CC BY
32
Труды ИБВВ РАН, 2017, вып. 79(82)
Transactions of IBIW RAS, 2017, issue 79(82)
УДК 581.526.33(470.312)
ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БОЛОТ СРЕДНЕРУССКОЙ ВОЗВЫШЕННОСТИ
Е. М. Волкова1, Д. В. Зацаринная2
'Тульский государственный университет 300026 г. Тула, проспект Ленина, д. 92, e-mail: [email protected]
2Тульский областной краеведческий музей 300042 г. Тула, ул. Советская, д. 68, e-mail: [email protected]
Гидрологический режим разных типов болот Среднерусской возвышенности имеет существенные отличия по сезонной динамике уровня залегания болотных вод и минерализации. Показано, что для сообществ ассоциаций Betula pubescens-Phragmites australis и Filipéndula ulmaria, распространённых на пойменных болотах, характерно богатое водно-минеральное питание, сопровождающееся сезонной изменчивостью уровня грунтовых вод. На водоразделах болота формируются при разном режиме увлажнения. При стабильном обводнении депрессий формируются сплавинные болота, характеризующиеся наличием редких для региона мезо- и олиготрофных ценозов (ассоциации Betula pubescens-Menyanthes trifoliata-Sphagnum riparium и Rhynchospora alba-Sphagnum angustifolium+S. fallax), которые развиваются условиях бедного атмосферного питания в центральных частях сплавин. В условиях периодического увлажнения поверхностными водами на водоразделах формируются сообщества ассоциации Betula pubescens-Sphagnum centrale.
Ключевые слова: гидрологический режим, болотные воды, уровень вод, минерализация, типы болот, растительность.
ВВЕДЕНИЕ
Разнообразие растительности болот определяется режимом увлажнения и минерализацией питающих вод [Зацаринная, 2015 (2а18а-йппауа, 2015); Зеленкевич и др., 2016 (2еПапке-уюЬ е! а1., 2016) др.], что отражает ординацион-ный анализ растительных сообществ. Однако, полученные заключения нуждаются в эмпирическом подтверждении, что позволит детально
охарактеризовать роль гидролого-
гидрохимических факторов в формировании состава и структуры растительности болот.
Целью данного исследования является изучение сезонной и разногодичной динамики гидрологического и гидрохимического режимов разных типов болот Среднерусской возвышенности.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Исследования проводили в 2006-2010, 2012-2013, 2015-2016 гг. на пойменных и водораздельных болотах Тульской области. Для изучения гидрологического режима болот в типичных фитоценозах были установлены трубки длиной до 1.0 м и диаметром 5.0 см, перфорированные по всей длине [Вомперский и др., 1988 (Vomperskiy et al., 1988); Астафьев, 1990 (Astaf ev, 1990)]. Нижние отверстия трубок были закрыты деревянными пробками, сверху скважины были прикрыты крышками. Наблюдения за уровнем болотных вод и минерализацией проводились в вегетационные сезоны разных лет с периодичностью 2 раза в неделю. Измерения уровня болотных вод проводили при помощи рулетки, минерализации - pH-метр-кондуктометром Combo «Hanna».
Объектом изучения являлся режим водно-минерального питания ряда сообществ:
- асс. Betula pubescens-Phragmites australis (Большеберёзовское болото, пойма р. Не-прядва);
- асс. Filipendula ulmaria (болото Под-косьмово, пойма р. Непрядва);
- асс. Betula pubescens-Menyanthes trifo-liata-Sphagnum riparium (окрайка и центр спла-винного водораздельного болота Главное, близ п. Озёрный);
- асс. Rhynchospora alba-Sphagnum angustifolium+S. fallax (там же, где и предыдущая);
- асс. Betula pubescens-Sphagnum centrale (центральная часть водораздельного болота Ис-точек, характеризуется целостной (сплошной) залежью; музей-заповедник «Ясная Поляна»).
Все модельные болота различаются по положению в рельефе, характеру растительности и структуре торфяных отложений.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Изучение гидрологического режима и залегания болотных вод (рис. 1) выделено две свойств болотных вод позволило выявить су- группы сообществ:
щественные отличия между модельными фито- 1) с устойчивым (или стабильным) режи-
ценозами. Так, по сезонной амплитуде уровня мом увлажнения, характеризующимся мини-
мальной амплитудой уровня болотных вод (не более 20 см);
2) с сезонно-изменчивым (нестабильным) режимом увлажнения, сочетающим интенсивное обводнение в весенний, реже - осенний, период и снижение уровня болотных вод летом; амплитуда уровня достигает 70-80 см.
