Геологическое значение болот

    Следующий этап ознаменовался массовым распространением болот, которое еще более растянулось  во времени. Менялась и окружающая их растительность. Массовое образование крупнобугристых болот началось в середине и в конце так называемого атлантического периода (7000-4500 лет тому назад). Озерково-грядово-мочажинный тип болот повсеместно стал формироваться еще раньше – в конце бореального (8000-7500) и в начале атлантического периода. В южной тайге массовое заболачивание шло в бореальном периоде.

    Нижние  слои торфяных залежей, мощность которых  достигает 6 м и более, начинали отлагаться не позднее чем 8 тыс. лет назад. Соответственно при меньшей толщине горизонтов их низы датируются атлантическим, суббореальным и наконец, ( когда залежь только двухметровая) субатлантическим периодами. Практически в течение всего голоцена существовали условия, благоприятные для появления и развития болот. В результате они захватывают огромные пространства на Западно-Сибирской равнине. Теперь более детально рассмотрим, какими же были природные условия, обеспечившие повсеместное заболачивание. Очевидно, вначале возникал комплекс каких-то причин, способствующих возникновению процесса, а дальше, как только болото достигало определенного критического размера, происходил качественный скачок. Развитие болотного массива приобретает относительную независимость, и он сам оказывает влияние на окружающий ландшафт. Характерный для равнины замедленный поверхностный сток, близкое залегание грунтовых вод, даже выход их на поверхность – вот основные причины, которые привели на первой стадии к появлению ранних очагов заболачивания в пониженных частях рельефа. Постепенно торф заполнял ложбины, а затем начиналось заболачивание прилегающих участков. Небольшие сначала изолированные болота сливались в сплошные массивы, а слои торфа увеличивались в толщу. Так продолжалось тысячелетиями. Формируются столь мощные и обширные болотные массивы, что бывшие за последние тысячелетия колебания климата уже не отказывают существенного влияния на их центральную часть. Болотная растительность в центре крупных болот остается неизменной в течение тысячелетий. Сохраняются не только ботанический состав торфа, но и степень разложения, влажность, зольность и иные признаки.

    Несомненна  тесная связь между современным  растительным покровом болот и ботаническим составом отмирающих остатков, составляющих верхний слой торфяной залежи. Но при накоплении торфа надежно сохраняется только часть произраставших видов: преимущественно те, которые преобладают в экологических условиях данного болота.

    Необходимо  отметить, сто до недавнего времени  существовало мнение об отсутствии в  послеледниковую или, как принято  говорить, новейшую геологическую эпоху сколько-нибудь значительных тектонических нарушений и даже плавных поднятий или опусканий отдельных участков. Особенно это касалось равнинных (платформенных – на языке геологов) областей. Они считались в тектоническом отношении уснувшими навсегда. Если же и возникали какие-то вертикальные колебания, то масштаб их казался столь незначительным, что он не заслуживал внимания исследователей. В настоящее время уже не вызывает сомнений повсеместность даже современных колебаний земной коры. Они тесно связаны с процессами образования рельефа, почв, на них четко реагирует растительный покров. Скорость современных тектонических движений для разных районов может существенно отличаться. Современные колебания земной коры, свойственны всем, даже далеко не сейсмическим областям. При медленном, но постоянном поднятии происходит постепенное естественное осушение местности, так же как при опускании увеличивается заболачивание. В обоих случаях изменяется режим стока с поверхности уже существующих болот, что непременно отражается на видовом составе болотной растительности. Имеются сведения, что новейшие тектонические процессы иногда касаются лишь небольшой части обширных болот. Если поднялся только отдельный, например, центральный, участок болота, то с него усиливается ток воды, он осушается, но зато остальные краевые части болота получают дополнительную влагу, так сказать, уже через край. Болото  начинает интенсивно расширяться, заболачивая прилегающие леса. Иными словами, не только опускание, но и поднятие земной коры может способствовать заболачиванию. Очень благоприятен для возникновения и распространения болот равнинный рельеф. При малом уклоне влага из поверхностных слоев почвы стекает чрезвычайно медленно, часто просто застаивается, в результате переувлажненными оказывается большие площади.

    Для развития заболачивания немалое  значение имеет речная сеть. Изобилие рек, быстрое течение, сравнительно прямые русла способствует хорошему стоку с прилегающих территорий, что резко уменьшает возможность  переувлажнения и появления болот.

