Причины превращения озера в болото. Как образуется болото. Змеи никого не пугают, лисы — не боятся
2 Выбери правильные ответы: Озёра располагаются в углублениях суши Разрушителям в озере приходится выполнять двойную работу Отходы в озере полностью перерабатываются разрушителями Озеро со временем зарастает и превращается в болото Экосистема озера «двухэтажная» На дне водоёмов живут потребители
Вопросы для изучения: Как происходит превращение озера в болото? Кто входит в сообщество болота? Почему вода в болоте не высыхает? Что появится на месте болота с течением времени? Какова роль болот? Как происходит превращение озера в болото? Кто входит в сообщество болота? Почему вода в болоте не высыхает? Что появится на месте болота с течением времени? Какова роль болот?
РОЛЬ БОЛОТ: Среда обитания живых существ Смягчают климат окружающей среды Природное водохранилище и регулятор чистейшей пресной воды рек Добыча сфагнума Добыча торфа Среда обитания живых существ Смягчают климат окружающей среды Природное водохранилище и регулятор чистейшей пресной воды рек Добыча сфагнума Добыча торфа
ПРИМЕНЯЕМ НОВЫЕ ЗНАНИЯ: Как возникает болото? Кто входит в сообщество болота? В сходство и различие экосистем озера и болота? Почему болотная система сильно увлажнена? Почему вода летом в озере согревается, а под болотным мхом всегда холодно? Из озера вытекал ручей, как вы думаете, когда озеро превратится в болото, ручей высохнет или нет? Как вы думаете, осушая болота, что люди теряют и что приобретают? Что произойдёт, если осушить болота на большой территории? Чем опасно осушенное болото? Как возникает болото? Кто входит в сообщество болота? В сходство и различие экосистем озера и болота? Почему болотная система сильно увлажнена? Почему вода летом в озере согревается, а под болотным мхом всегда холодно? Из озера вытекал ручей, как вы думаете, когда озеро превратится в болото, ручей высохнет или нет? Как вы думаете, осушая болота, что люди теряют и что приобретают? Что произойдёт, если осушить болота на большой территории? Чем опасно осушенное болото?
У каждого из болот свое прошлое, своя история. Среди них есть и старые-престарые, насчитывающие тысячелетия своего существования, и молодые, едва лишь зародившиеся. ? О своем прошлом рассказывают сами болота. Ученые научились читать эту интересную страницу жизни природы, и теперь она доступна каждому.
Растительность болота
Изучая растительность болота , исследуя его торфяные толщи, ученые-болотоведы выясняют перемены, которые происходят на болоте в процессе его развития, а также причины этих перемен, определяют возможности хозяйственного использования болот и другие вопросы. Но болото прежде всего это биологическое сообщество, (подробнее: ), то-есть такое естественное образование, в котором между организмами, его населяющими, возникли определенные, нередко очень сложные жизненные связи.Изучение образования болота
Для изучения образования болота необходимо знать, как возникают различные взаимоотношения между растениями, его населяющими, как жизнь одних видов этих растений отражается на жизни других, как изменяются связи между ними и как это, в свою очередь, влияет на дальнейшую судьбу болота, то-есть как болото постепенно изменяется и наконец сменяется другим сообществом. На основе такого изучения можно установить общие закономерности в развитии и исчезновении болот во времени, определить законы их жизни. Болота возникают, развиваются, исчезают. Они могут возникнуть на месте луга, на месте вырубленных лесов, в местах, где образуется избыток влаги; многие болота образовались на месте озер. На Европейской территории болота стали возникать, когда эпохи оледенения сменились климатическими условиями, близкими к современным. Это произошло около 10 000- 12 000 лет назад. Ледник отступал к северу, северо-западу, оставляя после себя обширные низины, бессточные впадины, заполнившиеся водой и образовавшие многочисленные озера. В этих местах и зародились болота. Создались они, конечно, не сразу, а по мере расселения по территории, освобождавшейся от ледника, растений и животных. В процессе этого расселения и возникли между организмами отношения, характеризуемые как биологические сообщества (биоценозы); к числу их относятся и болота. Мы рассмотрим жизнь растений болота, как растительное сообщество, не касаясь болотных животных. Наиболее простой способ образования болота - на месте озера .
Превращение озера в болото.
Озеро, как и болото, не только водоем, но и биологическое сообщество, в котором происходят беспрерывные изменения: изменяются взаимосвязи между населяющими его организмами, а следовательно, изменяется и само озеро.
Ветер приносит много легких семян, и по берегам озера и в самой воде появляются растения, раньше здесь отсутствовавшие. Много семян водных болотных растений приносят на лапках и перьях водоплавающие птицы - утки, кулики и другие. Бывает, что птицы приносят их в желудках: есть семена, которые не теряют всхожести даже после того, как они пройдут через кишечник.
Немало растений и их семян приносится талыми водами. Поэтому год от года число растений-переселенцев увеличивается. Сначала может показаться, что заселение озера идет беспорядочно и случайно. Но это не так. Каждое закрепившееся здесь растение приспособлено к жизни во влажной среде, но в разной степени и по-разному: одни развиваются на сыром берегу, другие - в воде на мелком месте, вблизи берега, третьи - на больших глубинах.
Если то или иное растение поселилось в не совсем свойственных ему условиях, например глубоководное - на мелководье, оно постепенно будет оттеснено мелководными растениями на более глубокие места. В результате каждый вид займет наиболее благоприятные для его существования участки.
Известно, что растение, попав в несколько иную обстановку жизни, может изменяться. Однако это изменение происходит значительно медленнее, чем процесс зарастания озера, поэтому непосредственно наблюдать его в естественных условиях обычно трудно. Лишь изучая жизнь живой природы на протяжении длительного времени, можно установить, что происходит изменение видов во времени.
