Вопреки распространенному мнению, болота не являются мрачными и унылыми местами. При близком знакомстве с ними обнаруживаешь поразительное разнообразие красок и запахов. Взять хотя бы сфагновые мхи. Какой только окраски не наблюдается среди видов этого рода: винно-красная, зеленая, кофейно-коричневая, бриллиантово-оранжевая, рыжая и даже фиолетовая и черная! А посреди пестрого сфагнового ковра то тут, то там попадаются розовые пятна вереска, белые - андромеды и пушицы, красные - брусники, сизые - голубики.



Растения, из которых состоит торф

Эти просто устроенные растения не имеют ни корней, ни каких-либо структур, контролирующих водообмен. Сфагны впитывают воду вместе с растворенными в ней веществами аналогично губке - всей поверхностью листьев, облегающих многочисленные веточки, растущие из единственного стебля. Если посмотреть на лист этого растения под микроскопом, можно увидеть, что значительную его часть занимают объемные толстостенные мертвые водоносные клетки. Между ними как бы зажаты тонкие и длинные живые хлорофиллоносные клетки, в которых, как видно из названия, содержатся фотосинтезирующие органеллы. Ясно, что для того, чтобы такие растения могли существовать, в водоносных клетках постоянно должен поддерживаться некоторый запас влаги, наличие или отсутствие которого зависит только от внешних условий.

В благоприятных условиях растения сфагновых мхов никогда не умирают в обычном смысле этого слова. Своей точкой роста они постоянно нарастают вверх, а нижняя часть их постепенно разлагается, да и то не полностью, превращаясь в торф. Таким образом, живая часть сфагнов постоянно наращивается сверху и отмирает снизу.


Как устроено болото?

Торфяник состоит из двух слоев. Верхний, очень неглубокий, известен под названием очес и состоит из живых растений сфагнума. Мощность его не более 30 см. Выпадающие осадки быстро проходят сквозь этот слой. Вся остальная масса торфяника, залегающая под очесом, называется торфом. Торф состоит из спрессованных остатков сфагнов и других болотных растений. Он обычно имеет цвет от светло-коричневого до черного, в зависимости от степени разложения: чем она выше, тем темнее торф. Вода сквозь торф движется крайне медленно, обычно не более 1 м в день. А пока очередная порция осадков просочится сквозь торф в грунтовые воды, могут пройти недели и даже месяцы.

Процесс накопления торфа очень медленный и постепенный. В среднем его скорость составляет примерно 1 мм в год. Поэтому в многометровой толще торфа можно увидеть остатки растений, произраставших в данном месте много сотен и тысяч лет назад, и восстановить, таким образом, облик прежних ландшафтов.

По степени защищенности от флуктуаций и воздействий внешней среды торф сходен с нижним пологом тропического леса или океанским дном - его надежно защищает от этих влияний поверхность торфяника.

В нормальных условиях уровень воды, содержащейся в торфе, никогда не опускается ниже его минерального ложа. Даже дренаж в большинстве случаев способен привести к осушению только верхней части торфяника, в то время как его нижняя часть всегда остается насыщенной водой.

В связи с тем, что на поверхности торфяника всегда чередуются кочки и мочажины, гряды и озерки, вода здесь является лимитирующим фактором, определяющим распределение видов по элементам микрорельефа.


Запас воды в живом растении более чем в 8 раз превышает его сухой вес, что делает их слишком тяжелыми для тоненького гибкого стебля, в котором отсутствует механическая ткань. Поэтому растения сфагнов всегда растут близко друг к другу, образуя дерновинки, или ковры. В таких коврах соседние растения переплетаются отстоящими веточками, поддерживая друг друга в вертикальном положении. Такое сцепление способствует горизонтальному движению водных растворов в дерновинке. Отдельное растение сфагнового мха. Отстоящие веточки создают пространственную структуру, впитывая влагу преимущественно из воздуха, в то время как свисающие вдоль стебля веточки служат для подтягивания воды снизу.



Под микроскопом в листе обнаруживаются крупные пустые водоносные клетки, служащие для накопления влаги. Между ними - узкие хлорофиллоносные клетки, составляющие "живой компонент" растения. Спиральные волокна в водоносных клетках предохраняют клеточные стенки от разрыва при понижении тургора. Поры играют роль "горлышка фляги".

Что такое заболачивание?

