CC BY
211
Труды ИБВВ РАН, 2017, вып. 79(82)
Transactions of IBIW RAS, 2017, issue 79(82)
УДК 551.312.2
О РАЗДЕЛЕНИИ ПОНЯТИЙ «БОЛОТО», «БОЛОТО - ВОДНЫЙ ОБЪЕКТ» И «БОЛОТНЫЙ ВОДНЫЙ ОБЪЕКТ»
В. В. Панов
Тверской государственный технический университет 170023 г. Тверь, ул. Академическая, д. 12, e-mail: [email protected]
Болото - это участок поверхности Земли, свойства которого определяются закономерной аккумуляцией торфа. При использовании болот как водных объектов к основному определению прибавляются дополнительные признаки и явления - это природное образование с содержанием влаги не более 95% и содержанием свободной влаги не менее 88% и т.д. Основу закономерной аккумуляции торфа составляют процессы торфообразования и торфонакопления. Эти процессы находят отражение в изменении свойств торфа одного состава в зависимости от условий полного времени образования торфа. Например, степень разложения торфа устанавливается в условной зоне (mezotelm) на границе верхнего слоя (acrotelm) и нижнего (catotelm). Это зона многолетнего изменения уровня болотных вод, которая может быть разного размера, положения и времени существования. В соответствии с разнообразием условий образования торфа формируется механическая неоднородность торфяных отложений. Пространственное изменение плотности торфа является основой появления водных объектов болота.
Ключевые слова: болото, гидрология болот, свойства торфа, неднородность болот.
Использование болот, привело к появлению полуестественных или полностью трансформированных внешним воздействием торфяных болот, которые являются одновременно застройками, торфоразработками, лесами, водоёмами, объектами строительства, промысловыми угодьями и пр. Вместе с тем болота без леса необоснованно относятся к лесному ведомству, хорошо дренированные к водным объектам, полностью выработанные или выгоревшие к недрам и т. п.
С появлением новых видов использования болот - восстановление экосистем, растениеводство (болотная культура1), как водохозяйственных объектов (водорегулирование, водоснабжение и водоочистка), затопление в системе пожаробезопасности обострились противоречия в использовании болот, особенно в рамках Лесного и Водного кодексов РФ. Это связано с тем, что по-прежнему определение болота даётся общее для всех видов его изучения и использования. Поэтому целью настоящей работы является попытка разделить сущностное определение болота от его признаков или явлений, позволяющих относить болото к разным категориям исследования, учёта или использования. Определения болотам следует давать соответственно виду использования и делать на этом акцент.
1 В отличие от «культуры болот», подразумевающее использование торфяной почвы для выращивания традиционных культурных растений, понятие «болотные культуры» включает выращивание болотных растений для разных целей - от топлива и строительных материалов до кормов и лекарственного сырья.
Сущность - совокупность таких свойств объекта, без которых он неспособен существовать и которые определяют все остальные его свойства. Сущность сохраняется во всех его изменениях и отражена в явлениях или свойствах [Ивин, 2004 (Ivin, 2004)]. Для определения сущности болота рассмотрим его принципиальные русскоязычные определения, которые достаточно адаптированы с зарубежной терминологией.
По В.Н. Сукачёву болото - это «...Чрезвычайные оригинальные условия среды на болоте (наличие торфа) [здесь и далее разрядка автора - В.П.] приводят к созданию весьма своеобразной растительности, . не повторяющимися больше нигде взаимоотношениями между растениями и условиями среды» [Сукачёв, 1973 (Sukachev, 1973)]. Очевидно, что акцент сделан на болоте большого возраста. Аналогично в работах [Цинзерлинг, 1938 (Zinserling, 1938); Берг, 1947 (Berg, 1947)] болото считается ландшафтом с постоянным избыточным увлажнением и значительными массами торфа.
Н.Я. Кац [1941 (Kats, 1941)], а также [Флеров, 1914 (Flerov, 1914); Доктуровский, 1935 (Dokturovskiy, 1935); Нейштадт, 1957 (Neustadt, 1957)] в термин «болото» вкладывают широкое содержание, все категории болотных образований позволяют удобно районировать обширные территории с различными климатами; типы болот (заболоченные леса, тундры, зарастающие водоёмы и др.), так как, по его мнению, они являются начальные звеньями бо-лотообразовательного процесса - «. мы стремились дать читателю в самом названии болотной провинции представление о географической зоне . и ведущем типе болот». Поэтому в
целом болото - это временно или постоянно выделяемая часть растительного покрова природной зоны как индикатор предельных или фоновых условий постоянно или периодически переувлажненной среды.
И. Д. Богдановская-Гиенэф [1969 (Bogdanovskaia-Guihëneuf, 1969)] и Н.И. Пьяв-ченко [1985 (Pyavchenko, 1985)] определяли болото - как сложное природное единство, образованное сочетанием взаимосвязанных и взаимодействующих биогеоценозов. Это определение являлось теоретической основой для комплексного исследования болот, актуального в тот момент времени. Болото как саморазвивающаяся часть поверхностной оболочки Земли выделяется по условиям среды, составу и экологии растительности. Оно проходит фазы и стадии, отражающиеся в изменении влажности субстрата, характере торфообразования и особенностях торфяных отложений. Н.И. Пьявчен-ко в последующем пояснял, что это экологическая система, дробящаяся на взаимодействующие биогеоценозы, что выражается в обмене веществ и переносе энергии между компонентами биогеоценозов, соседними биогеоценозами и внешней средой. Возникающая и развивающаяся в условиях постоянного или периодического увлажнения, с заторможенным обменом веществ. При этом «... изобилие влаги ..., ведущее к накоплению мертвого органического вещества ...- это особый тип аккумулирующих систем биосферы - в этом специфичность болота» и торф - важнейший признак болота, а болота без торфа - это аномалия тор-фонакопления.
