Реферат: Происхождение болот
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.
Заболачивание суши
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.
Превращение леса в болото – сложный процесс, в основе которого - нарушение взаимодействиями между компонентами лесных биогеоценозов.
В процессе заболачивания страдают сообщества почвенных микроорганизмов, подавляется жизнедеятельность аэробных бактерий (существование которых возможно лишь в присутствии кислорода) и почвенных беспозвоночных. Органические остатки и содержащиеся в них химические элементы перестают быть доступными для растений, и они не разлагаются
В обводнённой, лишенной кислорода среде угнетена дыхательная и сосущая функция корней растений, не приспособленных к таким условиям. Значительная часть мелких корней гибнет, и вследствие этого падает продуктивность фотосинтеза. Нарушается обмен веществ и энергии внутри почвы, между почвой и фотосинтезом, между ними и атмосферой. Это приводит к смене фотосинтезов: лесной или луговой заменяется болотным.
В последующем развитии болотного фотосинтеза главная роль принадлежит водному питанию, его качеству и количеству. Степень обводнённости регулирует интенсивность болотообразовательного процесса и преобладание тех или иных видов в растительном покрове.
Взаимоотношение леса и болот
Существуют два основных типа заболачивания суши, зависящих от жесткости или мягкости воды, Жестководное заболачивание наблюдается в понижениях рельефа с близким к поверхности водоупорным горизонтом. Выклинивающиеся минерализованные почвенно-грунтовые воды создают постоянные переувлажнение, а это способствует росту растений низинных болот и отложению торфа. Возникает низинное болото с характерным для него древостоем.
В северной и средней подзонах таёжной зоны и в лесотундре широко распространено мягководное заболачивание. Избыток влаги здесь создаётся потому, что количество атмосферных осадков превышает испарение. В таких условиях образуются переходные или верховые болота
В природе обычны сочетания обоих типов заболачивания. Начинается заболачивание с жестководного типа и по мере роста болота вверх и выхода его деятельного слоя из сферы влияния грунтовых вод развивается дальше по типу мягководного заболачивания. В каждом типе заболачивания процесс может быть обратимым или не обратимым.
Необратимое заболачивание началось в ранние периоды голоцена в многочисленных понижениях рельефа и озёрках, оставшихся после отступления ледника. По мере заполнения их торфом болота расползались в стороны, погребая под торфом погибающие леса. В областях с влажным и прохладным климатом этот процесс продолжается и по сей день. Масштабы его сократились в Западной и Восточной Европе, ног и в Западной Сибири большие болота зачастую агрессивных, хотя и не так сильно, как прежде. Сокращение заболачивания происходит тогда, когда имеет место положительные неотектонические движения земной коры (поднятие рельефа) и процесса глубинной эрозии.
Существует также целый ряд причин, способствующих необратимому заболачиванию и стимулирующих этот процесс. К ним относятся отрицательные неотектонические движения земной коры (опускание рельефа), образование карстовых воронок, естественный подпор стока поверхностных и почвенно-грунтовых вод, захват старыми торфяниками новых территорий. Но в современную эпоху масштаб болото образования заметно уменьшился, многие болотные массивы зарастают лесом, в таёжной зоне этот процесс часто бывает обратимым.
Динамику взаимоотношений леса и болота в процессе необратимого заболачивания можно представить следующим образом: в начальной стадии, когда под влиянием переувлажнения ухудшается аэрация почвы, древесная растительность в лесу замедляет свой рост, деревья становятся корявыми часто суховершинят, а более старые – отмирают. Лесные растения нижних ярусов – кустарники и травы – постепенно вытесняются болотными.
Процесс заболачивания не сразу приводит лес к гибели. Постепенное увеличение мощности торфяного слоя и возрастание обводнённости ведёт к смене леса, открытым болотам, на котором древесная растительность представлена отдельными угнетёнными деревьями или небольшими их группами на микроповышениях. Взаимовлияние леса и болота – сложный природный процесс, в котором уже многое прояснилось, но не мало ещё предстоит исследовать и открыть.
Охрана болот