К первой группе относятся сообщества, сформированные на сплавинах карстово-суффозионных болот (рис. 1 С, Е). Стабильность увлажнения таких сообществ обусловлена тем, что сплавина мощностью от 1.0 до 2.53.0 м находится на поверхности воды, которой заполнена депрессия. При этом уровень воды в депрессии и, соответственно, положение сплавины в течение вегетационного сезона меняются, однако это не снижает обводнённость кор-необитаемого горизонта. Следует отметить, что в окраинных ценозах (асс. Ве1и1а риЬе8оеп8-МепуапШе8 trifЫiata-Sphagnum прагшш) амплитуда уровня болотных вод существенно ниже, а в центральной наиболее «зрелой» части сплавины (где мощность торфа максимальна) показатель достигает 15-20 см.
А - асс. Betula pubescens-Phragmites australis
C - асс. Betula pubescens-Menyanthes trifoliata-Sphagnum riparium
D - асс. Betula pubescens-Sphagnum centrale
B - асс. Filipendula ulmaria
E - асс. Rhynchospora alba-Sphagnum angustifo-lium+S. fallax
Рис. 1. Разногодичная и сезонная динамика уровня залегания болотных вод в модельных сообществах.
Fig. 1. The seasonal dynamics of water levels in model plant communities in different years.
Ко второй группе относятся сообщества, формирующиеся при переменном увлажнении, связанном с аллювиальным или делювиальным стоком (рис. 1A, B, D). Такой режим увлажнения характерен как для сообществ пойменных (асс. Betula pubescens-Phragmites australis и Filipendula ulmaria), так и для водораздельных (асс. Betula pubescens-Sphagnum centrale) болот.
Гидрохимические показатели модельных сообществ имеют существенные отличия по минерализации болотных вод (рис. 2).
А - асс. Betula pubescens-Phragmites australis
C - асс. Betula pubescens-Menyanthes trifoliata-Sphagnum riparium
-2009---2010
D - асс. Betula pubescens-Sphagnum centrale
E - асс. Rhynchospora alba-Sphagnum angustifo-lium+S. fallax
Рис. 2. Разногодичная и сезонная динамика минерализации болотных вод в модельных сообществах.
Fig. 2. The seasonal dynamics of mineralization of mire waters in model plant communities in different years.
Наиболее богатое водно-минеральное питание свойственно пойменным ценозам, минерализация питающих вод которых достаточно высока: 320-445 мг/л в асс. Filipendula ulmaria и 425-690 мг/л - асс. Betula pubescens-Phragmites australis. Это связано с использованием не только аллювиальных, но и делювиальных и грунтовых вод. В течение вегетационного сезона максимальные значения приходятся на июль-август (рис. 2 A, B).
На водораздельных болотах, развивающихся в условиях умеренного увлажнения (асс. Betula pubescens-Sphagnum centrale), минерализация ниже (130-210 мг/л), поскольку в питании таких болот преобладает делювиальный сток. Максимум минерализации приходится на сентябрь (рис. 2 D). Именно в этот период уровень болотных вод находится наиболее глубоко от поверхности, а летние температуры обеспечивают активное испарение воды, что приводит к увеличению содержания минеральных элементов в болотных водах.
Наиболее бедное питание свойственно водораздельным сплавинным болотам. Окрайки (асс. Betula pubescens-Menyanthes trifoliata-Sphagnum riparium) характеризуются более высокой минерализацией - от 50 до 130 мг/л (в весенний период) (рис. 2 C). Центральные части сплавин постепенно переходят на атмосферное питание, поскольку делювиальный сток и выклинивающиеся грунтовые воды недоступны корнеобитаемому горизонту. Минерализация болотных вод в сообществах асс. Rhynchospora alba-Sphagnum angustifolium+S. fallax составляет не более 32-50 мг/л (рис. 2 E). Как видно, на трансекте «окрайка - центр сплавины» происходит обеднение водно-минерального питания, что обеспечивает смену сообществ. Именно на
сплавинных болотах формируются редкие для трофные ценозы, что связано со спецификой
Среднерусской возвышенности мезо- и олиго- водно-минерального питания таких болот.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведённые исследования на болотах водами. Однако, режим увлажнения определяет
Тульской области экспериментально подтвер- «долговременность» существования таких со-
ждают первостепенное значение гидрологиче- обществ. При стабильном увлажнении на спла-
ских и гидрохимических факторов в дифферен- винных водораздельных болотах такие ценозы
циации растительности болот Среднерусской постепенно переходят на атмосферное питание,
возвышенности. Евтрофная растительность что способствует появлению мезо- и олиго-
формируется при богатом водно-минеральном трофных сообществ [Волкова, 2010, 2011 (Vol-
питании аллювиальными и делювиальными kova, 2010, 2011)].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Астафьев В.Н. Уровни болотных вод // Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Вып. 8. Гидрометеорологические наблюдения на болотах. Вып. 8. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. С. 91-102. Волкова Е.М. Заболачивание карстовых и карстово-суффозионнных депрессий на территории Тульской области
// Направления исследований в современном болотоведении России. СПб.-Тула, 2010. С. 146-163. Волкова Е.М. Редкие болота северо-востока Среднерусской возвышенности: растительность и генезис // Бот.