По сути, в такой концепции болотный биогеоценоз рассматривается как целое, продуцирующее торф, а их взаимодействие указывает на развитие болота. С указанными авторами в целом согласны Д. А. Герасимов [1932 (Gerasimov, 1932)], Е.А. Галкина [1966 (Galkina, 1966)], С.Н. Тюремнов [1940 (Tyuremnov, 1940], В.Д. Лопатин [1985 (Lopatin, 1985)], а именно с тем, что болото - это биогеоценоз (фациальная обстановка, болотная фация, микроландшафт, торфяно-болотный фитоценоз) или устойчивая система соответствия состава растительности и отложений из нее торфа.
Дополнительно Д.А. Герасимов [1932 (Gerasimov, 1932)] показал, что это система отдельных болот (условно - отдельных типов от верхового к низинному), связанная гидрогеологическими условиями склонов, то есть - это часть стока (поверхностного и подземного), связывающего развитие отдельных болот и их участков в единую систему водно-
минерального питания от водоразделов к поймам.
Развитие системного подхода позволило В.В. Мазингу определить болото, как сложную, развивающуюся, на высших стадиях развития саморегулирующуюся экосистему с положительным балансом органического вещества [Мазинг, 1994 (Mazing, 1994)]. Это определение подчеркивает коренное отличие болотных экосистем от других.
Наиболее обширное определение болота представил В.Д. Лопатин [1985 (Lopatin, 1985)] - «... это тип земной поверхности или природная экосистема, возникающая при ослаблении дренированности суходольных территорий или заторфовывания мелководных озёр, характеризующаяся на начальных стадиях обильным застойным, реже слабопроточным увлажнением, процессом торфообразования, появлением тор-фонакопления и гидрофильной (но не специфической) растительностью. На зрелых стадиях развития болото становится саморегулируемой экосистемой, а в заключительной стадии прекращается торфонакопление и образуются вторичные озерки.». По сути - это тип земной поверхности со специфическими стадиями развития без указания их причины.
Особое мнение высказал Л.Я. Смоляниц-кий [1981 (Smolyanitskiy, 1981)]: «.болото удерживает в механическом равновесии выпуклый погребённый водоём, размеры которого полностью зависят от количества и свойств органического вещества болота. Для этого требуется большое количество энергии, получаемой в процессе фотосинтеза растений. Равновесие и продуктивность болотной экосистемы определяется интенсивностью разложения органического вещества. Полная зависимость водного режима и связанных с ним экологических условий от органического вещества болота показывает, что на равновесие верховых болот влияет наличие торфа. Деятельный слой верхового болота не является торфогенным, так как способствует быстрому сбросу питательных веществ и тем самым стимулирует авто-олиготрофикацию системы. Этому же способствует выпуклая форма болота, ускоряющая сброс питательных веществ».
Отметим также мнение В.Р. Вильямса [1950 (Wiljams, 1950)] и В.К. Бахнова [1986 (Bakhnov, 1986)] о том, что болото - это почва, продолжающая свое развитие с момента обеднения предболотного почвенного профиля зольными элементами или снижением их доступности. При этом роль увлажнения при возникновении болота незначительна, так как вода торфа недоступна, а также снижается доступ-
ность элементов питания, связанная с эволюционными особенностями отдельных видов растении .
К.Е. Ивановым [1975 (Ivanov, 1975)] болото определяется как поверхность суши, на которой накопление торфяных отложений способствует снижениюеё эрозии и изменению стока. Появление болот на поверхности суши связано с накоплением органического материала - торфа, насыщенного водой в результате замедления стока. Торфонакопление он рассматривает аккумуляцию на поверхности суши значительных объемов воды, вызывающий изменение растительного покрова и физических свойств поверхности суши. Общее представление К.Е. Иванова о роли болот дает достаточно оснований для выявления главного звена их существования - это торф с содержанием влаги более 88-94%.
На Всесоюзной конференции по кадастру болот в 1934 г. в принятом определении: «Болото - это участок поверхности, покрытый слоем торфа не менее 30 см в неосушенном и 20 см в осушенном» [Тюремнов, 1940 (Tyurem-nov, 1940)], содержание выражено достаточно точно для целей промышленности, но некорректно отражена системность объекта. В 1966 г. на Всесоюзном совещании было «утверждено голосованием» новое определение болота: «Тип земной поверхности, постоянно или длительное время увлажненный, покрытый специфической растительностью и характеризующийся соответствующим почвообразовательным процессом; болото может быть с торфом и без торфа» [Боч, Мазинг, 1979 (Botch, Mazing, 1979)]. Это компромиссное многосложное определение, к сожалению, не сделало представление о болоте более сущностным, перечисляя его признаки и явления как равнозначные, что привело к углублению противоречий в экспертном сообществе.
Исходя из вышеприведённого, болото является объектом как: 1) ландшафт (геосистема, тип поверхности), 2) водный объект как тип ландшафта или отдельное звено процесса стока, 3) фациальная обстановка (осадок состоящий из воды (85-95%), органического вещества (5-15%) и нерастворённых минералов (1-5%), 4) почва, как компонент ландшафта, 5) экосистема без ведущей биоформы и с выраженным
2 Выдвигается гипотеза о соответствии типов болот и времени появления видов «болотных» растений в эволюции, то есть развитие болота завершается стадией «регрессивного» (примитивного) почвообразования.
самоподобием в структуре в отличие, например, от лесной и луговой экосистем.
Свойства и явления болота можно свести к группам процессов: 1) аккумуляция при положительном балансе вещества, 2) развитие болота в результате формирования торфяных отложений, структуры и саморегулирования стока, образования внутриболотных водных объектов, 3) заболачивание, как возможная причина устойчивости болота; компонентов: 1) торф (органическое вещество, влага и минералы), 2) вода (водоёмы, внутризалежные емкости и болотный сток по поверхности, жилам, ручьям и рекам), 3) растительность, индицирующая процессы развития болота; признаков: 1) устойчивость (инвариантность к внешним воздействиям) и 2) системность (механическая и экологическая целостность).
