Интрозональная растительность умеренного пояса: болота

Ульяновский государственный педагогический университет имени И.Н.Ульянова

РЕФЕРАТ НА ТЕМУ :

интрозональныя растительность умеренного пояса: болота

                                                                                                                   Выполнила:

                                                                                            студентка ЕГФ

                                                                                            гр.Б/Х 04-2-4

                                                                                            Крайнова Т.Г.

                                                                                            Проверила:

                                                                                            Масленикова Л.А.

Ульяновск 2008

Болото - участок земной поверхности, постоянно или большую часть года насыщенный водой и покрытый специфической болотной растительностью.

Соответствующая экосистема характеризуется накоплением в верхних горизонтах субстрата мертвых неразложившихся растительных остатков, во временем превращающихся в торф. Болота возникают при зарастании озер, в результате переувлажнения почвы, при неглубоком залегании грунтовых вод и т.д.

Различают верховые, низинные и переходные болота. По преобладающей растительности различают лесные, кустарничковые, травяные, моховые болота; по микрорельефу различают бугристые, плоские и выпуклые болота.

Болотные почвы - почвы, формирующиеся в условиях длительного или постоянного избыточного увлажнения (заболачивания) под влаголюбивой болотной растительностью. Обычно болотные почвы формируются в лесной зоне умеренных поясов. После осушения на болотных почвах выращивают сельскохозяйственные культуры, добывают торф. Болотные почвы распространены в РФ, Белоруссии, Украине, Канаде, США, Бразилии, Аргентине, Индонезии и др. Болотные почвы подразделяются на торфяные и торфяно-глеевые

Болотные воды - воды, содержащиеся в болотах. Болотные воды обогащены природными органическими веществами.

Болотный массив - часть земной поверхности, занятая болотом, границы которой представляют замкнутый контур и проведены по линии нулевой глубины торфяной залежи.

Болотный микроландшафт - часть болотного массива, однородная по характеру растительного покрова, микрорельефу поверхности и водно-физическим свойствам деятельного горизонта и представленная одной растительной ассоциацией, группой близких по флористическому составу и структуре растительных ассоциаций или комплексом различных растительных ассоциаций, закономерно чередующихся в пространстве. Болота по своим гидрологическим свойствам отличаются и от водоемов, и от суходолов, однако резкой границы между болотом и суходолом, а также между болотом и озером провести нельзя, как нельзя провести резкой границы между человеком среднего возраста и стариком – переход осуществляется постепенно. Гидрологически болото характеризуется двояко: это или озеро, но со связанной водой, или суша, но содержащая более 90% воды и менее 10% сухого вещества. Эта двойственная природа болот вызывает интерес к ним специалистов многих научных дисциплин (болотоведов, геоботаников, почвоведов, геологов, гидрологов, гидрогеологов, географов, экологов, мелиораторов и др.). Этим же в основном и объясняется большое количество определений понятия «болото». Наиболее емкое из них и отражающее суть болотообразовательного процесса, следующее: «...болото есть растущий торфяник».

Его характеристики:

 1) обильное застойное или слабопроточное увлажнение верхних горизонтов почвогрунтов;

2) специфическая болотная растительность с господством видов, приспособленных к условиям обильного увлажнения и недостатка кислорода в почвенном субстрате;

3) процесс накопления торфа и толщина отложившегося торфа такова, что живые корни основной массы растений не достигают подстилающего минерального грунта» Болото рассматривается как своеобразный живой организм, который, пока происходит процесс торфонакопления, растет и развивается, увеличиваясь в размерах. Прекращается процесс торфонакопления, и болото «умирает», превращается в торфяник (месторождение торфа). Процессы водообмена и физические закономерности движения воды на болотах изучает гидрология болот. Исследуются сток и испарения с болот, водный баланс болотных массивов, их водно-тепловой режим. По характеру растительности, местоположению и режиму питания различают болота низинные (эвтрофные), верховые (олиготрофные) и переходные (мезотрофные).

Низинные болота обычно располагаются по долинам рек, берегам озер; к ним близко подходят грунтовые воды, богатые минеральными солями; растительность на них, как правило, богатая (разные виды осок, рогоз широколистный, тростник обыкновенный, белокрыльник болотный, зеленые мхи, ольха серая и другие виды).