Не следует путать заболачивание, вызванное внешними причинами, и подъем воды в местообитании в результате накопления торфа. В первом случае происходит линейный подъем уровня грунтовой воды, связанный с тем, что в почву по той или иной причине поступает все больший ее объем. Поднимаясь из почвенной толщи к поверхности, уровень воды меняет гидрологический режим местообитания, вызывая последовательную смену лесных видов на болотные. Это не что иное, как пассивное следование растительности за изменяющейся увлажненностью местообитания.


Механизм же заболачивания в результате образования торфа сфагнами несколько иной. Рассмотрим этот процесс в "чистом" виде, исключив внешние воздействия (колебания уровня грунтовых вод). Представим себе недостаточно дренированное местообитание с установившимся стабильным уровнем грунтовых вод. Допустим, что оно оказалось благоприятным для поселения сфагнов. Последние в силу специфики своего метаболизма образуют слой торфа определенной мощности. Торф включает остатки стеблей и листьев сфагнов, состоящих более чем наполовину из пустых водоносных клеток, которые способны не только впитывать в себя воду, но и удерживать ее длительное время. Тогда, если вода в почве контактирует с торфом, она будет подниматься, как по губке, вверх. Однако, в отличие от заболачивания, связанного с подъемом воды под влиянием внешних причин, объем воды в почве не увеличивается, происходит лишь распределение ее по вертикали и горизонтали. Таким образом, происходит трансформация гравитационной влаги в капиллярную. Хотя дренажа (удаления воды из почвы) при этом не происходит, однако в силу того, что торф и очес представляют собой капиллярные системы с капиллярами разного диаметра, вода останавливается на границе между ними и поверхность местообитания становится более сухой и аэрированной. Это вызывает смену видов, способных расти прямо в воде (гидрофильных), на менее влаголюбивые - гигрофильные, которые подтягивают воду снизу по системе капилляров. То же самое происходит и при заторфовывании озер и других крупных водоемов (Схема 1, Б). Дальнейшее наращивание торфа приводит к еще большему иссушению верхних горизонтов и поселению видов, способных выдерживать продолжительную засуху в середине лета.




Дальнейшая судьба местообитания различна в зависимости от мощности слоя накопленного торфа. Если мощность небольшая, то в психрофильных условиях поселяются древесные породы (сосна, ель, береза). Их корни достигают минерального субстрата и дренируют почву. Если же слой торфа измеряется метрами, то деревья, если и поселяются здесь, не способны дотянуться корнями до минерального ложа. Их корневая система охватывает лишь верхние - аэрированные - горизонты торфа. Так как в слаборазложившемся торфе питательных веществ, необходимых деревьям для жизнедеятельности, недостаточно, древесный ярус не получает сколько-нибудь значительного развития. Причина этого, конечно, не только в увлажнении, но и в высокой кислотности и анаэробности насыщенных водой нижних горизонтов торфа, а также низких температур. Таким образом, древостой на болотах с мощным слоем торфа находит благоприятные условия только в верхних торфяных горизонтах. Часто это довольно небольшой по мощности слой - 5-10 см. В результате деревья не могут оказать сколько-нибудь существенного дренирующего действия на местообитание, и эдификаторная функция в регулировании водного режима (как и других параметров местообитания) остается за сфагновыми мхами. Другими словами, деревья на болоте вынуждены существовать в условиях, которые скорее подходят для травяно-кустарничковой растительности, и теряют свои эдификаторные свойства, а их внешний облик с ухудшением условий все больше напоминает кустарнички. В результате болото как местообитание стабилизируется. Его устойчивость поддерживается благодаря циклической смене видов сфагновых мхов, по-разному требовательных к влаге. Оно может быть выведено из этого состояния только путем дренажа. Если размеры болота небольшие, дренаж можно осуществить методами мелиорации. Осушение крупных торфяников возможно только в результате понижения уровня грунтовых вод, поддерживаемого реками, в бассейне которых расположено болото.