Подводя итог приведённым представлениям, сущность болота можно выразить так: болото - это геосистема или участок земной поверхности, свойства которого определяются закономерной аккумуляцией торфа. В этом определении отсутствуют привычные признаки и явления болота, но подчеркивается его сущность, благодаря которой болото может поста-дийно развиваться и обладать устойчивостью к внешним воздействиям.
Вопрос о растительности как первопричине появления болота не совсем корректен. Болото всегда характеризовалось уникальностью сочетания видов растений, имеющих самые разнообразные исходные экотопы. Именно благодаря наличию торфяных отложений с закономерными процессами торфообразования и торфонакопления эти виды приобрели сочетания, делающие болото самостоятельной экосистемой. Таким образом, первопричиной появления болота следует считать не растительность, а формирование условий для появления торфа. Растительность важнейший компонент системы образования торфа, но свойства торфа формируются не растительностью.
Под закономерной аккумуляцией понимаются торфообразование и торфонакопление с естественной пространственно-временной неравномерностью на всех масштабах - от микроформ до массива в целом, выраженную в симметрии и самоподобии (саморегулировании) в облике болотного массива. Основу гармонии в развитии болота составляет гидрогео-механическое уравновешивание его отдельных частей {подробнее [Панов, 2011 (Рапоу, 2011)]}.
Следует отметить, что «неравномерность», являющаяся сутью закономерной аккумуляции торфа, формируется (закладывается) в
некотором слое на границе верхнего слоя [активный, торфогенный, деятельный, акротелм (acrotelm)] и остальной части торфяных отложений [инертный, залежный, катотелм (cato-telm)]. Условно его можно определить, как ме-зотелм (mezotelm). Вертикальные и горизонтальные границы этого слоя могут меняться на всех масштабных уровнях на расстоянии от нескольких миллиметров до внешних границ болота.
Функциональное значение этого пограничного слоя выражается в том, что за период образования торфа - от нескольких лет до десятилетий, из одного итого же исходного органического вещества образуется торф с разными свойствами. Основным свойством торфа, указывающем на его генезис, является показатель степени разложения. Но, как показывают данные [Каталог., 1971 (Katalog., 1971)], степень разложения одного вида торфа может меняться в десятки раз. В среднем для большинства торфов эта разница составляет 33%. Например, у магелланикум-торфа - от 1% до 39%, максимальную разницу показывают шейхце-риевые торфа - 45-48%, минимальные изменения степени разложения у хвощевого торфа -5%. Хотя в последнем случае это может быть связано с небольшой распространенностью данного вида торфа и его незначительными объемами в залежи. Объяснение этого явления вполне укладывается в предположение о разных условиях торфообразования по времени и интенсивности в зависимости от климатических режимов на протяжении периода образования торфа. Важно дополнить, что модель ежегодного торфонакопления достаточно условная, об этом упоминал М.И. Нейштадт [1957 (Neushtadt, 1957)]. Это связано с тем, что уровень болотной воды понятие не менее условное и может меняться как в сторону повышения за ряд лет, так и в сторону понижения. Поэтому мнение о ежегодном приросте торфа также следует признать условным или модельным.
В некоторые годы торф может не накапливаться, если уровень воды понижается, что стимулирует продолжение процесса торфооб-разования. В другие годы торф может накапливаться от нескольких миллиметров до сантиметров, что естественно не противоречит принятым показателям ежегодного прироста, полученного делением мощности слоя на его возраст - от одного столетия до нескольких. Это позволяет предположить, что органическое вещество «переходит» в торф непостоянно и равномерно, а порционно, прежде всего, в соответствии с климатическими ритмами. Эта
порционность выражена в каждой «точке»3 ме-зотелма, а в соответствии с неоднородностью поверхности, верхнего слоя, залежного слоя и болота в целом соответственно меняется в пространстве, то есть один климатический ряд оказывает разное воздействие на каждую точку мезотелма в зависимости отеё реального пространственного положения.
Здесь следует вернуться к идее Д.А. Герасимова о том, что классифицированию должны подвергаться не виды торфа, а фациальные условия аккумуляции торфа или фитогенные фации, основу которых составляют параметры торфообразования и торфонакопления {подробнее [Герасимов, 2010 (Gerasimov, 2010)]}.
Таким образом, мезотелму свойственна главная функция в закономерной аккумуляции торфа (основу которого составляет вода на 8595%). Если в верхней части деятельного слоя происходит производство и накопление органического вещества, в залежном слое происходит его относительная консервация, то в мезо-телме закладываются величины основных свойств торфа. Поэтому в разных условиях за разные периоды времени формируются одинаковые виды торфа с разными свойствами, прежде всего - степенью разложения (рис. 1).
А - зона устойчивого формирования биомассы
В - зона неустойчивого формирования свойств торфа С - зона устойчивых свойств торфа
Рис. 1. Схема условного положения мезотелма (B). Fig. 1. Scheme of the spatial position of mezotelm (B).
Условно самый верхний слой (рис. 1 А) можно охарактеризовать как зону образования и первичной трансформации органического вещества. В зоне C (рис. 1) происходит консервация сформированных за 20-40 лет свойств торфа в виде условно тонкой ежегодной прослойки торфа с влагосодержанием более 90%. Слой, который предлагается выделить (В) (рис. 1), обладает признаками самостоятельности только в той мере, что он, отражая совокупность внешних воздействий, индицирует степень распада органического вещества и об-
3 Точка - это условный минимальный объём болота,
в котором может быть выделена целесообразная разность свойств. Этот термин более объективен, чем слой условно ежегодного откладываемого торфа, имеющий чаще всего многочисленные разрывы и раздвоения.
разования гумуса торфа. Он в равной степени может проявлять свойства обеих зон, но разделенных во времени. Одно и тоже (по составу исходной растительности) вещество может находиться в зоне В (рис. 1) разное количество времени и под внешним воздействием разной интенсивности, что соответствует изменчивости климатических ритмов во времени и пространстве. Можно характеризовать эту зону как зону бифуркации свойств торфа - «непредсказуемый выбор» формирования его свойств в соответствии с ритмами внешних условий. В результате каждый условный слой торфа имеет свою систему многолетнего воздействия - свой генетический «код». В практике суммирование свойств отдельных слоев ведёт к сглаживанию исходного разнообразия воздействия.
