Типы болот и из роль на планете

В растительном покрове третичного периода это  последний в истории Земли кайнозойской эры господствовали хвойные породы – таксодиум, болотный кипарис, нисса. За это время в недрах Земли образовалось более половины угольных запасов. Позже, когда начал наступать ледник, древесные породы третичного периода исчезли с территории Европы и Азии. Некоторые из них сохранились до настоящего времени лишь на болотах юго-восточной части США и Центральной Америки, где они растут вместе со сфагновыми и земельными мхами, осоками.

Академик  В.И. Вернадский писал, что при благоприятных  геологических условиях болотные таксодиевые леса 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, климатических, геологических, гидрологических, почвенных факторов. 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) [10].

 

2.3 Стадии развития болот

 

Развитие  торфяного болота – закономерный процесс накопления торфа (в результате роста, отмирания и частичного разложения растительности) и изменения водного режима торфяной залежи [7].

При заторфовывании водоёмов обычно образуются травяные низинные болота, чаще всего осоковые. Сначала поверхность болота слегка вогнутая, затем по мере отложения торфа она становится ровной, торф уплотняется  и на болоте поселяются деревья. Болота суходольного происхождения образуются преимущественно на месте лесов. На начальных этапах развития их поверхность также вогнутая, а по мере отложения торфа становится ровной. Наиболее полно болота изучены в лесной зоне, то есть там, где более благоприятны условия для развития торфяных болот, там развитие болот водного и суходольного происхождения более или менее сближается. Оно определяется постоянным накоплением торфа, что сказывается на изменение условий существования болота: повышается поверхность, увеличивается площадь, меняются растительный покров, рельеф условия стока, формируется своя гидрографическая сеть.

После того как поверхность болота становится плоской, приток поверхностно-сточной воды с окружающих суходолов уменьшается до центральных частей болота, как правило не доходит. Поэтому центральные часть болот получает питание только с атмосферными осадками. В центральной части болота первыми появляются наименее требовательные к питанию сфагновые мхи. Их остатки в условиях сильной кислотности слабо разлагаются; торф быстро накапливается, вследствие этого в центре болота постепенно появляется выпуклость.  С появлением выпуклости сток болота перераспределяется, он направляется от центра к окраинам. По мере накопления торфа выпуклость болота продолжает расти до определённого периода времени. В зависимости от выраженности выпуклости различают слабо-, резко-, полого -  и плосковыпуклые верховые болота (рисунок 5) [2].

 

Рисунок 5. Развитие болотных массивов:

1 – сосна; 2 – пахта; 3 – кустарнички; 4 –  осока; 5 – пушица; 6 – тростник; 7 – сфагновые мхи; 8 – низинный торф и сапропель; 9 – переходный торф; 10 - верховой торф; 11 – гряды, мочажины, озерки; 12 – направление стока

 

Слабовыпуклые болота. Начальная стадия развития собственно выпуклых олиготрофных болот. Изолированные слабовыпуклые болота встречаются редко. Площадь их не велика. Превышение центра болота над окраинами также небольшое (до 2,5-3 м). Выпуклая часть болота дренирована и обычно занята болотными растениями и мелкой сосной. Окраины болота бывают либо олиготрофными, сфагново-пушицевыми, либо мезотрофными и эвтрофными, это связано с рельефом суходолов, характером их почв и увлажнения.

Резковыпуклые болота. Следующая  стадия развития выпуклых олиготрофных болот. Быстрый рост сфагновых мхов и торфонаколнения в центральной части болот, делает их поверхность выпуклой сравнительно с болотами других типов. Эти болота встречаются как изолированно, так и в системах болотных массивов. В системе болотных массивов площадь их достигает тысячи гектаров, а превышение центра над берегами 3-8, а иногда 10 м, в результате этого условия увлажнения становятся неоднородными и изменяются от центра к периферии. В этом же направлении изменяется и растительность. Вокруг центра на выположенных верхних частях склонов, где сток замедляется, появляются грядово-мочажинные комплексы. Грядово-мочажинный комплекс отличается параллельными грядами, вытянутыми параллельно уклону поверхности.

Пологовыпуклые болота. Зарастания болота повышается влажность на его периферийных участках, и они сравниваются по высоте с центральной частью. Выпуклость постепенно становится менее выраженной. Превышение центральной части над окраинами достигает 4-6м и более. Центральная часть и склоны болот заняты грядово-мочажинными комплексами.

Плосковыпуклые болота. Последняя стадия развития выпуклых олиготрофных болот. Характерный признак – плоская, почти без уклона, сильно переувлажнённая поверхность. Залежи торфа наиболее глубокие, её мощность от центральных частей к окраинам меняется незначительно. Такое развитие присуще болотам, расположены в замкнутых понижениях и котловинах рельефа, и носит название центрально-олиготрофного. Он характерен для крупных болотных массивов лесной зоны [10].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ОТЛОЖЕНИЯ БОЛОТ

 

Типичными болотными отложениями являются некоторые хемогенные и особенно органогенные осадки. К первым из них  относится болотная известь или  болотный мергель, а также болотные или дерновые железные руды. Их образование связано с привносом в болота соответствующих соединений грунтовыми водами. Болотная известь образуется в том случае, когда болота питаются жесткими грунтовыми водами, с большим содержанием в растворенном виде карбонатов кальция, приносимые грунтовыми водами железистые соединения образуют болотные железные руды. В восстановительных болотных условиях железистые соединения осаждаются в виде сметаноподобной массы, отвечающей по составу сидериту (FеСО₃) и состоящей из мельчайших шариков. В случае соприкосновения сидерита с воздухом происходит процесс окисления и вместо сидерита образуется бурый железняк (лимонит).