Верховые болота на территории нашей страны по площади и запасам торфа преобладают над всеми другими типами болот (40% всех торфяных болот мира). На верховых болотах растительность отделена от почвы уже накопившимся слоем торфа; скудное минеральное питание она получает только с атмосферными осадками, причем осадки преобладают над испарением; вода удерживается и накапливается сфагновыми мхами; грунтовые воды располагаются близко к поверхности. Мощность торфяного слоя на верховом болоте может достигать 3–4 м и даже больше. Обычно по мере накопления торфа низинное болото постепенно превращается в верховое. При этом торфяная залежь растет медленно – в среднем на 1 мм в год.  Целый ряд промежуточных болотных форм, встречающихся в природе, получил общее название переходных болот.

Торфяная залежь болот разделяется на верхний (деятельный) и нижний (инертный) горизонты, различающиеся по водно-физическим свойствам. Высокая водопроводимость деятельного слоя обуславливает его особую роль во всех гидрологических процессах. Доля стока с верховых болот через деятельный горизонт составляет до 99% от общего стока. Именно в этом горизонте наиболее активно протекают процессы влаго- и теплообмена с окружающей средой, и в первую очередь с атмосферой. Поэтому так важно изучение водно-физических свойств именно этого горизонта. Разработана классификация однородных по строению и генезису участков болот. Эти болотные микроландшафты однородны по характеру растительного покрова, микрорельефу поверхности, физическим свойствам верхних горизонтов торфяной залежи и водному режиму. По характеру растительного покрова, отражающему условия среды обитания растений, можно судить об их водно-минеральном питании, уровне воды относительно поверхности болота и проточности, о тепловом режиме, что одновременно является характеристикой гидрологического режима данного болотного микроландшафта. Водный и тепловой режимы болотных микроландшафтов хорошо коррелируют с метеорологическим режимом даже на прилегающих к ним суходолах. Поэтому по полученным на суходольных метеостанциях данным можно рассчитать уровень болотных вод, температуру торфяной залежи, теплопоток, промерзание, испарение и сток с болота.

В системе Гидрометеослужбы на болотных станциях и постах, расположенных в разных болотных зонах на естественных и осушенных массивах, ведутся стационарные наблюдения за:

– уровнями воды на внутриболотных озерах;

– стоком воды ручьев и рек, впадающих в болото и вытекающих из него;

– испарением с основных болотных микроландшафтов и внутриболотных озер;

            – температурным режимом торфяной залежи;

 – промерзанием и оттаиванием торфяной залежи в различных болотных микроландшафтах;

 – осадками и снежным покровом;

 – метеорологическим режимом болота и прилегающего к нему суходола;

 – составляющими радиационного, теплового и водного балансов болота;

 – химическим составом болотных вод;

 – изменением болотных микроландшафтов под влиянием естественных процессов и антропогенного воздействия;

 – колебанием поверхности болота.

На всех изучаемых массивах исследуются водно-физические свойства деятельного слоя торфяной залежи (коэффициенты фильтрации, водоотдачи и подъема уровня, капиллярные свойства, плотность сухого вещества). На осушенных для сельскохозяйственного использования болотах ведутся также агрометеорологические наблюдения и микроклиматические съемки. Результаты, полученные при исследованиях обширных заболоченных территорий на основе ландшафтно-гидрологического подхода, распространяются на аналогичные микроландшафты неисследованных болотных массивов, в первую очередь в слабо заселенных и труднодоступных регионах, таких как Западная Сибирь. Материалы исследований строения и режима заболоченных территорий послужили надежной основой для гидрологического обоснования проектов обустройства нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири.

Болота и болотные почвы.

     Болота и болотные почвы встречаются во всех природных зонах, в основном в бессточных понижениях при избыточном увлажнении, однако наиболее широко они распространены в таёжно-лесной и тундровой зонах. С точки зрения почвоведения и геоботаники под термином "болото" следует понимать участки с постоянным или длительным застойным увлажнением, влаголюбивой растительностью, торфяными, торфянистыми, торфяно-глеевыми и иловато-глеевыми почвами.

Типы болот.

 На территории России преобладают болота суходольного происхождения, возникшие главным образом в предшествующие климатические периоды. Заболачиванию подвергаются неглубокие плоские понижения водоразделов и первых-вторых террас, пойменные притеррасные понижения, участки с подпором стока, окраины существующих болот. Заболачивание происходит: при избытке атмосферных осадков на территориях, сложенных тяжелыми слабоводопроницаемыми породами; при подъёме пресных грунтовых вод на бескарбонатных, чаще легких породах, подстилаемых тяжелосуглинистыми или глинистыми моренными, покровными и озёрными отложениями; при подъёме жестких (минерализованных) грунтовых вод. На первых стадиях формируется оторфованная лесная подстилка, а в нижних горизонтах появляются признаки оглеения.