Таким образом, мезотелм - это область колебания многолетних4 уровней болотной воды за период в среднем не менее 25 лет. Например, за один подобный отрезок времени многолетний уровень может опускаться, а в другой отрезок - подниматься. Поэтому амплитуда колебания многолетнего уровня за условный период времени образования торфа может быть ниже или равняться нулю. Понятие о непрерывном ежегодном поднятии уровня болотных вод является достаточно гипотетичным, как и образование ежегодного слоя торфа.
Климатические ритмы являются фоном появления и развития свойств торфа, но важно отметить, что появившаяся неоднородность торфяных отложений, самим существованием оказывает влияние на распределение вещества и энергии в верхнем слое болота. В результате микро(нано-)рельеф также влияет на образование торфа, в большей степени как фактор саморегулирования в развитии торфяных отложений. Степень разложения - это важнейший генетический и технологический показатель, который коррелирует практически со всеми остальными свойствами торфа, торфяных отложений и торфяного болота в целом. Он отражается в структуре поверхности, влагосодержа-нии торфяных отложений, гидродинамике болота и т.д.
Таким образом, в практических целях представленное определение может меняться в соответствии с задачами, оставляя в основе сущность болота - закономерную аккумуляцию торфа. Например, для решения водохозяйст-
венных задач определение может быть следующим: болото как водный объект - это природное образование с содержанием влаги не более 95% и содержанием свободной влаги5 не менее 88%, свойства которого определяется закономерной аккумуляцией торфа. Поэтому болото как водный объект отражает особенности стока с поверхности суши, в целом препятствуя ему, а закономерная аккумуляция торфа является отличительной особенностью болота. Торф в естественном состоянии - это совокупность воды, органического вещества, минералов и газа с преобладанием влаги, которая удерживается его структурой, определяемой степенью разложения и микроструктуры в зависимости от исходного состава растительного сообщества, условий торфообразования и тор-фонакопления.
В результате для болота есть одно сущностное определение и множество частных определений, включающих сущностный признак и любой другой или их суммы. Поэтому болото для водохозяйственного использования может быть водным объектом, для лесоводства - лесом, для геологов - месторождением полезных ископаемых. Необязательно, что каждое болото будет входить во все указанные категории. Месторождение торфа должно обладать промышленными запасами, лес - определенным бонитетом, водный объект - возможностью использования его водных ресурсов. Отметим, что нарушенное осушением болото может менять свою хозяйственную категорию по искусственным причинам, что, по сути, подобно естественному воздействию, но ускоренному и более интенсивному. При этом, нарушенное болото способно со временем к регенерации нарушенных частей торфяных отложений или реабилитации своих естественных функций. В принципе хозяйственная категория или вид использования не влияют на сущность болота.
В некоторых случаях болото, как водный объект крайне не выражено. Например, это касается дренированных сильноуплотненных болот с высокобонитетным лесом со значением влажности торфяных отложений на его нижней естественной границе6. Поэтому возвращаясь к дискуссии о том является ли болото «сушей» или «водоёмом» [Пьявченко, 1985 (РуауеЬепко, 1985)], следует разделить эту задачу в виде отдельных вопросов: 1) все ли болота являются водными объектами, 2) полностью ли отдель-
Это средний уровень болотной воды за период образования одного конкретного «первичного» или минимально устанавливаемого слоя торфа. То есть, например, за 30 лет будет существовать не более 15 многолетних уровней болотных вод для каждого появившегося за этот период времени слоя торфа.
Свободная влага - это количество воды, механически связанное с органическим веществом торфа [Лиштван и др., 1989 (Lishtvan е1 а1., 1989)].
6 Влажность торфа 86-84%.
ное болото является водным объектом или делится на части - «суша» и «водоём», 3) озёра, озерки и прочие внутриболотные объекты - это отдельные экосистемы, образующие с болот-
7
ными участками парагенетические комплексы или это один комплекс8, как принято считать.
На первый вопрос ответ может быть представлен так - болото может являться водным объектом, но его текущее состояние (естественное или нарушенное) может не соответствовать задачам водохозяйственного использования. При изменении его состояния и приобретения или возвращения необходимого ресурса, категория болота как водного объекта восстанавливается. В данном случае, определяя болото как водный объект, мы используем не естественную, а хозяйственную категорию его определения. В природном отношении болото не обязательно является водным объектом, особенно если болото только формируется и не обладает достаточной степенью устойчивости.
По поводу остальных вопросов следует пояснить, что с одной стороны, внутриболот-ные объекты являются неотъемлемой частью гидрогеомеханической системы торфяного болота в целом, а с другой, они обладают признаками саморазвития - биологической или экоси-стемной самостоятельностью, характерной для типичных водных объектов. Самая сложная для определения грань между водоёмкостями с открытой водной поверхности и безеё образования, например, моховыми мочажинами.
Принципиальные отличия болота от озера или реки состоит в том, что в характерных водных объектах плотность среды соответствует 1000 кг/м3 и они ограничены только внешними условиями. Болото формирует среду с плотностью от 700 кг/м3 до 1200 кг/м3 и кроме вешних ограничений, способно формировать закономерную внутреннюю неоднородность по плотности среды, позволяющую ей аккумулировать воду и увеличивать свой объем или расти (рис. 2). В результате развития неоднородности торфяных отложений формируется запас воды, связанной с торфом и запас свободной воды, которая по разным причинам задерживается в болоте, но так или иначе частьеё является болотным стоком.
В целом торфяное болото, торфяная залежь или её фрагмент - это среда с чередованием зон уплотнения и разуплотнения, а также
Предполагается, что у них присутствует самостоятельное развитие или независимые признаки.
8 Грядово-мочажинный, грядово-озерковый и грядово-озёрный комплексы.
