). В дальнейшем при деструкции органического вещества (торфа) происходит образование парниковых газов (СО2, СН4 и др.) и их эмиссия в атмосферу. Потери углерода возможны также за счет выноса с водными потоками из болот.
Рис. 108. Схема потоков углерода в торфяно-болотных экосистемах
Поскольку отношение СО2/О2 при фотосинтезе и дыхании близко к 1, можно утверждать, что экосистемы с высоким содержанием органического углерода как в живой биомассе, так и в устойчивом органическом веществе почвы служат не только глобальным источником углекислоты, но и глобальным источником атмосферного кислорода. По содержанию устойчивого органического углерода почвы, приходящегося на единицу площади, экосистемы России располагаются в следующий ряд: болота, степи, леса.
Очень серьезное внимание уделяется болотам, реакции их на изменение климата. Болота – единственные в наземной биоте экологические системы, обеспечивающие постоянный сток в них углерода, который надолго выключается из дальнейшего круговорота, накапливаясь в виде торфяных залежей.
Метан считается вторым по значимости парниковым газом после диоксида углерода. Одним из глобальных источников метана являются торфяные болота. Согласно оценкам ученых вклад болот России может составлять 25–50 % от всего потока метана с территории нашей страны.
Поскольку образование, накопление и консервация торфа происходят только в неосушенных болотах, то вывод диоксида углерода болотными экосистемами из атмосферы прекращается одновременно с осушением болот. То же самое относится и к залитым нефтью огромным площадям болотных
189
экосистем. Таким образом, проблема выявления роли болот в выделении парниковых газов еще не решена.
9.2. Климатическая функция
Климатическая функция болот выражается в их мощном влиянии на формирование теплового и водного балансов территории. Так, было установлено, что величина радиационного баланса болот с мощной торфяной залежью в средней и северной тайге Западно-Сибирской низменности благоприятствует смещению границы распространения зоны вечной мерзлоты южнее Сибирских Увалов. Известно, например, что за летние месяцы с болот Западно-Сибирской равнины выносится в среднем более 300 км3 испарившейся влаги на территорию Восточной Сибири и Казахстана.
Обладая низкой отражательной способностью и высоким содержанием влаги, болота аккумулируют тепло и являются источниками местных тепловых потоков. Благодаря этим свойствам болотные экосистемы являются гидроклиматическими барьерами на пути движения воздушных масс. Поэтому на этой территории в меньшей степени проявляются кратковременные засухи, весенние и осенние заморозки. Известны случаи, когда длительные (до нескольких ночей) заморозки вызывали гибель сельскохозяйственных культур, в то время как на территории, прилегающей к болотам, заморозки не проявлялись. Торфяная залежь естественных торфяных болот хорошо проводит тепло, способна быстро аккумулировать и быстро отдавать его в окружающую среду, увлажнять воздух. В холодные и жаркие периоды естественные болота противостоят перегревам и переохлаждениям воздуха, а также засухам, смягчая микроклимат не только над площадью болота, но и на прилегающих территориях.
Влияние болот на окружающие биогеоценозы и их компоненты прямо пропорционально их массе. Общая масса болотных биогеоценозов лишь центральной части Западной Сибири к настоящему времени достигла
колоссальных |
размеров. Влияние |
этой массы |
на общую |
физико- |
||||
географическую |
обстановку Западной |
Сибири огромно. |
|
|||||
В лесостепной зоне Западной |
Сибири высокая заболоченность (до 25 %) |
|||||||
существует |
вопреки |
климату |
(это зона недостаточного увлажнения) и, |
|||||
возможно, |
благодаря |
влиянию |
расположенных |
севернее болот подзоны |
||||
осиново-березовых лесов. В частности, велико воздействие на |
развитие |
|||||||
болотообразовательных |
процессов |
в |
Барабинской лесостепи |
огромного |
Васюганского болота с площадью около 5 млн га, которое частично заходит и
взону лесостепи. Наличие болот и близкое стояние к поверхности грунтовых вод создают здесь условия естественного рассоления и развития вокруг болот луговой растительности.
Врезультате осушения происходит ослабление и изменение роли болот в регулировании микроклимата. Так, полученные результаты по изучению изменения метеорологических параметров при крупномасштабной мелиорации обширных территорий (Беларусь и др.) показали, что в результате мелиорации
вБелорусском Полесье количество осадков в первой половине вегетационного
190
периода увеличилось на 11–25 мм, а в августе уменьшилось на 10–31 мм. Температура воздуха в первой половине вегетационного периода понизилась на 0,3–0,4 оС, а поздневесенние и раннеосенние заморозки стали обычным явлением.
9.3. Гидрологическая роль болот
Гидрологическая функция болот проявляется в двух взаимосвязанных аспектах: количественном и качественном. Первый из них касается количественных характеристик стока воды и водных ресурсов, или так называемых гидрологических характеристик. Второй относится к показателям качества вод (содержание взвешенных и растворенных веществ, гидробиологические показатели и т. п.).
Одним из проявлений гидрологической функции считается водоохранная роль болот, которую, во избежание неоднозначности истолкования, следует рассматривать по отношению к конкретным водным объектам или звеньям
влагооборота, |
тем более |
что она является одним из |
важных критериев |
выделения охраняемого фонда торфяных ресурсов. |
|
||
Водоохранная роль болот может быть как положительной, так и |
|||
отрицательной. |
В последнем случае антропогенное воздействие на болотные |
||
экосистемы может иметь |
неблагоприятные последствия. |
При этом решение |
вопроса о водоохранном значении болот зависит от того, к какому конкретно звену влагооборота это понятие применяется. Например, известно, что болота несколько снижают объем речного стока в замыкающем створе бассейна (негативная роль болот), но консервируют значительные запасы влаги в
торфяных отложениях. |
В последнем случае водоохранная роль относится к |
|||
запасам воды |
в |
болотных экосистемах, |
законсервированным в толще |
|
торфяников, а |
также |
к находящейся в |
обводненных микроландшафтах |
|
внутриболотной |
|
гидрографической сети. Малообводненные микроландшафты |
||
сфагновых болот |
с хорошо выраженной выпуклой поверхностью («рямы» и |
др.) проявляют водосберегающую роль в сухие сезоны года, резко снижая испарение при обсыхании сфагновых мхов.
Например, при площади заболачивания Западной Сибири около 1 млн км2 и запасах торфа 120 млрд т (при влажности 40 %) запасы воды в торфе достигают 1000 км3, т. е. в среднем 1000 мм на единице заболоченной площади, что значительно превышает годовой сток рек в этих районах (100– 300 мм/год).
Сток с водораздельных болотных массивов, особенно имеющих выпуклую поверхность со значительными уклонами, поступает на периферийные участки болот, переувлажняя их и подпитывая верхние горизонты подземных вод. Уровни последних повышаются, и происходит подтопление окружающей местности. Чем больше диффузный сток по сравнению с сосредоточенным русловым, тем сильнее питание подземных вод на прилегающей территории. В частности, высказывается предположение, что высокая заболоченность лесостепной Барабинской низменности в Западной Сибири существует вопреки климату и обусловлена влиянием расположенных севернее обширных
191