     Болотные почвы формируются под воздействием двух процессов: торфообразования и оглеения. Торфообразование - биохимический процесс накопления на поверхности полуразложившихся растительных остатков вследствие их замедленной гумификации и минерализации в анаэробных условиях. Избыточное увлажнение затормаживает разложение органического вещества и вовлечение зольных элементов и азота в новые циклы биологического круговорота веществ. Оглеение - сложный биохимический восстановительный процесс, протекающий в условиях затруднённого доступа кислорода при обязательном наличии органического вещества, участии анаэробных микроорганизмов или продуктов их деятельности.

     "Торф - осадочная горная порода растительного происхождения; наимение зрелый в химическом и геологическом отношении вид твердых горючих ископаемых. Обводненная волокнистая или пластичная темно-коричневая масса, состоящая из продуктов разложения растительных материалов с сохранившимися остатками растений. Образовался в результате отложения на дне болот остатков отмерших растений и более или менее глубокого разложения их под влиянием деятельности микроорганизмов в условиях повышенной влажности и затрудненного доступа воздуха. Содержит 85-95% влаги; в сухом веществе - не более 50% минеральных примесей; выход летучих веществ около 70% на горючую массу. Торф имеет сложный химический состав, который определяется условиями генезиса, химическим составом растений-торфообразователей и степенью разложения торфа. Элементарный состав торфа: углерод 50-60%, водород 5-6.5%, кислород 30-40%, азот 1-3%, сера 0.1-1.5% (иногда 2.5) на горячую массу. В компонентном составе органической массы содержание водорастворимых веществ 1-5%, бутимов 2-10%, легкогидролизуемых соединений 20-40%, целлюлозы 4-10%, гуминовых кислот 15-50%, лигнина 5-20%."

     Болота - особый тип пресноводных экосистем, для которого характерно избыточное увлажнение, наличие влаголюбивой растительности и процесс формирования торфа (не менее 30 см). Они в зависимости от способа питания и характера растительности подразделяются на: низинные (эфтрофные), верховые (олиготрофные) и переходные (мезотрофные). Низинные болота питаются грунтовыми или речными водами, сравнительно богаты питательными веществами, их растительный покров представлен мхами, болотным разнотравьем (осоки, камыш, рогоз, тростник) и древесными породами (черная ольха, ивы, береза). Основная масса этих болот встречается в засушливых областях, главным образом по долинам и в дельтах крупных рек.

     Верховые болота питаются главным образом атмосферными осадками, поэтому бедны минеральными солями, их растительность представлена в основном сфагновыми мхами. Они встречаются преимущество в тундровой и таежной зонах Евразии. Переходные болота занимают промежуточное положение по способу питания и характеру растительности между верховыми и низинными типами. Хотя болота занимают лишь 2-4% поверхности суши, их роль огромна в углеродном цикле биосферы. Особенно значительны площади болот и заболоченных земель (при слое торфа - менее 30 см) в России, которые составляют около 70 млн. га (12,6% территории страны), в том числе болота - 139 млн. га. Видно, что в азиатской части России расположено 84% всех оторфованных площадей, а в Западно-Сибирской низменности болота занимают 42%. Большинство оторфованных земель (73%) приурочено к области распространения вечной мерзлоты.

Торфяные болотные почвы.

 Эти почвы формируются на болотах. Их подразделяют на типы: болотные торфяные верховые и болотные торфяные низовые.

             Болотные торфяные верховые почвы встречаются на верховых болотах. Растения-индикаторы для этих почв: сфагновые мхи, из древесных - сильно угнетенная сосна или ель, карликовая береза, а из полукустарников - багульник, каландра, морошка, голубика, клюква, пушица.

            Выделяются два типа: болотные торфяно-глеевые верховые (мощность торфа менее 50 см) и болотные торфяные верховые почвы (мощность торфа более 50 см).

Значения и использование болот.