Процесс зарастания озер
Какие же растения непосредственно участвуют в процессе зарастания озера ? Их много, но мы остановимся лишь на некоторых, наиболее обычных в средней Европейской полосе.- На самой каемке отлогого берега озера, у воды, разрослись разные осоки с узкими жесткими листьями. Некоторые из них переходят даже с берега в мелкую воду. Появление осок свидетельствует о наличии в почве большого количества влаги.
- Из семечка-пушинки, принесенного, быть может, откуда-то издалека, выросли и довольно быстро разрослись высокие заросли рогоза - прибрежного растения с длинными узкими листьями и соплодиями, состоящими из огромного количества семян, окруженных пушком. Эти семена далеко разносятся по воздуху ветром, и нередко можно наблюдать какую-нибудь случайную, заполнившуюся водой яму, заросшую по краям рогозом, хотя вблизи нигде нет рогозовых зарослей. Разрастается рогоз благодаря мощным многолетним корневищам, дающим из года в год новые побеги.
- Тут же, у берега, расположились изящные желтые касатики (ирисы). Некоторые их виды за красоту цветов разводят в цветниках как декоративные растения.
- Здесь же можно увидеть и темнозеленые заросли топяного хвоща , так не похожего на другие наши зеленые растения.
- Неподалеку от них обосновались стрелолисты с оригинальными, похожими на стрелы надводными и длинными ремневидными подводными листьями: интересный пример изменения формы листа у растения в зависимости от условий их образования - в воздухе и в воде. Все эти и подобные им растения жмутся к берегу, не удаляясь на более глубокие места озера.
- шумит тростник;
- колышутся и шуршат даже от слабого движения воздуха чуткие камыши;
- плавают большие круглые листья желтой кубышки и белой кувшинки, называемой в обиходе белой водяной лилией;
- на еще больших глубинах разрослись подводные заросли различных рдестов с просвечивающими оливково-зелеными листьями. Это уже растения, почти полностью погруженные в воду. Из нескольких встречающихся у нас видов рдестов лишь у одного - рдеста плавающего - листья находятся на поверхности водоема, у остальных же из воды показываются лишь соцветия;
- и совсем уже не выходят на поверхность воды различные многоклеточные водоросли , относящиеся к низшим, споровым растениям.
Сплавина
Очень большое значение в процессе заболачивания озера имеют: и такие растения, как лекарственная вахта , сабельник, белокрыльник и другие. Плавающие многолетние корневища этих растений, переплетаясь между собой, образуют нечто вроде настила - сплавину . С каждым годом постепенно разрастаясь, она все больше наползает на озеро, медленно уменьшая зеркало воды. На сплавину ложатся перенесенные ветром листья, пыль и т. п. Со временем она переходит в зыбун, выдерживающий уже тяжесть животного и человека. На нее перебираются прибрежные осоки и другие береговые травы, а в дальнейшем кустарники и даже деревья (тальник, ). Приходит время, когда озеро совсем зарастает сверху, но под не толстым зыбучим покровом могут долго еще сохраняться большие глубины. От зеркала воды местами остаются лишь небольшие окна, но и они со временем исчезают и остаются лишь красивые яркозеленые площадки - чарусы .Весело выглядит издали такая чаруса, широко, раздольно расстилаясь среди красноватых сосен и темнохвойных елей. Ровная, гладкая, она густо заросла сочной зеленью и усеяна бирюзовыми незабудками. Луговина так и манит к себе путника... Но изумрудная чаруса - лишь тонкий травяной покров, раскинутый над поверхностью озера... (Мельников-Печерский, «В лесах»).
Образование болота в результате появления мхов
Важнейший этап образования болота - появление мхов . Это прежде всего мхи из рода гипнум , которые обычно называются зелеными мхами .
Образование мхов.
По мере развития болота гипнум и другие мхи постепенно вытесняют многие растения. Но даже в период, когда преобладающими растениями являются мхи, значительную, роль играют еще и другие растения. Местами болото издали кажется покрытым снегом от большого количества пушицы
- ее снежнобелые султанчики покрывают иногда значительные площади. Кое-где колышутся метелки вейника
.
Низинные болота
Там, где когда-то было водное прибрежье озера, растут уже кусты тальника, корявые березы, черная ольха. Их корни страдают от избытка влаги и недостатка кислорода в почве, поэтому со временем эти древесные растения должны отмереть, но все же и они дают материал для торфообразования и влияют на качество торфа.
Низинное болото.
Пушица, вейник и другие подобные растения иногда дают большие накопления органического вещества, поэтому различают и такие виды торфа, как пушицевый, вейниковый
и т. д. Но главным растением в этот период развития болота являются все же блестяще зеленые гипнумы.
Болота, в которых преобладают остатки тростника, осок, мхов, в том числе гипновых, носят названия низинных болот.
Верховое болото
Гипнум, изменяя условия жизни на болоте, подготовляет приход нового торфообразующего растения - белого торфяного мха сфагнума . Сфагнум - мох верхового болота .
Мох верхового болота.
Гипнум развивается в основном в воде содержащей достаточное количество минеральных солей.
Сфагнум, - в воде, почти не содержащей солей. Не переносит присутствия извести в воде.
Сфагнуму обязательно нужна мягкая вода, в то время как гипнум довольствуется жесткой. Самая лучшая вода для сфагнума - дождевая. К тому же сфагнум требует воды очень много.
Сфагнум - белый мох. Это название мха объясняется его клеточным строением. Он содержит клетки двоякого рода. Мелкие зеленые клетки - с хлорофиллом и крупные, пустые, сообщающиеся между собой, не содержащие хлорофилл и придающие мху сероватый оттенок. Именно в них накапливается вода. Если высушить на воздухе сфагнум, а потом опустить его в стакан с водой, он впитает ее раз в двадцать больше, чем весит сам.
Другие же мхи заглушаются белым мхом, они оказываются в худших условиях из-за недостатка минерального питания. В связи со сменой растений низинное торфяное болото
переходит в верховое
.