Лимонит— агрегат или смесь нескольких минералов, гидроксидов железа с преобладанием гетита. Название происходит от греч. лимон луг или болото. Встречается в виде мелко или скрытокристаллических плотных сталактитоподобных выделений.

К болотным отложениям относят также осадки зарастающих растительностью озёр. Таковы слои глин, песков, рыхлых известняков и особенно сапропелей, превращающихся в дальнейшем в сапропелиты (богхед, кеннель и др.).

Сапропель (от греч. saprós — гнилой и pelós — ил, грязь), илистые отложения пресных водоёмов, содержащие большое количество органических веществ (лигнино-гумусовый комплекс, углеводы, битумы и др.) в коллоидальном состоянии. Используют в лечебной (физиотерапевтической) практике для аппликаций, разводных ванн.

В сельском хозяйстве сапропель применяют  как удобрение (после проветривания), особенно на кислых и лёгких песчаных и супесчаных почвах (доза под зерновые культуры 30—40 т/га, под овощные, картофель и кормовые корнеплоды 6—70 т/га), для приготовления компостов сапропеля, богатые солями кальция, железа, фосфора, без примеси песка и бедные глиной, добавляют в рационы сельскохозяйственных животным в качестве минеральной подкормки (свиньям до 2 кг, коровам до 20 кг, курам 10—15 г в сутки).

В восстановительных  условиях болот иногда образуется фосфорное  соединение железа вивианит, встречаемый вместе с сидеритом и другими минералами закиси железа. Чаще всего он наблюдается в виде небольших землистых пятен синего цвета, но иногда образует линзы или небольшие конкреции. Источником фосфора являются главным образом органические остатки животного происхождения.

Глубина болотных отложений имеет решающее значение для выбора типа фундамента и всей конструкции сооружения. По глубине болота подразделяются на мелкие (до 2 м), средние (2-4 м) и глубокие (>4 м). При строительстве на мелких болотах, когда фундамент будет опираться на минеральное дно, наибольшее значение имеет рельеф дна болота. При значительных уклонах дна может произойти сползание фундамента [4].

 

3.1 Торф и его образование

 

Наибольшее  значение среди болотных отложений  имеет торф, образующийся из различных остатков болотной растительности - мхов, трав, кустарников и деревьев. Эти отложившиеся органические остатки подвергаются в дальнейшем сложным процессам разложения и преобразования.

Наибольшее  значение в образовании торфа  имеет клетчатка растений, состоящая из углерода, водорода, кислорода и азота. При этом необходимым условием является преобразование исходного органического вещества без доступа воздуха, так как в противном случае будет происходить его окисление и переход в простые неорганические соединения, СО₂ и др. В болотах, где накапливаются большие толщи растительных остатков, насыщенных водой, нет или почти нет условий для проникновения кислорода воздуха, особенно в той их части, которая расположена глубже поверхности болота и захоронена накапливающимися осадками. В этом случае идёт очень медленное разложение и преобразование органического вещества при помощи многочисленных микроорганизмов (бактерий и низших грибов), и часть его сохраняется в торфе почти неизменной. В процессе подобного разложения происходит увеличение содержания углерода до 57-59%. Одновременно при разложении растительных остатков образуются гумусовые вещества. Этот медленный процесс гниения клетчатки, протекающий без доступа воздуха и ведущий к образованию торфа, называют гумификацией, или начальными этапами углефикации. Таким образом, торф представляет собой полуразложившиеся отмершие растительные остатки коричневого, бурого или почти чёрного цвета [7].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БОЛОТ

 

Болота  распространены на Земле повсеместно: в разных климатических зонах и на большинстве континентов. Общая площадь торфяных болот на земном шаре около 2,7 млн.км², или около 2% площади суши. В сосредоточено более 11 тыс. км³ воды, или 0,03% пресных вод гидросферы (таблица 1). Общая площадь болот всех типов на Земле, по данным Е.Я. Каца, еще больше – до 3,5 млн. км². Наиболее заболоченные материки – Южная Америка (70% территории) и Евразия (18% территории) [7].

 

Таблица 1 - Запасы воды на земном шаре

Виды природных вод	Площадь		Объем, тыс. км3	Доля в мировых запасах, %		Средний период условного возобновления запасов воды
	млн. км2	% площади суши		от общих запасов воды	от запасов пресных вод
Вода на поверхности литосферы
Мировой океан	361	-	1 338 000	96,4	-	2650 лет
Ледники и постоянный снежный покров	16,25	10,9	25 780	1,86	70,2	9700 лет
Озера	2,1	1,4	176	0,013	-	17 лет
в том числе пресные	1,2	0,8	91	0,007	0,25	-
Водохранилища	0,4	0,3	6	0,0004	0,016	52 дня
Вода в реках	-	-	2	0,0002	0,005	19 дней
Вода в болотах	2,7	1,8	11	0,0008	0,03	5 лет
Вода в верхней части литосферы
Подземные воды	-	-	23 400	1,68	-	1400 лет
в том числе пресные	-	-	10 530	0,76	28,7	-
Подземные льды зоны многолетнемерзлых  пород	2,1	14	300	0,022	0,82	10000 лет
Вода в атмосфере и организмах
Вода в атмосфере	-	-	13	0,001	0,04	8 дней
Вода в организмах	-	-	1	0,0001	0,003	Несколько часов
Общие запасы воды
Общие запасы воды	-	-	1 388 000	100	-	-
в том числе пресной	-	-	36 730	2,65	100	-