основа для дифференциации рельефа поверхности болота. При насыщении водой болотная поверхность сглаживается, а после периода засухи ярко дифференцируется. Известно, что при изменении уровня болотных вод амплитуда колебания поверхности и субстрата мочажин больше, чем у гряд по причине более низкой механической прочности [Арефьева, 1963 (Arefyeva, 1963); Метс, 1967 (Mets, 1967); Смирнов, 1993 (Smirnov, 1993)]. Этот фактор является основным в вопросе о разграничении болота и внутриболотных водоёмкостей. Между прочностью торфяных отложений и плотностью существуют тесные корреляции, которые принципиально зависят от строения и ботанического состава торфяных отложений. Фито-генные формы рельефа болотной растительностью только подчеркиваются, а основанием для них является первичная дифференциация плотности субстрата - результат закономерной аккумуляции торфа.
Плотность водного объекта должна соответствовать плотности воды или водной среды. Любой водный объект выделяется границами плотности, внешними по отношению к скоплению свободной (гравитационной) воды. Водные объекты в болоте аналогично накапливают воду, используя условия закономерной аккумуляции торфяных отложений. По мере увеличения внутриболотные водоёмкости стремятся к разрушению или эрозии своих границ - скачка плотности.
В озёрной котловине аккумуляция воды ведёт риску эрозии и саморазрушению, в болоте при проявлении процессов эрозии формируется или меняется плотность среды, что позволяет болоту сохранять свой рост как основу существования. Все изменения плотности отражаются в строении торфяной залежи, и влияют наеё дальнейшее развитие. Поэтому болотная эрозия определяется термином «регенерация» [Богдановская-Гиенэф, 1969 (Bogdanovskaia-Guihéneuf, 1969)] - восстановление закономерной аккумуляции торфяных отложений.
Водные объекты болот также определяются границами плотности торфяных отложений. Снижение или превышение плотности водной среды следует рассматривать как отличие водного объекта и неводного. В последнем случае это может быть «суша» в широком понимании или среда с плотностью выше единицы, а также среда или структура с содержанием газовой фазы, снижающейеё плотность ниже 1000 кг/м3.
Рис. 2. Распределение значений плотности торфа (р, кг/м ) в грядово-озерковом комплексе (по материалам [Лиштван и др., 1989 (Lishtvan et al., 1989)]).
Fig. 2. Distribution of peat density values (р, kg/m3) in the ridge-lake complex (based on materials [Лиштван и др., 1989 (Lishtvan et al., 1989)]).
Болото как водный объект - это бесконечное приближение к озеру, когда средняя плотность водной среды приближается к 1000 кг/м3. Индикаторами изменения плотности болота в целом являются взаимосвязанные показатели - влажность и степень разложения торфа. При постоянстве степени разложения торфа повышение влажности ведёт к увеличе-
нию плотности торфа, аналогично плотность повышается при постоянстве влажности и повышении степени разложения. Эти показатели в сумме указывают на саморегулирование процесса закономерной аккумуляции торфяных отложений (рис. 3) {подробнее [Панов, 2014 (Рапо^ 2014)]}.
Рис. 3. Модели связи относительной влажности торфа и степени разложения: I - магелланикум-залежь, II -комплексная верховая залежь; a и b - части графика; числа - последовательность проб торфа от поверхности к дну болота.
Fig. 3. Models of the relationship between the relative humidity of peat and the degree of decomposition: I - magellani-cum-deposit, II - complex bog-deposit; a and b are parts of the graph; numbers are the sequence of peat samples from the surface to the bottom to the mire.
С учётом существующей класификации видов торфяной залежи МТИ (Московского торфяного института) [Тюремнов, 1940 (Tyuremnov, 1940)] можно построить предварительные обобщенные графики распределения плотности в залежи (рис. 4) {подробнее [Панов, 2014 (Panov, 2014)]}. По вертикали выделяются три зоны (I, II, III). Целесообразность их выделения состоит в том, что первая зона по характеру изменения плотности общая для всех видов залежи. Вторая зона показывает резкую дифференциацию зале-
жей по плотности. Третья зона показывает завершение принципиальных изменений, и графики приобретают относительно устойчивую тенденцию дальнейшего развития торфяного тела.
Именно характер изменения плотности болотной среды и месторасположение болотного участка в болотном массиве определяют вид залежи [Тюремнов, 1940 (Tyuremnov, 1940); Богдановская-Гиенэф, 1969 (Bogdanovskaia-СиЛе^и!1', 1969)], а не наоборот.
Рис. 4. Принципиальные модели изменения плотности торфяной залежи по её видам. Fig. 4. Principal models of the change in the density of a peat deposit by its types.
По величине плотности можно предварительно в соответствии с имеющимися материалами выделить тоже три зоны - 1, 2, 3. Зона 2 показывает интервал плотности от 1000 до 1100 кг/м3, в котором находится большинство торфяных залежей. При среднем значении плотности около 1050 кг/м3. Предположительно эта величина является принципиальной, относительно которой и происходят все изменения или формируется спектр остальных моделей плотности залежи. Зона 1 показывает резкое снижение плотности залежи. В основном это залежи слаборазложившегося торфа с хорошо сохранившейся структурой. Зона 3 характеризуется отклонением плотности вправо. На рисунке условно эта зона пустая, но если графики плотности представить в виде колебаний, то многие виды залежей будут иметь там свои данные, а данные по шейхцериево-сфагновой залежи часто расположены за этой границей. Таким образом, изменение плотности торфяной залежи имеет одну из трёх выраженную тенденцию на завершающей стадии: отклонение влево от 1050 кг/м3, что ведёт к «облегчению» залежи с образованием «суши», отклонение вправо, что ведёт к «утяжелению» залежи и остается близкой к 1050 кг/м3. В результате в большинстве случаев торфяное тело формируется из нескольких видов торфяной залежи, часто имеющих симметричное или закономерное положение в форме торфяного тела.