В верховом болоте при благоприятных условиях влажности и температуре может существовать кукушкин лен, очень долго, распространяясь вширь и нарастая кверху. Торф, образующийся на таком болоте, очень высокого качества - он обладает большой теплотворной способностью и содержит значительно меньше золы, чем торф низинных болот.
Заболачивание леса и луга
Сфагновое болото, разрастаясь, может вызвать заболачивание леса, луга и превращение их в болото.
Заболачивание леса.
Вам, вероятно, приходилось бывать в еловом лесу - зеленомошнике, (подробнее: )? Называется он так потому, что земля под пологом этого леса сплошь покрыта зеленым мхом. Нога тонет в пышном слое кукушкина льна и гипнумов.
Каково состояние деревьев такого сыроватого леса?
Местами они уже прекратили рост в высоту: корням дерева не хватает воздуха. По пням видно, насколько мал прирост дерева в толщину - наружные кольца древесины едва заметны. Даже молодые, не затененные деревья находятся в угнетении.
Такой лес из елей, разукрашенных длинными космами лишайника-бородача, мог бы существовать еще долго, если приостановить процесс заболачивания.
Но процесс этот обычно продолжается и даже усиливается. Посмотрите: среди блестящих зеленых гипнумов и кукушкина льна то здесь, то там уже обосновался сфагнум. Это значит, что условия корневого питания деревьев по мере разрастания белых мхов будут еще больше ухудшаться. В конечном счете они погубят и зеленые мхи и деревья.
Лес постепенно сменится открытым болотом. Только в слое образовавшегося торфа могут сохраниться пни и корни росшего здесь когда-то елового леса. Легко заболачиваются и луга. Один из основоположников научного почвоведения - В. Р. Вильяме писал, что луг деятельностью луговых растений может превратиться в болото.
Некоторые луговые злаки с плотной корневой системой год от года уплотняют дерн. Влаги в этих местах будет задерживаться все больше, луг становится сыроватым. Теперь здесь поселяются осоки, мелкие виды зеленых мхов. Это еще более усиливает заболачивание, и с течением времени, если не принять меры к осушению луга, он перейдет в новое растительное сообщество - моховое болото. Исчезнут луговые травы, сменяясь растениями болот, и, наконец, все сообщество сменится другим.
Болото - биологическое сообщество
С болотом связано представление о неподвижности, застое. Но это только кажется, на самом деле биологическое сообщество - болото - живет своей постоянно изменяющейся жизнью. Если сохраняется достаточная влажность климата, болото растет в ширину, захватывая прилегающие площади и заболачивая леса и луга. При недостатке влаги оно начнет постепенно уменьшаться и может исчезнуть совсем. Сфагнумовое болото растет не только в стороны, но и в высоту. Условия роста белого мха на большом болоте в центральной его части и по краям неодинаковы. Рост сфагнума на более благоприятной для жизни центральной части болота может идти быстрее. Образуется некоторая выпуклость, высота которой достигает иногда 3-8 метров и более. В этом случае она становится хорошо заметной на глаз. Бывает, что болото, разрастаясь, встречает небольшое возвышение, но процесс заболачивания и здесь не всегда приостанавливается. При благоприятных условиях влажности болото может медленно распространяться и вверх по склону. Интересно проследить прошлое болота по составу торфяного массива, образовавшегося на протяжении длительного времени - иногда нескольких тысячелетий. В глубине торфяного слоя почти отсутствует гниение, так как здесь нет благоприятных условий для жизни гнилостных бактерий. Поэтому в торфе иногда находят не разложившиеся трупы животных, погибших когда-то в болоте. Очень хорошо сохраняются в торфе споры, а также пыльца цветковых растений. Под микроскопом можно определить, к каким видам растений они относятся, и таким образом выяснить, какие растения существовали в данной местности в далеком прошлом. Вот почему болото является хорошим архивом прошлого. Нередко в торфяных толщах обнаруживается так называемый пограничный слой из остатков древесных пней и корней. Присутствие такого слоя во многих старых торфяниках указывает на то, что это не случайное явление. Были общие причины, в результате которых развитие торфяного болота задержалось, болото высохло и на его месте выросли леса. Это могло произойти вследствие некоторого изменения климата в сторону большей сухости. Но затем условия опять изменились, и болото вновь начало разрастаться, захватывая лесные массивы, особенно по низким местам. Лес погибал. Сгнивая, падали лесные великаны. Постепенно стволы их разрушались. Лишь скрытые мхом корни и пни сохранились в образовавшихся слоях торфа. Конечно, длительность такого процесса определяется многими столетиями. По этим данным установлено, например, что около 5000 лет назад на территории Европейской части началось потепление и увеличение сухости климата. Затем, спустя около двух с половиной тысяч лет, климат вновь стал более влажным в прохладным и постепенно приблизился к современному. Изменения, происшедшие в результате этого потепления, привели к смене одних сообществ другими и оставили след в виде пограничного слоя в старом болоте. Таким образом, изучение старых торфяников дает ценный материал о природных условиях нашей страны в отдаленные от нас времена.Растения торфяного болота и условия их жизни
Известно, что заболачивание приводит к гибели древесное население. Однако при этом не все деревья гибнут одинаково быстро. Раньше других погибает и исчезают , затем , береза, ольха. Самое живучее дерево на моховом болоте - . У нее очень широкий размах приспособляемости к различным условиям жизни: она хорошо растет на песках, встречается почти на голых скалах, где проникает корнями в трещины твердых пород и находит необходимые условия для жизни, растет и на торфяном болоте.
Болотная сосна.
Конечно, в разных условиях жизни сосна внешне выглядит по-разному. Особенно значительны эти изменения у форм, растущих на болоте.
Кто не видел чахлых болотных сосен
-карликов? Высота дерева всего 3-4 метра, толщина ствола 4-5 сантиметров, однако сосна уже достигла предельного возраста. Срежьте такую сосенку у основания и попытайтесь по годовым кольцам древесины определить ее возраст. Без сильной лупы это вряд ли удастся - так часты слои!
