Атмосферное давление. Воды суши. Водохранилища. Болото

    Академик  В.И. Вернадский писал, что при благоприятных  геологических условиях болотные таксодиевыелеса Флориды через долгие тысячелетия могли бы дать пласты каменного угля.

    Лишь  в четвертичном периоде, в плейстоцене  – в то время когда наступал ледник, - впервые возникли болота, на которых преобладающими растениями и торфообразователями стали мхи и травы. Соответственно резко изменились условия водно-минерального режима: если формирование угля шло в щелочной среде. Богатой натрием, алюминием, кремнием, то торф потребовал для своего образования кислой среды.

    Современные болотные биогеоценозы – результат  длительной эволюции, продолжавшийся миллионы лет. Те из них, что находятся  в тундре и таёжной зоне, появились  относительно недавно. Их возраст не превышает 10-12 тысяч лет. Последний  отрезок четвертичного периода  кайнозойской эры – голоцен (его  возраст около 12 тысяч лет) - время, когда ледник начал отступать. Растительность голоценовых болот связана с растительностью пород третичного периода, образовавших залежи бурого угля

    Болота  возникали и возникают в результате взаимодействия многих объективных  физико-географических факторов-климатических, геологических, гидрологических, почвенных. Процесс их возникновения широко распространён, особенно в умеренных широтах, где он представляет особый тип почвообразования-формирования торфянистых или торфяных почв, а в дальнейшем мощных торфяных отложений.

    В течение голоцена болота возникли в  результате заболачивания суши или  зарастания водоёмов. В зависимости  от водно-минерального питания они  стали верховыми (не связанными с  грунтовыми водами, а питающиеся исключительно  атмосферными осадками), низинными (питающимися  грунтовыми водами, богатыми раствором  минеральных солей) или переходными (в стадии промежуточного развития: от низинных – к верховым).

    Разнообразие  типов болот зависит от их происхождения,  условий водно-минерального питания, географического и геоморфологического  положения. Они отличаются дуг от друга растительным покровом, строением  и глубиной торфяной залежи.

    То  или иное сочетание растений, совместно  обитающих на данной территории в  более или менее однородных условиях, носит название растительной группировки, или фитоценоза.

    Верховые  болота в разрезе напоминают линзы, пропитанные водой. Поскольку атмосферные  осадки, питающие эти болота, не содержат растворов минеральных солей, там  живут растения, приспособившиеся к  недостатку питания: сфагновые мхи, кустарнички – багульник, мирт болотный, вереск…

    Встречаются и деревья – сосна, берёза, но они угнетены и сильно отличаются внешним видом от своих собратьев  в обычном лесу.

    Низинные  болота, расположенные в местах выхода на поверхность грунтовых вод, ключей; они приурочены к долинам рек  и их поймам, берегам водоёмов. На них всегда богатая растительность. Особенно плодородны их почвы в притеррасных частях речных пойм.

    Болота  не остаются неизменными. Так же, как  и все явления природы, они  в постоянном движении и развитии. Например, при зарастании водоемов одни растительные сообщество постепенно сменяются другими. Это приводит к изменению состава и свойств  торфяных отложений. Аналогичное явления происходят на болотах, образующихся на суше. Пока верхний слой торфяных залежей находятся в сфере влияния грунтовых вод, развивается незиные болота. Постепенно, по мере накопления торфа, болото растет вверх и грунтовые воды уже не достигает верхних слоёв. Питание растений идёт за счёт атмосферных осадков, а это вызывает изменения в растительном покрове: появляются менее требовательные к минеральному питанию травянистые растения и сфагновые мхи. Низинные болота становится переходным. Дальнейшее накопление торфа приводит к полной изоляции грунтовых вод того слоя торфяной залежи, где расположены корни растений, и болото вступает в новую стадию – оно становится верховым.

Перевоплощение  озёр

    В Московской области сохранилось  несколько озёр – уникальных памятников далёкой ледниковой эпохи.

    Озёра эти – Круглое и Долгое, имеющее  стоки к реке Клязьме, озеро Тростенское, через которое протекает река Озерна, и самое древнее – Нерское. В период возникновения они лежали в бессточных котловинах. Потом постепенно промылись стоки.

    В послеледниковый период озёра менялись. С окружающих берегов в них  сносились частицы почвы, на дне  откладывался ил, они становились  мельче. Родники и ключи насыщали их воды минеральными солями, менялся  кислородный режим, и все эти  перемены отражались на жизни обитающих  в них животных и растений. У  каждого из них была своя судьба, и сейчас они находятся на разных стадиях заболачивания. И возраст  и глубина их различны.