Следует уточнить, что классификация видов торфяной залежи МТИ включает в себя
одновременно модели незаконченной и законченной эволюции. Модель незаконченной эволюции - это молодые по времени образования залежи. Модели с законченной эволюционной схемой характеризуются завершающейся ускоренным приростом олиготрофных слоев торфа и часто деградационными явлениями на поверхности. Кроме того, например, тектоника, «суровый» климат или гидрогеологические условия могут длительное время сохранять одинаковые условия торфонакопления и торфооб-разования, что сдерживает саморазвитие болот. Это модели условно законченной эволюции. Предлагаемая предварительная характеристика, распределения плотности торфа в залежи по глубине, должна учитывать характер эволюционной схемы конкретного болота, а в данном представлении больше отражает торфяные болота с завершенной эволюционной схемой. Это верховые виды торфяных залежей. Хотя для анализа торфяных тел в целом всех приведённых данных достаточно для предварительных рассуждений.
Если плотность торфяного болота независимо от типа в среднем 1050 кг/м3 (принимается, что совокупность видов залежей дает интервал 905^1100 кг/м3), то при нарастании слоев торфа низкой степени разложения неизбежно увеличивается влажность торфа, но не обязательно это может быть в одном и том же слое. Поэтому надо оценивать изменение залежи в целом. При нарушении этой связи в залежи должны происходить процессы разжижения
или расслоения, что приводит к повышению плотности залежи в целом. Степень разложения в залежи тоже меняется, но значительно медленнее в сравнении с изменением влажности. При образовании «тяжелых» слоёв торфа залежь может отреагировать снижением влажности или степени разложения торфа в результате образования комплексных растительных сообществ.
Формирование грядово-мочажинных и грядово-озерковых комплексов является наиболее ярким примеров поддержания «постоянного» значения плотности торфяной залежи. На «тяжелом» слое щейхцериевого торфа нередко зарождаются грядовые фитогенные формы рельефа, что постепенно ведёт к образованию грядового «облегченного» торфа. Напротив, на слое «легкого» торфа (с содержанием пушицы) зарождаются мочажины, постепенно по мере обводнения, становящиеся щейхцериевыми. Колебание содержания в залежи в вертикальном направлении содержания мочажинных или грядовых остатков может быть связано с климатом или с изменением
гидрогеологических условий, но в любом случае с изменением механического равновесия торфяной залежи. Равновесие, которое, по-видимому, достигается и поддерживается при плотности болотной среды около 1050 кг/м3.
Можно предположить, что отдаление значений плотности от 1050 кг/м3 ведёт к резкому изменению стратиграфии торфяной залежи. Например, к появлению слоев торфа с резко отличающейся плотностью в сравнении с предшествующим слоем. Это указывает на то, что в развитии залежи могут быть эволюционные и катастрофические периоды развития, в основе которых - нарушение механического равновесия торфяных отложений.
Таким образом, болото или его части можно представить, как «сушу», используя показатели плотности торфяной залежи. Устойчивые повышения микрорельефа, дренированные
участки болот и болота с хорошо развитым древостоем имеют диапазон плотности торфяных отложений от 700 до 900 кг/м3. При плотности торфяных отложений больше единицы (1000 кг/м3) - формируются мочажины и топи. В целом по мере роста болота наблюдается постоянная трансформация мочажин и топей к озеркам и озёрам. В мочажине, топи и озерке плотность отложений выше 1000 кг/м3 с тенденцией снижения средней плотности среды от мочажины к озерку. Объекты с плотностью водной среды около 1000 кг/м3 - это болотные озёра, реки и ручьи - водные объекты с открытой водной поверхностью. Таким образом, болото с точки зрения водохозяйственного использования в текущий момент может быть водным объектом полностью, частично и не быть им.
Болото по природной сущности не является в текущем состоянии обязательно водным объектом, но может иметь или приобретать водохозяйственное значение и переходить в категорию водного объекта. Внутриболотные водные образования имеют природную основу выделения, так как являются результатом развития болота, основу которого составляет закономерная аккумуляция торфяных отложений. Дифференциация в процессе развития торфяных отложений по плотности ведёт к разделению воды болота на «запас» и «сток». Запасаемые воды приурочены к зонам повышения плотности торфяных отложений и снижения их прочностных свойств. Интеграция водных объектов в более крупные - процесс естественный и различие между ними наблюдается только по степени приближения их средней плотности к плотности воды от мочажин до озёр. Таким образом, водным объектом болота можно считать часть торфяных отложений с тенденцией к накоплению воды, ёмкость которой ограничена устойчивыми границами плотности торфяных отложений. Устойчивость границ в торфяных отложениях выражена их сохранением в периоды образования торфа - то есть за период не менее 25 лет.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Арефьева А.И. Сезонные колебания поверхности сфагновых болот под влиянием гидрометеорологических факторов // Труды Гос. гидрол. ин-та. 1963. Вып. 105. Вопросы гидрологии болот. С. 80-108.
Бахнов В.К. Биогеохимические аспекты болотообразовательного процесса. Новосибирск: Наука, Сибирское отд-ние, 1986. 193 с.
Берг Л.С. Климат и жизнь. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Географгиз, 1947. 356 с.
Богдановская-Гиенэф И. Д. Закономерности формирования сфагновых болот верхового типа (на примере Поли-стово-Ловатского массива). Л.: Наука, 1969. 188 с.
Боч М.С., Мазинг В.В. Экосистемы болот СССР. Л.: Наука, Ленингр. отд-ние, 1979. 187 с. + 1 л. вкл.
Вильямс В.Р. Собрание сочинений в 12 т. Т. 5. Почвоведение. М.: Сельхозгиз, 1950. 624 с.
Галкина Е.А. Значение аэрофотосъёмки для установления болотных стратиграфических единиц // Доклады комиссии аэросъёмки и фотограмметрии. Вып. 2. Л.: Географическое общество СССР, 1966. С. 87-96.
Герасимов Д.А. О принципах классификации торфяных отложений // Труды Инсторфа. 2010. № 1(54). С. 6-13.