Оказывается, что дереву 50-80 лет и более. В северных областях болотные сосны бывают еще меньше - они скорее похожи на кустарник, чем на дерево. Сравните такого карлика с сосной, выросшей в сосновом бору.
Корни болотной сосны совсем не похожи на корневую систему боровой сосны. У последней корень идет далеко вглубь, дерево прочно держится на земле. Если налетит буря, она скорее сломает дерево, чем вырвет его с корнем. У болотной же сосны корни идут не вглубь, а в стороны, как у ели: здесь в приповерхностных слоях почвы больше воздуха для дыхания корней, чем в глубине торфяных залежей. По мере нарастания слоя торфа условия жизни растения постепенно ухудшаются.
Сосны, растущие на болоте, плодоносят редко, хотя света здесь много и расстояние между деревьями большое. Однако изредка у них появляются шишки с семенами. Семена такой сосны пробовали высевать в обычных условиях. Из них развивались стройные, высокие сосны. Следовательно, условия жизни на болоте изменяют сосну, но наследственная природа ее оказывается очень постоянной и изменяется очень медленно.
Все же лесоводы считают, что не безразлично, из каких сосновых лесов брать семена для новых посадок, чтобы выращиваемые деревья были более высокорослыми и прямыми.
И поэтому некоторые специалисты-лесоводы различают отдельные формы болотных сосен, у которых такие признаки, как низкорослость, особенности строения кроны, ствола, шишек, описываются как устойчивые для данной формы, то-есть рассматриваются уже как наследственная природа этих растений, возникшая под влиянием условий жизни на болоте в течение многих поколений.
Сосна распространена очень широко - она является обычным деревом в самых различных ландшафтах. Однако число видов сосны очень невелико: их насчитывается всего около десяти.
Можно предположить, что причина сравнительно небольшого числа видов сосны заключается в том, что род сосна
сформировался очень давно, еще в среднюю (мезозойскую) эру. Сосна, пройдя очень длительный путь существования в условиях значительных физических изменений, приобрела ту живучесть, гибкость приспособления, которая характеризует современную сосну.
Приспособляемость к различным условиям существования стала признаком сосны, то-есть составляет наследственную ее природу. Это и помогло ей не только сохраниться до нашего времени, но и занять огромные площади.
Болотные деревянистые кустарники
Сосна может жить на болоте благодаря большой приспособляемости к жизни в различных условиях, но есть растения, которые тесно привязаны к болоту и вне его существовать не могут.
Деревянистые кустарники - клюква.
Сюда прежде всего относятся некоторые небольшие деревянистые кустарники
, встречающиеся, кроме севера, почти исключительно на торфяных болотах, реже - в заболоченных лесах.
- Таковы кассандра и подбел - вечнозеленые кустарнички с плотными, покрытыми восковым налетом листьями, сохраняющимися на зиму;
- багульник с сильным, одуряющим запахом и с такими же плотными, как у подбела, завернутыми по краям и покрытыми снизу пушком листьями;
- на болоте, растет и голубика (гонобобель) со съедобными, покрытыми сизым налетом голубоватыми ягодами, и стелющаяся по поверхности болота клюква;
- в более сухих местах прилегающего к болоту леса, растут брусника и черника, а также вереск с очень мелкими листочками и красивыми кистями лиловых мелких цветков.
Борьба болотных растений за влагу
Болотные растения обладают некоторыми особенностями, которые помогают им в их борьбе за влагу . Но ведь болота как раз и богаты влагой! Это верно, но тем не менее растения торфяного болота очень страдают именно из-за ее недостатка. Дело в том, что вода болот в течение всего лета очень холодна и поэтому плохо поступает в корни растения и используется им. Если даже в жаркий летний день опустить руку под моховой покров - вам покажется, что вы опустили руку в ключевую воду. В этом температурная особенность торфяных болот. Объясняется она тем, что моховой покров мешает нагреванию лежащих ниже слоев. Болотные растения можно сравнить с пловцами, оказавшимися в открытом море с ничтожным запасом пресной воды: кругом вода, а жажду утолить нечем; приходится расходовать имеющиеся запасы очень экономно. Одинаковую биологическую задачу - экономно расходовать влагу, но в разных условиях, природа нередко решает одинаковыми средствами: естественный отбор и в том и в другом случае идет в одном и том же направлении. Так, вереск, например, встречается и в очень сухих местах и на болоте.
Вереск болотный.
И там и здесь это растение - сухолюб, то-есть может существовать при очень небольшом количестве влаги (на сухом месте воды мало, на болоте она недоступна растению из-за низкой ее температуры)
У вереска поэтому, независимо от того, растет ли он на торфяном болоте или в песках, очень резко выражены признаки сухолюбов: устьиц, через которые происходит испарение влаги, очень мало, причем находятся они на внутренней, нижней, поверхности иногда почти в трубочку свернутых листочков, защищенных часто пушком, - это также уменьшает испарение, (подробнее: ). Листьев у вереска хоть и много (до 60 000-70 000), но они чрезвычайно мелки.
Наконец, растет это низкорослое растение, как правило, не в одиночку, а большими скоплениями, что также уменьшает отдачу влаги.