    В северных районах нашей страны переувлажнены очень большие пространства. Вечная мерзлота подступает близко к поверхности, и вода не в состоянии проникать в глубь почвенного горизонта. Суровый климат, переувлажненные почвы на всю глубину летнего протаивания, крайняя бедность ее питательными веществами -  в таких условиях могут обитать лишь самые неприхотливые болотные растения.

    Насколько быстро болота переходит от низинного  к верховному – это во многом зависит и от подстилающих их грунтов. Известняки обогащают грунтовые воды минеральными солями, и растительность постоянно ими обеспечивается: болото долго продолжает оставаться низинным. Другое дело – пески, а тем более граниты или гнейсы. Необходимых растениям растворимых минеральных соединений они содержат ничтожно мало, и болото становиться верховным.[2,c. 12-13,20-25,28-29,62-63,66-67;5,c.28-29] 
 
 
 

    5.Немного  о торфе. 

    Единственное  место на Земле, где происходит накопление торфа, - это болота. Рост торфяных залежей зависит от соотношения двух диаметрально противоположных процессов: образования органического вещества в процессе фотосинтеза и его распада. Чем быстрее увеличивается масса болотных растений, тем больше возможностей для сохранения их отмирающих частей.

    Образование торфа - современный этап зарождения угля. Процессы консервации органического вещества в болотах каменноугольного, мелового или третичного периодов были различны. Различались они и по составу растительного покрова, животному населению и по микроорганизмам – разрушителям отмерших растений. Геолог Ю.А. Жемчужников обосновал идею неповторимости осадков и фаций в истории Земли. Однако, несомненно, существуют общие закономерности образования органических отложений, приложимые как к прошлым геологическим эпохам, так и к настоящему времени. Анализируя различные эпохи угленакопления, можно прийти к выводу, что для образования горючих ископаемых решающим является соотношение автотрофов (т.е. растений – битумо-, сланце- или углеобразователей) и и гетеротрофов (разрушителей, питающихся автотрофами).

    Например, для докембрия  было характерно накопление органических отложений из нежных, с тонкими непрочными оболочками сине-зеленых и бурых водорослей, давших в последствии битумы.

    Гетеротрофы – организмы, которые могут существовать, лишь питаясь готовым органическим веществом растительного или животного происхождения. Появление возможности использования солнечной энергии для превращения простых органических веществ в сложнейшие органические соединения, повлекло появление организмов – автотрофов. Самопитатели – в буквальном смысле слова.

    В каменноугольном периоде накопление остатков автотрофных организмов растений в значительной степени превышало  процесс уничтожения их гетеротрофами  – животными, грибами, микробами. За сотни миллионылетий слои торфа превратились в горизонты каменного угля. Такие же условия накопления органического вещества, в первую очередь растительного происхождения, возникали на болотах юрского, мелового и даже третичного времени. Подтверждение тому – месторождения различных горючих ископаемых. На болотах антропогена господствующими растениями–торфообразователями стали-мхи, сфагновые и зеленые, различные осоки.

    В наше время наиболее оптимальная  среда для накопления торфа существует в умеренном, достаточно влажном  климате. Болота здесь достигают наибольшего развития и распространения. В целом климатические границы для торфяников уже, чем для болот. В тундре болот тоже не мало, но торфообразование идет очень медленно: слишком низкие температуры и незначительный прирост органического вещества. По имеющимся данным, 99% торфа от общих его запасов все-таки приходится на страны умеренного и субарктического поясов. Не так давно торфяные ресурсы казались практически не исчерпаемыми. Но разработки месторождений этого вида горючих ископаемых в последние годы стали весьма интенсивными и уже укоренившуюся точку зрения пришлось поменять. Торф как топливо использовался еще древними римлянами.