    Озеро Круглое почти не заболочено, и  его окаймляет прибрежное водная растительность, а долгое частично заторфовано с северо-запода, оно самое молодое из ледниковых озёр. Тростенское озеро по берегам заросло сплошным ольшаником, переходящим на границе с водой в тростниковые заросли. Нерское – целиком заключено в торфяное кольцо и представляет лишь остаток древнего водоёма. Южная его граница соответствует границе торфяника; на севере границы болото и древнего озера не совпадают. Озеро занимает лишь не более одной пятой прежней водной поверхности; зарастание его началось с севера и северо-запада. Наибольшей глубины озерные катлавина достигает в северной части – 16,7 метра.

    Можно заранее предсказать, в какое  болото превратится впоследствии озеро  Нерское… Из него вытекает река Волгуша, берега озера покрыты ольшаником, значит, на его месте образуется низинное болото.

    Озера первого типа, зарастает с берегов  такими растениями, как белокрыльник, частуха, касатик, тростник, и др., постепенно мелее и, уменьшаясь, становятся в дальнейшем колыбелью низинных болот. Озера третьего типа, с водой богаты органическими веществами, заболачиваясь, превращаются в верховые сфагновые болота. Озера же бедные и минеральными, и органическими веществами наименее благоприятны для превращения в болота.

    Отмирая и оседая на дно, все животные и  растительные организмы подвергаются микробиологическим и биохимическим  процессом разложения.

    К органическим осадкам примешиваются  минеральные частицы (пыль из воздуха  или почва с окружающих берегов), пыльца деревьев, части прибрежных растений. Из этой оседающей на дно  массы образуется сильно разжиженный, рыхлый слой – так называемый пелоген. Пелоген – самый поверхностный слой сапропеля. Он обитает, в нём живут многие животные и растения, селящиеся на дне. Это – “квартира”, которая одновременно служит и пищей, и средой обитания. Пелоген перерабатывается в пищеварительных органах животных, измельчается, перемешивается, когда они копошатся в нём, благодаря чему меняется его химический состав и аэрация. Донные организмы, отмирают, оседают на дно, и в свою очередь служат материалом для образования гнилого ила – сапропеля. Он образуется в водоёмах с застойной или медленно текущей водой и обладает однородной структурой и сложным химическим составом. Вновь наслаивающиеся пласты пелогена мало – помалу все более изолирует сапропель, своей тяжестью уплотняют его. На известной глубине сапропель становится похожим на желе. Мощность озёрных отложений в некоторых глубоководных водоёмах достигает нескольких десятков метров (в озере Нерском – до 20 метров).

    В мелководных озёрах (и при обмелении  глубоких) сапропель через ряд  промежуточных образований сменяется  торфяными отложениями, и часто  под пластом торфа можно обнаружить его довольно мощный, в несколько  метров, слой. В зависимости от видового состава животных и растений, населяющих водоём, сапропель в разных озёрах различен. Даже в одном и том же озере, в разных слоях он не одинаков; иной и в том случае, если площадь изрезанного берегами водоёма значительно и расстояния от него до ближайших берегов – разное.

    Нижние  слои озёрных отложений относятся  к первым периодам послеледникового времени, когда озёра после отступления  ледника были заполнены холодной ледниковой водой. Животный и растительный мир этих озёр был очень беден, на дне откладывались в основном частицы глины и песка. Ручьи  и воды с окружающих берегов несли  в озёра растворы извести, и на дне откладывался известковый сапропель  – мергель.

    Со  временем климат изменился, потеплело, и видовой и количественный состав животных в озёрах увеличился.

    Изменился и характер озёрных отложений; сапропели  обогатились органическими веществами и стали ближе по структуре  и химическому составу к тем, которые отлагаются в настоящее  время. От нижних слоёв к верхним в сапропелях уменьшается количество минеральных примесей. Изучение сапропопелей помогает восстановить не только историю отдельных водоёмов, но и выявить общее для всех озёр закономерность их развития.