Борьба болотных растений за азот
Другим весьма важным вопросом для жизни растения торфяного болота является борьба за азот . Как известно, азот необходим растению для образования белков. В растение он поступает через корень в виде водных растворов азотных соединений. Однако в почвенной среде мохового болота азотных соединений ничтожно мало: из-за отсутствия микробов гниения разложение органического вещества осуществляется здесь или очень медленно, или совсем прекращается. Казалось бы, растения болот должны непрерывно страдать от недостатка азота. Но это не так. В снабжении азотом некоторым растениям болота помогают простейшие грибы . Они существуют в виде тонкой нити, которая оплетает корешки вересковых и даже проникает в ткань корня. В процессе жизнедеятельности грибы добывают из органического вещества почвенной среды соединения азота в таком количестве, что растение, используя только часть из них, вполне удовлетворяет свои нужды в азоте. Но и зеленое растение не остается в долгу: грибы используют органические вещества, создаваемые растением в процессе фотосинтеза. Таким образом, растения торфяных болот обеспечивают себя азотом, находясь в симбиозе с грибами.Азотное питание росянки
Но на торфяном болоте у растений выработались и другие способы добывания азота. Очень интересно, например, происходит азотное питание у небольшого травянистого растения болот - росянки . Листья, как известно, - орган воздушного питания углекислым газом. У росянки они наряду с этой функцией выполняют и другую - добывают азот.
Растение росянка.
Росянка ловит листьями живых насекомых и питается содержимым в них белком. Это растение не без оснований иногда называют хищником.
Интересно наблюдать, как происходит это питание. Росянка - травянистое растение с розеткой листьев. Она развивает в центре розетки стебелек с невзрачными, мелкими, белыми цветками. Каждый лист похож на плоскую ложечку, по краям которой находятся похожие на волоски выросты с блестящими утолщениями на концах, напоминающими капельки росы. Отсюда ее название - росянка.
Каждый листок росянки - своеобразная ловушка насекомых. Вот маленькая мошка опустилась на лист и пристала к нему: он весь покрыт клейкой жидкостью, выделяемой клетками. Изо всех сил бьется мошка, пытаясь освободиться, но это ей редко удается: окружающие пластинку листа волоски наклоняются к мошке и своими утолщениями прижимают ее к листу. Теперь мошке не вырваться. Она погибнет.
Между тем клетки листка росянки, поймавшего мошку, выделяют жидкость, действующую подобно пищеварительным сокам животных - белки тела мошки в этой жидкости растворяются, а затем всасываются клетками и идут на питание растения. Когда насекомое «съедено», волоски расправляются и ловушка вновь готова к действию.
Подобные приспособления к питанию растений насекомыми не единичны. Причем растения, имеющие их, далеки по своему происхождению. Это покалывает, что однородные приспособления, даже самые сложные, могут возникнуть у различных организмов при наличии каких-то сходных условий развития.
Рост болотных растений в высоту
Третья особенность жизни растений в торфяных болотах вытекает из его свойства при благоприятных условиях год от года нарастать в высоту . Рост болота определяется ростом сфагнума, поэтому между сфагнумом и другими растениями устанавливается прямая зависимость: последние постоянно находятся под угрозой быть похороненными под нарастающим слоем торфа. Чтобы избежать этой участи, растения должны обладать какими-то приспособлениями для защиты. И действительно, в результате естественного отбора они приобрели такие приспособления. Росянка, например, каждый год весной образует на уровне поверхности мохового болота розетку листьев. Если осторожно раскопать скрытые в моховом покрове остатки росянки прошлых лет, то даже можно установить, с какой скоростью нарастало болото за последние несколько лет (следы розеток, оставшиеся в моховой толще, сохраняются иногда довольно долго). Постоянно выбирается на поверхность болота и клюква, образуя на стебле придаточные корни. Растет мох, и с такой же скоростью растет клюква, оставаясь в то же время стелющимся карликом. Многие вересковые, по мере нарастания торфа, также дают новые корни на заболоченной части стеблей. Даже лиственница на торфяном болоте постоянно уходит от заболачивания, давая новые придаточные корни. Поэтому на болоте она долговечнее сосны, не обладающей этим свойством. У растений, живущих на торфяном болоте, имеется и много других приспособлений.Жизнь под зеленым покровом торфяного болота
Говоря о торфяном болоте , мы касались лишь его поверхностного слоя, населенного зелеными растениями. Торфяное же болото представляет нередко очень мощную массу, достигающую в глубину десяти метров и более. И здесь, в этой толще, протекает сложная жизнь бактерий и грибов. Если в процессе фотосинтеза зеленого растения образуется органическое вещество - консервы Солнца, то процесс торфообразования можно назвать консервированием органического вещества. Известно, что органическое вещество непрочно - оно легко разрушается, и разрушителями его являются прежде всего различные микроорганизмы - бактерии и грибы. Значение деятельности торфяных микробов, участвующих в процессе торфообразования, в том и заключается, что они препятствуют развитию микробов - разрушителей органического вещества. Микробы против микробов! В чем заключается этот интересный процесс? Прежде всего в том, что микробы - созидатели торфа выделяют вещества в виде различных органических кислот, которые вредны для микробов, разрушающих органическое вещество. Кроме того, в торфяном слое почти отсутствует свободный кислород, а микробы, разрушающие органическое вещество, нуждаются в нем. Наоборот, микробы задерживающие разложение органического вещества, живут при отсутствии свободного кислорода. Но, несмотря на консервацию, органическое вещество болота не останется постоянным: под действием различных торфяных микроорганизмов оно изменяется. Исследуя толщу торфа на болоте, нетрудно установить, что физические и химические свойства торфяной массы разных возрастов различны. Чем ближе слой торфа к поверхности, тем он обычно моложе и поэтому более рыхлый. В нем простым глазом различаем части растений, из которых он образовался. Иногда понятно, какие виды растений дали эти остатки. Однако, чем старше слой, тем это определение будет все более трудным. В глубоких слоях лишь с помощью микроскопа можно обнаружить кое-какие остатки растений, например пыльцу, споры.Торф
Более старый торф нередко представляет землистую массу разных оттенков - от темнобурого до почти черного.
Торф на болоте.
Он вязкий, в нем уже не различишь отдельных частичек. Если мы возьмем горсть торфа из верхних рыхлых слоев и сильно сожмем его, он отдаст некоторое количество воды. Но если то же самое проделать со старым, глубинным торфом, - воды не будет.