Таким образом, заболачивание, вызванное подъемом грунтовых вод каким-то внешним фактором, характеризуется накоплением торфа в результате смены гигрофильных видов на гидрофильные. Строго говоря, его бы следовало назвать не заболачиванием, а подтоплением. Заболачивание же, не связанное с экзогенным поднятием воды, представляет собой смену гидрофильных видов на гигрофильные благодаря подъему поверхности местообитания над уровнем воды в результате отложения торфа (схема 1, А, Б). Оно происходит, если уровень воды изначально находился близко к поверхности, так что капиллярная система сфагнового ковра могла вступить с ним в контакт. Если же в первоначально сильно увлажненном местообитании уровень воды находился в почвенной толще, сфагны не могут наращивать большой слой торфа, так как поверхность местообитания слишком суха (схема 1, В). Обычно это происходит в лесах или, по крайней мере, в местообитаниях с древесным ярусом (это может быть и молодняк), возле родников, болотин или просто на суходоле.
БОЛОТО, избыточно увлажненный участок земли, на котором происходит накопление неразложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. В более узком понимании болото отождествляют с торфяником и определяют как избыточно увлажненный участок земли, покрытый слоем торфа глубиной не менее 30 см (в неосушенном виде); избыточно же увлажненные земельные площади, не имеющие торфа или покрытые слоем торфа менее 30 см, называют заболоченными землями. Добываемый после осушения болот торф используется как удобрение, топливо и на подстилку скоту, из него вырабатывают ряд ценных химических продуктов (аммиак, деготь и др.), плиты из малоразложившегося торфа применяются в строительстве. Болота сосредоточены в основном в Сев. полушарии, преимущественно в лесной зоне. Общая плащ. под ними около 350 млн. кв.м. В пределах СССР болота распространены на С. Европейской части, в Полесье, в Зап. Сибири, на Камчатке и в др. районах.


Пионером изучения болот и природы торфа в России был М.В.Ломоносов. И. Г. Ломан в 1766 дал первую классификацию торфов с учетом растит, остатков в них. Г. Н. Эндельман в 1810 издал книгу по осушению болот, в которой он различал торфы по горючести. Работы экспедиции И. И. Жилинского в 1873-98 по осушению болот в Полесье, Московской и др. губерниях дали ценные научные сведения. Большой вклад в изучение растительности и географии болот внес Г.И.Танфильев; первое районирование болот Европейской части России дал А.В. Фомин (1898). Развитие учения о болоте в 20 в. связано с именами В.С.Доктуровского и В.Н.Сукачева, опубликовавших обобщающие руководства по болотоведению. Доктуровский впервые в СССР применил пыльцевой метод изучения торфа и изучил развитие торфяников по кол. периодам. В.Н.Сукачев, Р.И.Аболин и др. провели углубленные исследования псковских болот. Большой вклад в учение о болоте внесли Д.Л.Герасимов и В.В.Кудряшов. Первый изучил географию и стратиграфию болот, в т. ч. детали строения торфяной толщи в связи с процессом торфообразования, второй создал оригинальную теорию роста и развития торфяников. Из зарубежных ученых вопросами болотоведения в начале 20 в. занимались К.А.Вебер в Германии, А.К.Каяндер в Финляндии, известны шведские работы. Несколько раньше появились работы французских и голландских болотоведов; особенно большое значение имела сводка о болотах (1884) Д.Лескере.

Болота образуются в результате заболачивания почвы или зарастания водоемов. В умеренном климате заболачивание происходит при близком уровне грунтовых вод; накоплению влаги способствует живой растительный покров (особенно мхи – кукушкин лен и др.) и еще больше – мертвый, влагоемкий растительный войлок; в почве создаются анаэробные условия и начинается заболачивание. Заболачивание водоемов идет разными путями (рис. 1). 3арастание. На дне водоема сначала отлагается глина или песок и оседают остатки главным образом микроскопических водных (планктон) и донных (бентос) животных и растений. Эти остатки образуют сапропель. Водоем мелеет, в нем поселяются растения, сначала погруженные (узколистные рдесты, роголистники и др.), затем кувшинки с плавающими листьями или растения, стебли которых выдаются над водой (камыш, тростник). В донных отложениях начинают преобладать остатки растений (сапропелевый торф). От прежнего озера остаются лишь “окна” воды, и водоем превращается в болото. Нарастание. Поверхность водоема затягивается зыбким ковром (зыбун, сплавина), образованным корневищами трав (осоки, вахта и др.) или мхами. Этот ковер нарастает с берегов и покрывает все озеро. Механическое заполнение. В озерах с торфяными берегами рыхлый торф размывается, оседает на дно. Водоем мелеет и зарастает растительностью.