  В болотах мира содержится 115 тысяч километров кубических воды. Особо стоит отметить положительные значения болот в увлажнении воздуха, в обеспечении диких животных своеобразным местообитанием, в заготовке ягод (клюквы, голубики и т.д.).  Наиболее значительную роль играют болота на водоразделах, в истоках рек, в районах с песчано-супесчаными отложениями и почвами. Часть болота используют для добычи торфа и сапропеля на удобрение. Особо богат питательными элементами для растений сапропель. Болота являются важнейшими аккумуляторами и хранителями запасов связанной воды и органического вещества. Запасы торфа на территории бывшего СССР составляли 158 млрд. т (свыше 60% мировых): торф используется в качестве удобрения, в сельском хозяйстве как подстилка для скота (способность поглощать влагу и бактерицидные свойства), для производства грубых сортов бумаги, картона, в качестве топлива и т.д. Но в последние годы болота приобрели особую значимость с связи с проблемой парникового эффекта. В условиях роста концентрации СО2 в атмосфере более ценными считаются те биогеоценозы, которые способны больше взять и удержать в себе углерода. А этим свойством обладают именно болота, так, запас углерода только в верховых болотах России составляет 28,4 • 10 т углерода.  Ранее к болотам относились, как к бросовым землям, от которых нет никакой пользы. Но еще Ломоносов предсказал кардинальную смену подобной точки зрения в будущем: "Со временем люди узнают ту роль, которую отвела природа болотам в цепочке своих взаимосвязей, увидят все многообразие ценностей, которые она заключила в эти куски своего организма и научиться использовать болота с учетом важности каждого элемента".

             В настоящее время взгляды на существование болот резко изменились. Болота представляют собой самостоятельные экосистемы, влияющие на окружающий ландшафт. Происходящие здесь процессы настолько взаимосвязаны и взаимообусловлены, что осушение какого-либо участка болота вызывает изменения других его частей. Болота влияют на изменение уровней грунтовых вод. Вокруг болот создается свой микроклимат, без резких колебаний температуры, что очень важно для всего здесь живущего.

            Удивителен и интересен растительный мир болот: их поверхность покрыта разноцветным ковром сфагновых мхов, специфической особенностью которых является способность удерживать в себе большое количество воды (естественная влажность верхних слов торфа на болотах обычно равна 90-95%). На болоте происходит постепенное нарастание сфагнового покрова, в результате чего поверхность его приобретает слабовыпуклую форму, мощность торфа увеличивается, поднимается уровень грунтовых вод, и сфагновые мхи начинают заселять суходольные участки. Благодаря своим свойствам они заболачивают окружающий лес. Так, в бассейне реки Печора болота суходольного заболачивания составляют 85%. Но почему же не происходит заболачивания окружающих лесов? Оказывается, в силу различных причин - климатических или тектонических, процессы заболачивания лесов сменяются процессами разболачивания.

              Болота представляют большой научный интерес. На торфяниках бассейна Средней Печоры, приуроченных к подзонам крайне северной, северной и средней тайги, насчитывается 57 видов сосудистых растений, 57 видов листостебельных мхов, 8 видов печеночников и 8 видов лишайников. На болотах встречаются редкие и интересные виды растений: пуханос альпийский, очеретник белый, пушица рыжеватая, ятрышник пятнистый. Из мохообразных распространены сфагнумы папиллозный, скрученный, красноватый, каллиергон Ричардсона, скорпидиум скорпионовидный, туидиум елеобразный, гелодиум Бландова и др. На плоскобугристых болотах встречается очень редкий в европейской части азиатский вид лишайника - центрария Андреева. Особый интерес представляют насекомоядные растения: росянки и пузырчатки.

             На торфяниках растут растения, обладающие лекарственными свойствами: вахта, багульник, росянки, сфагновые мхи. Болотистые земли отличаются большими запасами хозяйственно-ценных растений: клюквы, морошки, брусники, голубики и черники. Например, урожайность клюквы, в зависимости от погодных условий, составляет 500-900 кг/га. Лекарственные и ценные пищевые свойства клюквы обусловлены тем, что в ее ягодах содержится много кислот и витаминов, а также 25 макро- и микроэлементов.

               Раскинувшиеся на большие площади болота дают прибежище птицам и животным. Они представляют места гнездования водоплавающих птиц, в том числе лебедя-кликуна.