Просушивая рыхлый, поверхностный, молодой торф, удаляем из него значительную часть воды, но если снова смочить этот торф, он впитает воду и примет прежний вид. Если же просушить торф старых слоев, а затем так же смочить его водой, то уже не получится торф прежнего вида. Значит, по мере того как торф все больше и больше разлагается, изменяются и его физические свойства.
Химический состав торфа
С глубиной изменяется и химический состав торфа . Причиной этих изменений может быть разнообразие материала, из которого образовался торф, но есть и общие причины изменения его химического состава. Они объясняются прежде всего особенностями питания разных видов торфяных микробов, в результате чего процентное содержание углерода в торфе повышается. Чем старше торф, тем больше углерода в нем содержится . Следовательно, теплотворная способность глубинных слоев торфа будет выше, чем более поверхностных. Такова в самых общих чертах картина торфообразовательного процесса.Мы дознались, что торфа в этом болоте хватит для работы большой фабрики лет на сто. Вот какие богатства скрыты в наших болотах! М. ПришвинТорфяное болото - это колоссальная копилка энергии. Подсчитано, что общее количество углерода, законсервированного в торфяных болотах, составляет на всем земном шаре около 400 миллиардов тонн!
На протяжении своего существования водоемы претерпевают сложные изменения - не только внешние, но и внутренние. По аналогии с живыми организмами ислледователи выделяют в их жизни периоды юности, зрелости, старости и угасания. В юном возрасте озера имеют максимальную глубину, поскольку еще не накопились донные осадки. Дно неровное, берега обрывистые, береговая отмель отсутствует, глубины начинаются у самого берега. В прибрежной зоне встречаются только редкие заросли воздушно-водных растений. Вода голубого или зеленоватого цвета, что указывает на ее высокую прозрачность.
Подобных озер в Псковской области сейчас нет, исключая исскуственные водоемы: водохранилища на реках, водоемы на месте карьеров и торфяных выработках. В зрелом возрасте на дне озер накапливаются минеральные и органические осадки, которые перекрывают мелкие неровности дна. Под воздействием волн берега становятся пологими, формируются отмели, глубины нарастают постепенно. В прибрежной части хорошо выражены зоны воздушно-водных плавающих и подводных растений. Цвет воды изменяется от зеленого до светло-желтого. Обилие микроскопических водорослей уменьшает ее прозрачность.
Этот период переживают глубоководные и среднеглубоководные водоемы Судомской и Бежаницкой возвышенностей, Великолукско-Себежской грядово- холмистой краевой зоны. К ним относятся самые крупные озера области: Псковско- Чудское, Жижицкое, Себежское, Большой Иван.
Водоемы, достигшие стадии старости, отличаются мелководностью. Котловины их заполнены большой толщей озерных осадков. Дно и берега плоские, заболоченные. Водная растительность занимает большую часть или всю площадь озера. Вода имеет коричневатый оттенок. Подобные водоемы весьма характерны для Псковской и Приильменской низменностей: Дубец, Дулово, Велье (Пушкиногорского района). Заключительный этап развития водоемов - угасание, когда они зарастают и превращаются в болота. Ярким примером может служить озеро Чадо в Пушкиногорском районе, практически превратившееся в низинное болото.
Как показывают исследования, многие из болот Псковской области образовались на месте озер. Зарастающие водоемы встречаются довольно часто. Среди них бывают и относительно большие, например, озеро Чкрное(Вязковское) в Струго-Красненском районе, площадью около 10 км2.
Зарастание озер может происходить и путем образования на берегах сплавины - своеобразного растительного ковра из трав и мха, на котором поселяются осоки, укрепляющиее ее. При толщине 0,5-1 м сплавина выдерживает вес человека. Когда идешь по сплавине, она прогибается, и кажется, что вот-вот провалишься. В народе ее называют зыбуном.
Разрастаясь, сплавинапокрывает сплошным растительным ковром все озеро, и оно оказывается погребенным. В 1962 г. в Себежском районе недалеко от Идрицы на таком болоте провалился экскаватор на глубину 18 м. Здесь под четырехметровой толщей торфа оказалось погребенное озеро. Однако подобным образом озера заболачиваются значительно реже, чем путем обмеления. По сравнению с глубокими тектоническими водоемами, возникшими в разломах земной коры и имеющими возраст миллионы лет (Ладожское, Байкал, Иссык-Куль), наши озера в силу своей мелководности являются недолговечными образованиями. Продолжительность их жизни исчисляется несколькими тысячами, в лучшем случае - первым десятком тысяч лет.
В настоящее время ученые с помощью спорово-пыльцевого и радиоуглеродного методов определяют возраст болот и время заболачивания озер. Выяснилось, что Полистовские болота образовались преимущественно на месте озер 7-10 тыс. лет и 3700-7000 лет назад. Никандровское болото в Порховском районе имеет возраст около 4 тыс. лет, а небольшие болота Струго-Красненского района - Крипиченецкий мох и Леймана - возникли на месте озер 7000-8700 лет назад.
Обмеление и заболачивание водоемов происходят вследствии ряда причин: спуска озер реками, накопления озерных осадков, колебаний климата.
Большинство наших озер являются истоками рек. Так Великая вытекает из озера Малый Вяз, Ловать - из озера Ловатец, Плюсса - из озера Заплюсское. Многие реки, протекая через озера, образуют озерно-речные системы. Великая в верховье протекает через 21 озеро; Уща - через Ащо, Ребельское, Уща, Исцо; Неведрянка - через Неведро, Палеево, Сутокское, Могильное.
Водный поток реки, углубляя свое русло, постепенно понижает уровень водоема. При этом мелководное озеро может оказаться полностью спущенным. В долинах наших рек можно часто наблюдать расширенные участки, которые возникли на месте котловин спущенных озер.
Судя по строению долин рек, вытекающих из озер, можно полагать, что речная сеть в послеледниковое время понизила их уровень на 1-3 м. Следовательно, главной причиной массового заболачивания водоемов в начале послеледникового времени на территории валдайского оледенения, в том числе и Псковской области, следует считать спуск озер реками.