Герасимов Д. А. Торф, его происхождение, залегание и распространение. М.-Л.: ГОНТИ, 1932. 67 с. Доктуровский В.С. Торфяные болота (Происхождение, природа и особенности болот СССР). 2-е изд. доп. М.-
Л.: ГОНТИ, 1935. 224 с. Иванов К.Е. Водообмен в болотных ландшафтах. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 280 с. Ивин А. А. (ред.) Философия: Энциклопедический словарь. М.: Гардарики, 2004. 1072 с. Каталог образцов торфа коллекции треста «Геологоразведка». М., 1971. 162 с. Кац Н.Я. Болота и торфяники. Пособие для университетов. М.: Учпедгиз, 1941. 400 с.
Лиштван И.И., Базин Е.Т., Косов В.И. Физические процессы в торфяных залежах. Минск: Наука и техника, 1989. 284 с.
Лопатин В. Д. О новом определении болота // Вопросы экологии растений болот, болотных местообитаний и
торфяных залежей. Петрозаводск: Карельский филиал АН СССР, 1985. С. 41-48. Мазинг В.В. Структурная организация болот // Чтения памяти В.Н. Сукачёва: XI: Биогеоценотические особенности болот и их рациональное использование. М.: Наука, 1994. С. 38-60. Метс Л.Я. Колебание верхних слоёв сфагнового болота в зависимости от осадков // Природа болот и методы их
исследований. Л.: Наука, Ленингр. отд-ние, 1967. С. 213-217. Нейштадт М.И. История лесов и палеогеография СССР в голоцене. М.: Изд-во АН СССР, 1957. 404 с. + 8 л. вкл. Панов В.В. О роли гидростатики в развитии торфяного болота // Труды Инсторфа. 2011. № 3(56). С. 3-11. Панов В.В. Связь степени разложения с относительной влажностью и плотностью торфяных отложений // Труды Инсторфа. 2014. № 9(62). С. 11-15. Пьявченко Н.И. Торфяные болота, их природное и хозяйственное значение. М.: Наука, 1985. 152 с. Смирнов И.П. Отражение комплексности сообществ верховых болот на их стратиграфии и прочности торфяной залежи (на примере некоторых болот Ленинградской обл.) // Вопросы классификации болотной растительности. СПб.: Наука, 1993. С. 139-145. Смоляницкий Л.Я. Метаболическая организация выпуклых олиготрофных болот // Антропогенные изменения, охрана растительности болот и прилегающих территорий (материалы VI Всесоюз. совещ., 5-7 сентября 1979 г.). Минск: Наука и техника, 1981. С. 206-210. Сукачев В.Н. Болота, их образование, развитие и свойства // Избранные труды. Т. 2. Проблемы болотоведения,
палеоботаники и палеогеографии. Л.: Наука, 1973. С. 97-188. Тюремнов С.Н. Торфяные месторождения. М.-Л.: ГОСТОПТЕХИЗДАТ, 1940. 371 с. Флеров А.Ф. Изучение и исследование болот // Вестник торфяного дела. 1914. № 1. С. 11-26. Цинзерлинг Ю.Д. Растительность болот // Растительность СССР. Т. 1. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1938. С. 355428.
REFERENCES
Arefyeva A.I. 1963. Sezonnye kolebaniya poverkhnosti sfagnovykh bolot pod vliyaniem gidrometeorologicheskikh faktorov [Seasonal fluctuations of the surface of Sphagnum bogs under the influence of hydrometeorological factors] // Trudy Gidrologicheskogo instituta Vyp. 105. Voprosy gidrologii bolot. S. 80-108. [In Russian] Bakhnov V.K. 1986. Biogeokhimicheskie aspekty bolotoobrazovatel'nogo protsessa [Biogeochemical aspects of the
mire formation process]. Novosibirsk: Nauka, Sibirskoe otdelenie. 193 s. [In Russian] Berg L.S. 1947. Klimat i zhizn'. 2-e izd., pererabotannoe i dopolnennoe [Climate and life. 2nd edit.]. Moskva: Geograf-giz. 356 s. [In Russian]
Bogdanovskaia-Guiheneuf I.D. 1969. Zakonomernosti formirovaniya sfagnovyh bolot verhovogo tipa (na primere Po-listovo-Lovatskogo massiva) [Regularities formation of Sphagnum bogs upper type (on the example of the Polistovo-Lovatsky mire massif)]. Leningrad: Nauka. 186 s. [In Russian] Botch M.S., Mazing V.V. 1979. Ekosistemy bolot SSSR [Ecosystems of USSR mires]. Leningrad: Nauka, Leningrads-
koe otdelenie. 187 s. [In Russian] Dokturovskiy V.S. 1935. Torfyanye bolota (Proiskhozhdenie, priroda i osobennosti bolot SSSR). 2-e izd. dop. [Peat
bogs (Origin, nature and features of the USSR mires). 2nd edit.]. Moskva-Leningrad: GONTI. 224 s. [In Russian] Flerov A.F. 1914. Izuthenie i issledovanie bolot [Study and research of mires] // Vestnik torfynogo dela. № 1. S. 11-26. [In Russian]
Galkina E.A. 1966. Znachenie aerofotos"yomki dlya ustanovleniya bolotnykh stratigraficheskikh edinits [Significance of aerial photography for the establishment of mire stratigraphic units] // Doklady komissii aeros"yomki i foto-grammetrii. Vyp. 2. Leningrad: Geograficheskoe obschestvo SSSR. S. 87-96. [In Russian] Gerasimov D.A. 1932. Torf, ego proiskhozhdenie, zaleganie i rasprostranenie [Peat, its origin, occurrence and distribution]. Moskva-Leningrad: GONTI. 67 s. [In Russian] Gerasimov D.A. 2010. O printsipakh klassifikatsii torfyanykh otlozhenij [On the principles of the classification of peat
deposits] // Trudy Instorfa. № 1(54). S. 6-13. [In Russian] Ivanov K.E. 1975. Vodoobmen v bolotnykh landshaftakh [Water exchange in swamped areas]. Leningrad: Gidrome-teoizdat. 280 s. [In Russian]