    Количество  органического ила в озере  увеличивается с каждым годом, и  дно постепенно повышается. В озёрах с пологими берегами болотные и водные растения пользуются сапропелем как  почвой и надвигаются на озеро  с берегов, окаймляя зеркало воды широким зелёным кольцом. Кольцо это обычно состоит из ряда поясов. В мелководном поясе (глубиной не более метра) растут осоки, стрелолист, частуха. С увеличением глубины  до 2-3 метров – тростник, камыш и  хвощ. Далее – к центру озера  – белые кувшинки и желтые кубышки с листьями, плавающими на поверхности воды. А на глубине 4-5 метров – в поясе широколистных рдестов – к растениям с плавающими листьями присоединяется растение, полностью погруженные в воду (во время цветения они поднимают цветки над поверхностью воды).

    В следующем, более глубоководном  поясе к цветковым, полностью  погруженным растениям – узколистным  рдестом и роголистником начинают примешиваться мхи и харовые  водоросли. Последние образуют настоящие  подводные луга. Еще глубже растительность состоит уже исключительно из споров: преобладают зелёные водоросли, а там, куда слабо проникает свет, развиваются синезелёные, зелёные и диатомовые водоросли.

    Разложение  растительной тканей идёт в условиях похожих на те, в которых образуется торф – при меньших глубинах доступ кислорода облегчён. А мелководный  пояс и пояс камышей отлагают соответствующие  виды торфа…

    Постепенно  дно поднимается всё выше, и  озеро мелеет. Пояса растительности сменяют друг друга, передвигаясь с  мелководных к глубоководным частям озера, сжимая водное озеро всё более тесным кольцом. Через некоторое время (в зависимости от глубины котловины и площади озера) вместо открытой водной поверхности расстилается болото. Таким же путём заболачиваются ручьи и речки, если их течение медленное.

Закономерности  в распространении  болот

    В северной половине европейской части  страны болота, в основном, образовались путём заболачивания лесов, вырубок, гарей, лугов.

    Почему  заболачивается лес?

    Основная  причина – изменение водно-воздушного режима в поверхностных горизонтах почвы. На одной из стадий оподзоливания в понижениях рельефа какой-нибудь из почвенных горизонтов становится менее проницаемым для воды. Во время обильных дождей вода долго стоит над ним, создавая избыточное увлажнение и ухудшая водно-воздушный режим в выше лежащих почвенных горизонтах. На уровне залегания грунтовой воды начинается процесс оглиения почвы. С усилием заболачивания мощность глеевого горизонта увеличивается, он вызывает подъём поверхности так называемой верховодки – безнапорных грунтовых вод.

    Оподзаливания почвы со всеми сопровождающими его процессами может происходить не только в лесах, но и на лугах.

    Изменение экологических условий неизбежно  ведёт к смене растительности. Среди лесных зелёных мхов появляется кукушкин лён. Плотные плоские подушки  кукушкина льна надолго задерживает  воду, и усиливают процесс заболачивания. Когда этот мох отмирает. Он отлагает слои грубого торфа, на котором, внедряясь  между его живыми стеблями, поселяется сфагнум. Сфагнум как индикатор  показывает, что почвенный субстрат беден щелочами. Сам сфагнум обладает свойством подкислять среду. Выяснено также, что географическое распространение  верховых сфагновых болот совпадает  с границами почв подзолистого типа.

    Глубокие  торфяные болота лесной и более северной зон возникли в первые периоды послеледникового времени. Сейчас переход подзолистых почв в болота замедлён. В течение двух последних столетий в разные годы в различных областях страны временами катастрофически быстро разрастались площади отдельных болот, и болотная растительность надвигалась на суходолы.

    Возможно, это явление было связано с  внутривековыми колебаниями климата, переувлажнением мелких понижений  рельефа на водоупорном горизонте. С наступлением более сухого периода  болота пересыхают.

    Заболачивание лесных вырубок и гарей явление  тоже периодическое. Временное заболачивание  их моет происходить только в местностях с влажным климатом с преимущественно  близким к поверхности уровнем  почвено-грунтовой воды, тогда как в других условиях концентрированные рубки леса на больших площадях и лесные пожары не вызывают заболачивания. К этому выводу после двадцати летних исследований пришёл известный болотовед Н. И. Пьявченко. Временное заболачивание вырубок и гарей происходит потому, что деревья – откачивающий воду насос – уничтожаются. Лет через 20 – 30 молодой лес, возобновившийся на этих местах, снова начинает испарять влагу – и болото исчезает. Заболачивание леса может быть результатом естественного или искусственного перегараживания ручьёв и рек, воды которых в этом случае начинает подтоплять окружающие территории.