С ущественную роль в заболачивании водоемов играет накопление донных осадков. С первых дней жизни в озерах идет непрерывное их накопление. Минеральные и органические вещества поступают с водосборов, при разрушении берегов, выпадают химические и органические осадки из самих озерных вод. В среднем за год в водоеме отлагается слой толщиной 1-2 мм. За тысячу лет, следовательно, образуется слой в 1-2 м. При интенсивном сельскохозяйственном освоении озерного водосбора скорость накопления осадков может возрасти в 2-3 раза. Скорость накопления и вещественный состав озерных осадков зависят в значительной степени от глубины водоемов. Мелководные озера богаче органической жизнью, поэтому в них быстрее накапливаются мощные толщи органических осадков - сапропелей. Например, котловины озер Орша(Новоржевский район), Большое(Островский район), Маленец, Кучане(Пушкиногорский район) на три четверти заполнены озерными илами, мощность которых достигает 5-9 м.
Глубокие водоемы менее богаты жизнью, поэтому осадки в них отлагаются медленнее и преимущественно минерального состава - из глины и мелкозернистого песка. Не случайно в относительно глубоких озерах Ясское, Але, Глубокое, Синовец, Усвяча мощность донных отложений составляет всего лишь 2,5-3 м. Осадки здесь даже не перекрывают первичные неровности дна озерной котловины.
На жизни водоемов сказываются и колебания климата. Ученые выяснили, что на протяжении последних 12 тыс. лет климат неоднократно изменялся.
Очень теплый и сухой климат наблюдался 3700-2400 лет назад. Уровень водоемов в это время понизился на 2-3 м, и многие мелководные озера превратились в болота. Вследствие большой сухости болота зарастали лесом, на что указывают пни деревьев, встречающиеся в торфяниках.
За последние 2400 лет климат становился влажным, прохладным, уровень водоемов несколько повысился, берега их зарастали.
Судя по строению болот, за последние 10 тыс. лет исчезли озера глубиной до 6-8 м, которые ранее были широко распространены на Псковской и Приильменской низменностях. Площадь озер достигла десятков километров, хотя глубины их не превышали 6-8 м. По причине мелководности такие водоемы были недолговечными. Более долговечными оказались относительно глубокие озера возвышенностей и краевой зоны Валдайского ледника, которые хорошо сохранились здесь до наших дней. Правда, и они тоже изменились: сократилась площадь, уменьшились глубины. Так, площадь себежских озер Нечерице, Осыно, Себежское сократилась почти на одну треть. Если первоначальная глубина Себежского озера была 12-14 м, в настоящее время она составляет 5-6 м.
Процесс заболачивания водоемов в естественных условиях длится тысячелетия, но в результате хозяйственной деятельности человека скорость его может намного возрасти. Бывают случаи, когда озера исчезают при жизни одного поколения людей, то есть за несколько десятков лет.
При описании водоемов Псковской губернии в 1907-1908 гг. было выявлено 15 озер, которые в результате зарастания и заболачивания превратились в сенокосные угодья. Так в Изборской волости в 80-е гг. XVIII в. существовало Бодаевское озеро площадью 18 га. В 1907 г. озеро уже значилось обращенным в сенокос.
Недалеко от Новоржева есть болото Красный Лебединец, на котором выделяется камышовый участок около 50 га. Еще в 1922 г. здесь было Ореховое озеро, а через несколько лет от озера сохранились отдельные <окна> среди низинного болота. Причинами ускоренного заболачивания являются вырубка лесов, распашка земель, внесение минеральных удобрений на поля, осушение болот, понижение уровня озер. Вырубка лесов, распашка водосборов озер ускоряют поступление в них минеральных и органических веществ и заиливание. В южных районах Псковской области, где сильно всхолмленный рельеф, смытые почвы занимают около 40%. Смытый с полей талыми и ливневыми водами мелкозем в конечном итоге накапливается в озерах. Следовательно, чем больше распахана водосборная площадь озера, тем интенсивнее идет накопление озерных отложений.
В последнее десятилетие на поля колхозов и совхозов минеральных удобрений вносится в несколько раз больше, чем их вносилось 15-20 лет назад. Талые и ливневые воды выносят с полей в озера фосфор, азот, калий, которые <удобряют> озера и вызывают бурное развитие водной растительности. Это ведет к резкому увеличению продуктивности органического вещества, которое не успевает полностью минерализоваться. Часть его поступает в донные отложения, ускоряя процесс накопления озерных осадков.
Осушение болот в мелиоративных целях также ведет к обмелению водоемов. Ярким примером может служить судьба озера Велье, что находится в Пушкиногорском районе.
В результате мелиоративных работ исчезли десятки мелких водоемов. Иногда спускаются даже крупные озера. В 1950-е гг. на Крипецком болоте спущено Щирицкое озеро площадью 160 га.
Интенсивная разработка полистовских торфяных месторождений в конечном итоге также приведет к заболачиванию больших, но мелководных озер Полисто, Дубец, Цевло и др.
Однако человек способен продлить жизнь водоемов. Образно говоря, человек может <лечить> озера, то есть восстанавливать благоприятный гидрологический, гидрохимический и гидробиологический режим. Существуют различные способы оздоровления. Наиболее эффективным является прекращение сбросов в водоем загрязненных сточных вод или тщательная их очистка.
Возле Новоржева находится озеро Орша, которое под влиянием городских сточных вод интенсивно загрязняется, заиливается и зарастает. В одно время на нем добывался сапропель. Это сразу же сказалось на улучшении гидрохимического режима воды. В настоящее время составляется проект очистки озера от ила, который будет использован для удобрения полей.