Ivin A.A. (ed.) Filosofiya: Entsiklopedicheskij slovar' [Philosophy: Encyclopedic dictionary]. Moskva: Gardariki. 1072 s. [In Russian]
Katalog obraztsov torfa kollektsii tresta «Geologorazvedka» [Catalog of samples of peat of the collection of the trust "Geologorazvedka"]. 1971. Moskva. 162 s. [In Russian]
Kats N.Ya. 1941. Bolota i torfyaniki. Posobie dlya universitetov [Mires and peatlands. Tutorial for universities]. Moskva: Uchpedgiz. 400 s. [In Russian] Lishtvan I.I., Bazin E.T., Kosov V.I. 1989. Fizicheskiye protsessy v torfyanykh zalezhakh [Physical processes in peat
deposits]. Minsk: Nauka i tekhnika. 284 s. Lopatin V.D. 1985. O novom opredelenii bolota [On the new definition of the "mire"] // Voprosy ekologii rastenij bo-lot, bolotnykh mestoobitanij i torfyanykh zalezhej. Petrozavodsk: Karel'skiy filial AN SSSR. S. 41-48. [In Russian] Mazing V.V. 1994. Strukturnaya organizatsiya bolot [Structural organization of mires] // Chteniya pamyati V.N. Suka-chyova: XI: Biogeotsenoticheskiye osobennosti bolot i ikh ratsional'noye ispol'zovaniye. Moskva: Nauka. S. 38-60. [In Russian]
Mets L.Ya. 1967. Kolebanie verkhnikh sloyov sfagnovogo bolota v zavisimosti ot osadkov [Oscillation of top-layers in moss-bog according to precipitation] // Priroda bolot i metody ikh issledovanij. Leningrad: Nauka, Leningradskoe otdelenie. S. 213-217. [In Russian] Neustadt M.I. 1957. Istoriya lesov i paleogeografiya SSSR v golotsene [History of forests and paleogeography of the
USSR in the Holocene]. Moscow: Izd-vo AN SSSR. 404 s. [In Russian] Panov V.V. 2011. O roli gidrostatiki v razvitii torfyanogo bolota [About the role of hydrostatics of peatlands in their
development] // Trudy Instorfa. № 3(56). S. 3-11. [In Russian] Panov V.V. 2014. Svyaz' stepeni razlozheniya s otnositel'noj vlazhnost'yu i plotnost'yu torfyanykh otlozhenij [Relation between degree of decomposition and moisture content and density of peat deposits] // Trudy Instorfa. № 9(62). S. 11-15. [In Russian]
Pyavchenko N.I. 1985. Torfyanye bolota, ikh prirodnoe i khozyajstvennoe znachenie [Peat bogs, their natural and economic importance]. Moskva: Nauka. 152 s. [In Russian] Smirnov I.P. 1993. Otrazhenie kompleksnosti soobschestv verkhovykh bolot na ikh stratigrafii i prochnosti torfyanoj zalezhi (na primere nekotorykh bolot Leningradskoj obl.) [The patterns in vegetation and peat deposits in bogs of Leningrad Region] // Voprosy klassifikatsii bolotnoj rastitel'nosti. Sankt-Peterburg: Nauka. S. 139-145. [In Russian]
Smolyanitskiy L.Ya. 1981. Metabolicheskaya organizatsiya vypuklykh oligotrofnykh bolot [Metabolic organization of convex oligotrophic mires] // Antropogennye izmeneniya, okhrana rastitel'nosti bolot i prilegayuschikh territorij (materialy VI Vsesoyusnogo soveschaniya, 5-7 sentyabrya 1979 g.). Minsk: Nauka i tekhnika. S. 206-210. [In Russian]
Sukachev V.N. 1973. Bolota, ikh obrazovanie, razvitie i svojstva [Mires: formation, development and properties] // Iz-brannyye trudy. Vol. 2. Problemy bolotovedeniya, paleobotaniki i paleogeografii. Leningrad: Nauka. S. 97-188. [In Russian]
Tyuremnov S.N. 1940. Torfyanye mestorozhdeniya [Peat deposits]. Moskva-Leningrad: GOSTOPTEKhIZDAT. 371 s. [In Russian]
Wiljams W.R. 1950. Sobranie sochinenij v 12 tomakh. Tom 5. Pochvovedenie [Collected works in 12 volumes. Vol. 5.
Soil Science]. Moskva: Sel'khozizdat. 624 s. [In Russian] Zinserling Iu.D. 1938. Rastitel'nost' bolot [Vegetation of mires] // Rastitel'nost' SSSR. Tom 1. Moskva-Leningrad: Izd-vo AN SSSR. S. 355-428. [In Russian]
ABOUT THE DISTINCTION BETWEEN THE CONCEPTS "MIRE", "MIRE - WATER OBJECT" AND "WATER OBJECT OF THE MIRE"
V. V. Panov
Tver State Technical University Tver, 170023, Russia, e-mail: [email protected]
Mire is a section of the Earth's surface whose properties are determined by the regular accumulation of peat. When using mires as water bodies, additional signs and phenomena are added to the main definition: mire is a natural formation with moisture content no more than 95% and free moisture content no less than 88%, with the properties ... and further. The processes of peat formation and peat accumulation are the basis of regular accumulation of peat. These processes are reflected in the change in the properties of peat of the same composition, depending on the conditions during the total time of peat formation. For example, the degree of peat decomposition is established in the conditional zone (mesotelm) at the boundary between the upper layer (acrotelm) and the lower layer (catotelm). This is a zone of long-term changes in the level of mire waters, which can be different in the size, position and lifetime. In accordance with the variety of conditions for the peat formation, a mechanical heterogeneity of peat deposits is formed. The spatial variation in the density of peat is the basis for the appearance of water objects in the mire.
Keywords: mire, hydrology of mire, peat properties, mire heterogeneity