    Что такое торф? Прежде его считали  земляным маслом, гонной смолой, горючей  землей или серой. Растительным остатком, т.е. именно тому, из чего в сущности состоит торф, большого значения не придавали. Ученые средневековья полагали, что залежи торфа возникли из растворенных и раздробленных водами всемирного потопа органических веществ, которые затем вновь осели на землю. Лишь в конце XVIII в. Появилось представление о торфе как о горючей растительной болотной земле, коричневого или черного цвета, связанной волокнами или корешками разложившихся растений и минеральными частицами. Генетически правильно определил природу торфа М.В. Ломоносов, отметив, что  он возникает из болотных растений. «Торф-это горючее полезное ископаемое, образовавшееся в процессе отмирания и не полного распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения и затрудненного доступа воздуха» - так объясняется слово «торф»  в Большой советской энциклопедии.[2,c.46-49,58-59,63,66;7,c.2-9]

    Как возникает торфяная залежь? Отмирающие и частично разрушенные процессами гниения части растения медленно погружаются в болотную топь. В глубине топи процесс разрушения резко замедляется из-за недостатка или даже полного отсутствия кислорода. Микроорганизмы, живущие в бескислородной среде, - так называемые анаэробные – разлагают растительные остатки значительно слабее, чем аэробные, живущие в обычном воздухе. Накоплению массы торфа способствует еще один фактор. Покровные ткани многих болотных растений с возрастом одревесневают, пробковеют или покрываются восковым налетом, то есть становится более устойчивым к разрушению.

    Растения-торфообразотели  могут и активно защищаться от агрессии микроорганизмов. Особенно хорошо выполняют эту задачу такие, например, как сфагновый мох, создающие основную массу торфяной залежи. Они содержат антисептики, препятствующие проникновению микробов при жизни, а так же консервируют остатки растение после их отмирания. В низинных болотах разложения остатков обычно интенсивнее. Слои торфа образуются на небольшой глубине и доступны воздействию кислорода. Каждый сезон нарастает растительная масса, затем происходит отмирание, не полное разложение и накопление ее остатков. Новые слои давят не предыдущие, заставляя их опускаться все глубже. Залежь уплотняется,  постепенно увеличиваясь в толщине.

    Предложено  делить процесс торфообразования на две фазы – биохимическую и  диагенетическую. Само название «биохимическая фаза» свидетельствует об участии в преобразовании отмерших растений каких-либо живых существ. При действии анаэробных микроорганизмов торф постепенно становится более однородным, состоящим из измельченных частиц. На этом заканчивается биохимическая фаза. Сущность диагенетической фазы в физическом уплотнении торфа под давлением вышележащих слоев, химических превращениях (полимеризации) гуминовых кислот и образовании неорганической части торфа. Так формируется плотная залежь с высокой степенью разложения первичного материала. Современные болота практически находятся еще на первой биохимической стадии торфообразования.

    Приподнятые участки болот, о которых уже  говорилось раньше, резко выделяются своим обликом среди топи: на них  растет лес. На таких выпуклых лесных островах, поднимающихся среди сильно обводненной топи, процесс торфонакопления практически прекращается, а верхний слой торфа под влиянием растительности и сопутствующих ей микроорганизмов подвергается сильному разложению. Так формируется пограничный горизонт. В дальнейшем в результате продолжающегося торфонакопления в окружающем сухой участок болоте уровень торфа постепенно повышается, и процессы заболачивания снова отвоевывают прежнюю территорию. Опять увеличивается влажность, древесная растительность гибнет и остатки ее покрываются молодым осоково-гипновым торфом. И только сохранившийся в залежи пограничный горизонт, наполненный обломками древесины, остаются свидетелем существования здесь лесного оазиса.

    Аэробное  разложение растительных остатков на болотах происходит главным образом в теплое время года, когда уровень почвенно-грунтовой воды понижается и атмосферный кислород свободно проникает в верхний горизонт торфяной почвы. Тогда формируются торфяные отложения средней и высокой степени разложения, образованные тровяно-моховые и древесно-тровяно-моховыми сообществами. При постоянной сильной обводненности откладываются рыхлые, слаборазложившиеся торфа из остатков влаголюбивых мхов и травянистых растений. Другой экологический фактор, от которого зависит интенсивность разложения, - богатство растительности, обычное при обеспечении верхнего слоя торфяной почвы питательными веществами. Травы низинных болот - крупные осоки, тростник, рогоз, вахта, сабельник и другие – прекрасная пища для наземных и почвенных беспозвоночных, грибов и бактерий. Процессом разложения способствует нейтральная или слабокислая реакция среды. Поэтому степень разложения торфяных залежей низинных болот значительно выше, чем верховых,  отличающихся бедностью минеральных солей, высокой кислотностью и как следствие этого, малой биологической активностью. Правильность сказанного подтверждается результатами изучения самых разнообразных болот.[3,c.19,197;8,c.81,126]