Простым способом оздоровления малых водоемов является очистка их от илов. Особенно экономически выгоден он для озер, заполненных сапропелями. Этот метод дал положительные результаты на юге области, где в результате добычи сапропеля было очищено шесть озер: Меленка, Колпинское, Бабье - в Пустошкинском, Плавцовское - в Новосокольническом, Топучее - в Усвятском, Маленец - в Пушкиногорском районах. Если глубина этих озер до очистки была 0,5-1 м, то после очистки стала 4-5 м. Улучшился гидрохимический режим водоемов, в них появилась рыба.
Водный режим озер можно улучшить, подняв их уровень путем строительства плотин на реках, вытекающих из них.
В 1970-е гг. в результате мелиоративных работ сильно обмелело Заплюсское озеро. По инициативе Плюсского районного общества охотников и рыболовов были перекрыты осушительные канавы. Уровень водоема поднялся, сразу заметно улучшились условия жизни рыб.
В случае кислородного голодания нижних слоев воды используется метод аэрации, когда в них нагнетают сжатый воздух. Аэрации в особенности широко применяют для борьбы с зимними заморами преимущественно на мелководных озерах. Для борьбы с цветением воды, то есть с разрастанием сине-зеленых водорослей, сильно загрязняющих водоемы, с успехом применяют химические методы, включающие внесение медного купороса, хлора или хлористой извести.
Следовательно, сегодня становится возможным <омолодить> водоемы, дать им вторую жизнь. Особенно это касается озер, которые тяготеют к городам и крупным населенным пунктам: Невельского, Орши, Дулова, Велья, Цевло.
| | | 4 | | | | | | | |
Наряду с реками озёра и болота имеют большое значение для хозяйственных нужд человека. Озёра — важнейшие накопители воды, болота — источники питания рек, места, где добывают торф.
Озёра
Озёра
- скопление воды на суше в естественных углублениях земной поверхности. Углубления, в которых находятся озёра, называются озёрными котловинами. Озёра различают по размерам, происхождению котловин, солёности воды, наличию стока. Большинство озёр существуют длительное время, но в степях и пустынях в понижениях рельефа могут возникать и временные
озёра.
Озёрными котловинами могут служить самые разнообразные в рельефе. Тектонические озёра возникли в местах образования грабенов в земной коре. Они имеют вытянутую форму и большую глубину. Среди них самое глубокое в мире озеро - Байкал (средняя глубина 730 метров, наибольшая 1637 метров). В кратерах вулканов (на , в ) располагаются вулканические озёра. В районах многолетней мерзлоты озёрные котловины образуются в результате оседания грунта. На севере Северной Америки и Евразии древние ледники выпахали углубления на поверхности Земли, которые впоследствии заполнились водой. Так образовались ледниковые озёра. Грандиозный обвал, вызванный 1911 года, перегородил реку на Памире, и образовалось Сарсзское озеро - запрудное. В результате карстовых процессов возникают карстовые озёра. Искусственные озёра, созданные человеком, называются водохранилищами.
В районах, где много , озёра дают начало рекам. Такие озёра называются сточными. В засушливых районах, где приток воды невелик, озёра часто не имеют стока, то есть из них не вытекает ни одна река. Такие озёра называются бессточными. В зависимости от наличия или отсутствия стока вода в озере может быть пресной (пресные озёра всегда сточные) или солёной (солёные озёра, как правило, бессточные).
Вода в озёрах постоянно обновляется. Время обновления зависит от их размеров и проточности. Так, воды полностью обновляются за 380 лет.
Болота
Болота - избыточно увлажнённые участки суши, имеющие слой торфа и поросшие влаголюбивой . Они формируются по берегам рек и озёр, в понижениях рельефа, где к поверхности близко подходят подземные поды. В болота могут превращаться озёра. Это происходит из-за постепенного накопления в них рыхлых наносов, остатков растений и животных. Самое большое болото нашей страны - Васюганское в Западной Сибири.
В благоприятных для сельского хозяйства районах болота осушают. Торф используют как удобрение и как топливо.
Международная группа ученых вновь обращается к чиновникам высшего ранга, чтобы те посодействовали в вопросе сокращения выбросов фосфора и азота. Последние, как выяснилось, стимулируют прибрежных вод.
В февральском выпуске журнала Наука (Science
) исследователи утверждают, что сокращение выбросов именно этих веществ возымеет двойной эффект, так как фосфор и азот вступают в сложные реакции взаимодействия в водных экосистемах.
«
Если конечной целью программы является восстановление баланса экосистемы, то, по словам ученых, движение к ней ускорится вдвое в результате средоточия усилий на очистке водоемов от азота и фосфора, попадающих туда вместе со сточными водами», сказал соавтор исследования доктор Дональд Беч из Центра по охране окружающей среды Мерилендского университета. «
Если заниматься только одним веществом, результаты тоже будут проявляться, но гораздо медленней».
Даниель Конли из Лундского университета (Швеция), также соавтор исследования, добавил, что высшие чиновники должны принять единый подход при борьбе с загрязнением. « В любых заболоченных местах чаще всего можно обнаружить либо азотные, либо фосфорные соединения в зависимости от времени года или местности, и потому важно проблему решать именно в корне».
Лишние химические соединения в воде часто приводят к ее цветению, и все потому, что в водоеме начинают активно размножаться водоросли, и экосистема недополучает кислород. Ученые уверены, что виной тому возросший уровень сбросов грязных сточных вод и применение химических удобрений, при распаде которых активные вещества попадают в те же водоемы с грунтовыми водами.
Статья « Контроль эутрофикации: азот и фосфор» была представлена на научном форуме 20 февраля. Ее авторы — доктора Даниель Конли, Ханс Перл, Роберт Ховард, Дональд Беч, Сибил Сейтзингер, Карл Хевенс, Кристиан Ланцелот и Джен Ликенс.
Центр по охране окружающей среды Мэрилендского университета (UMCES ) — главное учреждение Мэриленда по исследованиям проблем экологии и экосистем. Сотрудники центра помогают обществу понять и переоценить значение здоровой экологии целого региона.
Перевод: Георгий Белых