              По своим гидрологическим свойствам болота отличаются от водоемов и от суходолов, однако, границы между болотом и суходолом, а также между болотом и озером провести нельзя. Гидрологически болото характеризуется двояко: это или озеро, но со связанной водой, или суша, но содержащая более 90% воды и менее 10% сухого вещества. Болото мы рассматриваем как своеобразный живой организм, который, пока происходит процесс торфонакопления, растет и развивается, увеличиваясь в размерах. Прекращается процесс торфонакопления, и болото «умирает», превращается в торфяник.  Процессы водообмена и физические закономерности движения воды на болотах изучает гидрология болот. Исследуются сток и испарения с болот, водный баланс болотных массивов, их водно-тепловой режим.   Торфяная залежь болот разделяется на верхний (деятельный) и нижний (инертный) горизонты, различающиеся по водно-физическим свойствам. Высокая водопроводимость деятельного слоя обуславливает его особую роль во всех гидрологических процессах. Доля стока с верховых болот через деятельный горизонт составляет 99% от общего стока. Именно в этом горизонте наиболее активно протекают процессы влаго- и теплообмена с окружающей средой, и в первую очередь атмосферой. Поэтому так важно изучение водно-физических свойств именно этого горизонта. Разработана классификация однородных по строению генезису участков болот. Эти болотные микроландшафты однородны по характеру растительного покрова, микрорельефу поверхности физическим свойствам верхних горизонтов торфяной залежи и водного режима.  По характеру растительного покрова, отражающему условия среды обитания растений, можно судить об их водно-минеральном питании, уровне воды относительно поверхности болота и прочности, тепловом режиме, что одновременно является характеристикой гидрологического режима данного болотного ландшафта. Болота надо сохранять, но неправильное поведение людей (оставление костров, курение в сухом лесу или умышленные поджоги) приводит к их возгоранию и уничтожению. Количество пожаров имеет периодичность и на данный момент увеличивается.  Предвестником пожаров на болотах являются лесные пожары, поэтому в первую очередь нужно проводить тушение лесных пожаров, чтобы предотвратить возгорание торфа.

            Лесные пожары вызываются различными причинами, основными из которых являются, несоблюдение населением мер пожарной безопасности в лесу. Лесные пожары возникают также от молний во время грозы. Отдельные небольшие очаги пожаров могут при соответствующих погодных условиях превратиться в массовые пожары и стать стихийным бедствием.

             Лесные пожары в зависимости от того, в каких элементах леса распространяется огонь, подразделяются на низовые, подземные и верховые.  Подземные пожары - это такие пожары, при которых горит слой торфа, залегающий под лесными массивами. Торф сгорает или частично, до влажных слоев, в которых горение продолжаться не может, или полностью на всю глубину.

Тушение подземных пожаров.

 Подземные пожары возникают в основном на торфяниках. Причиной подземного пожара является, как правило, низовой пожар. Для борьбы с подземными пожарами применяют воду или раствор огнетушащих химикатов. Воду доставляют к очагам пожара с помощью пожарных и поливомоечных машин, мотопомп. Наибольший эффект в тушении подземных пожаров дает «мокрая» вода. Развившиеся очаги подземного пожара рекомендуется тушить «мокрой» водой из стволов - пик. Подземные пожары локализируют также путем создания вокруг них канав. Канавы прокладывают траншейными канавокопателями, многоковшовыми, роторными, цепными и одноковшовыми экскаваторами, а также с помощью взрывчатых веществ. Все деревья на полосе, прилегающие к канаве со стороны пожара, валят вершинами в сторону пожара. Внешний (по отношению к пожару) откос канавы засыпают минеральным грунтом или обрабатывают растворами химикатов со смачивателем; внутренний откос выжигают. Канавы по возможности наполняют водой.

 Таким образом, зная причины пожаров и меры по борьбе с ними, мы можем сохранить наши леса от этих опасных явлений в природе, кроме того, сохранив леса, мы сбережем находящиеся в них болота, которые за последние годы по проведенной оценке, имеют тенденцию увеличения по своему числу.

             Зачем России нужны болота? Болото - это кладовая торфа, - полезного ископаемого материала, используемого и в промышленности, и в сельском хозяйстве; это уникальное место произрастания ягодных растений и кустарничков (морошка, клюква, голубика и др.), полезных человеку для здоровья; с давних времен болота - ценные угодья, используемые для охоты, как в целях пропитания, так и удовольствий, развлечений, то есть в этом смысле они играют и эстетическую роль в жизни народа. Верховые болота очищают атмосферные воды от примесей, в чем заключается их главное водоохранное значение; они необходимы в качестве местообитания множеству разнообразных птиц и зверей, и для них мы должны сохранить болота.