журн. 2011. Т. 96, № 12. С. 1575-1590. Вомперский С.Э., Сирин А.А., Глухов А.И., Осипов В.В. Формирование и режим стока при гидролесомелиорации. М.: Наука, 1988. 168 с.
Зацаринная Д.В. Экологические особенности и растительность карстовых болот зоны широколиственных лесов
(на примере Тульской области): Дис. ... канд. биол. наук. М., 2015. 173 с. Зеленкевич Н.А., Груммо Д.Г., Созинов О.В., Галанина О.В. Флора и растительность верховых болот Беларуси. Минск: СтройМедиаПроект, 2016. 243 с.
REFERENCES
Astaf'ev V.N. 1990. Urovni bolotnykh vod [Levels of mire water] // Nastavleniye gidrometeorologicheskim stantsiyam i postam. Vyp. 8. Gidrometeorologicheskiye nablyudeniya na bolotakh. Vyp. 8. Leningrad: Gidrometeoizdat. S. 91102. [In Russian]
Volkova E.M. 2010. Zabolachivaniye karstovykh i karstovo-suffozionnykh depressij na territorii Tul'skoy oblasti [The paludification of karst depressions in Tula Region] // Napravleniya issledovanij v sovremennom bolotovedenii Ros-sii. Sankt-Peterburg-Tula. S. 146-163. [In Russian] Volkova E.M. 2011. Redkiye bolota severo-vostoka Srednerusskoj vozvyshennosti: rastitel'nost' i genezis [The rare mires of the north-eastern Central Russian Upland: vegetation and genesis] // Botanicheskij zhurnal. Vol. 96, № 12. S. 1575-1590. [In Russian]
Vomperskiy S.E., Sirin A.A., Glukhov A.I., Osipov V.V. 1988. Formirovaniye i rezhim stoka pri gidrolesomelioratsii
[Formation and flow regime in hydro-forestry]. Moskva: Nauka. 168 s. [In Russian] Zatsarinnaya D.V. 2015. Ekologicheskiye osobennosti i rastitel'nost' karstovykh bolot zony shirokolistvennykh lesov (na primere Tul'skoy oblasti) [Ecological features and vegetation of karst mires of the zone of deciduous forests (on the example of the Tula Region)]. Dissertatsiya na soiskanie uchenoj stepeni kandidata biol. nauk. Moskva. 173 s. [In Russian]
Zeliankevich N.A., Grummo D.G., Sozinov O.V., Galanina O.V. 2016. Flora i rastitel'nost' verkhovykh bolot Belarusi [Flora and vegetation of the raised bogs in Belarus]. Minsk: StrojMediaProekt. 243 s. [In Russian]
HYDROLOGICAL FEATURES OF MIRES ON THE MIDDLE-RUSSIAN UPLAND
E. M. Volkova1, D. V. Zatsarinnaya2
'Tula State University Tula, 300026, Russia, e-mail: [email protected] 2Tula local museum Tula, 300042, Russia, e-mail: [email protected]
The hydrological regimes of different-type mires situated on the Middle-Russian Upland differ significantly in the seasonal dynamics of the water level and mineralization. We have demonstrated that the Betula pubes-cens-Phragmites australis association and the Filipendula ulmaria association both distributed in floodplain mires, which are characterized by the river water supply with high contents of minerals accompanied by a seasonal variability in the water level. The watershed mires are formed under different moisture regimes. The depressions with stable flooding are characterized by the mires with swing moor with rare for the region meso-trophic and oligotrophic plant communities (Betula pubescens-Menyanthes trifoliata-Sphagnum riparium and Rhynchospora alba-Sphagnum angustifolium+S. fallax associations). These communities are typical of the central part of swing moor and develop under poor supply of atmospheric water. The Betula pubescens-Sphagnum centrale association is formed at the watersheds under periodic humidification by surface waters.
Keywords: hydrological regime, mire waters, water level, mineralization, mire types, vegetation