По характеру растительности и режиму питания растений различают низинные, переходные и верховые болота. Для низинных болот характерны эвтрофные растения (требовательны к минеральным элементам). Расположены в низких местах (напр., в долинах рек). Ср. часть болот лежит на одном уровне с окраинами или ниже их, иногда поверхность наклонная. Низинные болота бывают: намывного и грунтового питания. Первые образуются в долинах рек, по берегам озер, богаты минеральными солями. Высокозольный торф в них перемешан с песком и илом, приносимыми речной, снеговой или дождевой водой. В умеренном климате это болото лесные (ольха, береза, иногда хвойные - “согры”) или травяные - с осоками, тростником, рогозом. Обширные травяные болото в дельтах Днепра, Дона, Волги, Кубани, Дуная, Амударьи называют плавнями. На болото намывного питания цветковые растения дают большую массу, мхи развиты слабо. Болота грунтового питания часто образуются под склонами речных террас, в местах выхода ключей. Для них характерен мощный ковер мхов и слабое развитие травянистых растений. Фауна низинных болото разнообразна: водяные крысы, полевки, нередко выдры, особенно много птиц (кулики, болотные курочки, коростели и др.); в гнездовой период и при перелете много гусей и уток. В южнорусских плавнях встречаются кабан, камышовый кот, фламинго, пеликаны. Для переходных болот характерны мезотрофные растения (умеренного минерального питания): обычна береза, часты сосна, осоки, сплошной ковер из сфагновых мхов. Для верховых болот характерны олиготрофные растения (нетребовательны к зольным элементам). Вода в этих болото резко кислая, цвета чая, богата гумусовыми компонентами. Торф малозольный (1,5-4,0%, золы). Расположены верховые болото обычно на водоразделах. Поверхность их в середине выпуклая, т. к, торф в центре болото накапливается интенсивнее, чем на периферии. Флора бедна (из деревьев - сосна, к В. от Енисея - лиственница; из кустарников - вересковые: багульник, кассандра, клюква; из трав - пушица влагалищная, щейхцерия, очеретник). Сплошной ковер сфагновых мхов, образующих верх, слой торфа толщиной до 5 м. Нарастание мха за год определяют по росянке; она образует ежегодно на поверхности мха розетку листьев, которая потом погребается мхом и остается в торфе; расстояние между розетками соответствует годичному приросту мохового ковра. Другой способ определения годичного прироста торфа - по спилу у корневой шейки сосны. Ср. прирост торфа за 1000 лет – около 1 м. Наиболее древние торфяники образовались около 1. млн. лет назад.

Различают 2 типа верховых болот: лесные верховые болото покрыты низкой сосной (восточнее Енисея - лиственницей), в низинном ярусе - вересковые кустарнички с пушицей и ковер сфагнума. Грядово- мочежинные верховые болота имеют волнистую поверхность с длинными грядами (или кочками) торфа высотой до 70 см и понижениями (мочежинами) между грядами. На повышениях растительность такая же, как на лесных болотах, но сосны здесь ниже (выс. до 1 м), часто единичны. В мочежинах редкие и низкие травы- пушица, шейхцерня и др., напитанный водой и частично погруженный в нее сфагнум. В ходе образования верховое болото проходит ряд стадий, начиная с водоема или заболоченной суши; каждая стадия оставляет слой торфа определенного ботанического состава (рис. 2) . Фауна верховых болот бедная: лось, волк (летом), глухари, белые куропатки, журавли.



Роль болот в ландшафте и типы их различны в разных зонах. В арктической тундре поверхность болота разбита марочными трещинами на прямоугольники (полигоны) диаметром 5-20 м. Южнее - в типичной тундре, лесотундре и на севере лесной зоны летом больше образуется талой волы. Замерзая зимой, она образует торфяные бугры высотой до 10 м, с постоянно мерзлым ядром внутри (крупно- и плоскобугристые болота). В тундре заболоченность достигает 50% и больше; преобладают здесь не торфовые, а минеральные болота. В таёжной зоне Европы и Зап. Сибири обычны выпуклые (верховые) сфагновые болота. Здесь площадь торфяников (в общей площади болот) наибольшая. В лесостепи торфяники эвтрофные (низинные). В степной зоне торф образуется изредка (обычно под водой); болота здесь с крупными травами - тростником, рогозом.