Растения болот. какими они бывают

ВВЕДЕНИЕ

Систематика и диагностика торфяных (болотных торфяных) почв на всем протяжении своего
развития остаются одними из самых сложных и в то же время слабо разработанных разделов
почвоведения. На первых этапах развития классификации торфяные почвы оказались исключены
из рассмотрения собственно почв и отнесены к отделу поверхностных геологических образований
(отдел D в классификации Сибирцева) на том основании, что они представляют собой “механические
наслоения отмерших организмов и их выделений” []. Последующее включение болотных почв в большинство классификационных схем 10
-х–начала 30-х годов ХХ в. в качестве “нормальных” почвенных единиц не сопровождалось
установлением принципов их систематики. Болотные торфяные почвы в этот период чаще
всего представлялись обособленной группой, не подлежащей системному рассмотрению из-за
неприменимости классификационных подходов, используемых для выделения минеральных
почв.

Поворотным в систематике торфяных почв моментом следует считать принятие почвоведами
ландшафтно-ботанической парадигмы систематики болот, основы которой были заложены
германскими ботаниками Шимпером и Вебером в начале ХХ в. . Так, уже в
1936 г. Прасолов [] осуществил подразделение торфяно-болотных почв на верховые, переходные и низинные,
принцип которого не оспаривался в ходе дальнейшего развития российской классификации
. Позже Кубиеной [] аналогичные три типа болотных почв (Hochmoor, Übergangsmoor, Niedermoor) были включены
в почвенную классификацию, послужившую основой современной немецкой классификации
почв

Важно отметить, что в этой классификационной концепции устанавливалось прямое соответствие
между понятиями “верховое”, “переходное” и “низинное болото”, с одной стороны, и “олиготрофное”
(омбротрофное), “мезотрофное” и “эвтрофное” (минеротрофное), с другой. Таким образом,
трофность болота (trophic status в английском языке, Trophie – в немецком) стала одним
из ключевых критериев в систематике торфяных почв России и Германии [].

Несколько иные предпосылки развития почвенной классификации болот существовали в Северной
Америке. Здесь ландшафтная типология болот исторически базируется на физико-географических
и гидрологических факторах, а трофность растительности и определяемый ею ботанический
состав торфа, если и учитываются, то лишь в качестве второстепенных критериев. На
высшем таксономическом уровне выделяются традиционные для английского и американского
болотоведения классы bog, fen, marsh и swamp [], имеющие в ряде случаев отличную от европейской интерпретацию. Так, под термином
“swamp” в Европе понимают топяные болота грунтового питания, на которых доминируют
однодольные травы, в то время как в Америке – лесные болота любого питания []. Более того, термин “fen”, происходящий из древнегерманского языка (в отличие от
bog, заимствованного из ирландского), приобрел различные смысловые оттенки в современных
языках и диалектах германской группы, что, в свою очередь, привело к разночтениям
в номенклатурах национальных школ болотоведения. Например, очень широкое толкование
понятия fen (очевидно, близкое к русскому “торфяное болото”) встречается как в диалекте
юго-западной Англии, так и в голландском языке (veen) []. Именно поэтому изложение научных исследований в области болотоведения нередко предваряется
указаниями по разъяснению термина fen .

Разработчики американской классификации Soil Taxonоmy [] пошли по пути исключения как ландшафтного, так и ботанического содержания таксонов,
что обусловило полный разрыв между физико-географической типологией болот и систематикой
торфяных почв. Фактически в классификации игнорируется растительное происхождение
торфа (кроме как в показателе степени разложения торфа), а диагностика осуществляется
на основе его химических свойств и гидрологических критериев развития болота. Этот
подход был позже положен в основу международной классификации почв WRB .

В настоящей работе мы преследуем цель сопоставить основные критерии систематики почв
в различных системах (советской 1977 г. и российской 2004 г., немецкой и международной
– FA-O-UNESCO и WRB) и предложить рекомендации по дальнейшему совершенствованию действующих
в России классификаций в отношении болотных (торфяных) почв. В статье обсуждаются
почвы только торфяных болот.

Верховые болота

Сфагнум наступает

Микроклимат верховых болот сильно отличается от окружающих их лесных территорий. Уровень испарения с поверхности болот выше, чем с ровной глади воды, поэтому воздух насыщен парами. Участки верховых болот открыты солнцу и ветрам, в течение суток наблюдаются сильные перепады температур, весной дольше продолжаются, а осенью раньше начинаются заморозки. Не менее важна и средообразующая роль сфагнума, являющегося примером сильного эдификатора, т. е. растения, которое определяет условия обитания для других организмов.

Корни трав, кустарничков и единичных сосен находятся как собственно в живом сфагновом мхе, так и в образующемся из него торфе. Корнеобитаемые слои мха и торфа перенасыщены большую часть года застойной, т. е. недвижущейся, и потому бедной кислородом водой. Питательными веществами, повторимся, верховой торф также беден, зато богат органическими кислотами, определяющими его сильнокислую реакцию.

Слой сфагнового мха является хорошим изолятором: когда в жаркие солнечные дни кочки на болоте могут пересыхать и сильно нагреваться, торф и вода внизу остаются прохладными (как и вытекающие из болот речки). Вероятнее всего, этот комплекс условий привел к формированию группы олиготрофных видов из семейства вересковые, у которых наблюдается ксероморфное строение листа, несмотря на избыток влаги.

Вереск часто встречается в заболоченных лесах

Многие растения болот верхового типа имеют микоризу, благодаря которой им становятся доступны органические вещества, находящиеся в избытке в окружающей воде. На олиготрофных болотах встречаются интересные насекомоядные растения – росянки (Drosera), жирянки (Pinguicula) и саррацении (Sarracenia), по-своему решившие проблему недостатка минеральных питательных веществ. Сфагновый мох быстро нарастает вверх, и чтобы противостоять этому, одни виды болотных растений формируют длинные корневища, другие – способны постоянно каждый год образовывать новые придаточные корни.

Есть варианты

По происхождению и способу поступления влаги и питательных веществ выделяют основные типы болот:

низинные (топогенные)
верховые (омброгенные)
переходные, которые имеют черты первых двух.

Различают также плоские болота, возникающие при зарастании водоемов, и болота аапа-типа, которые характерны для субарктического климата на плоском рельефе или подстилающем мерзлотном субстрате.

Таким образом, в природе существует множество видов болот – от классических низинных и верховых через множество вариантов переходных, различающихся особенностью рельефа и подстилающих пород, исходным комплексом почвенно-растительных условий и историей их происхождения. Видовой состав растительных сообществ болот зависит от градиента нескольких факторов окружающей среды.

Осока вздутая растет на болотах переходного типа Сосна обыкновенная на болоте переходного типа

Снизу вверх

В природе смена растительности болот идет обычно от низинного типа к верховому, т. е. от более богатого состава влаголюбивых и эвтрофных видов к более специализированной группе растений, приспособленных к жизни на бедных питательными веществами верховых торфяниках. Происходит это за счет постепенного из года в год увеличения высоты торфяной подушки, накопления растительных остатков в условиях переувлажнения и связанного с этим недостатка кислорода, а также за счет повышенной кислотности окружающей воды. В начале формирования напочвенного покрова из сфагнового мха процесс заболачивания находится в стадии болота переходного типа.

Растительность сменяется с эвтрофной на мезотрофную: из древесных растет береза пушистая (Betula pubescens) в угнетенном состоянии, ива пятитычинковая (Salix pentandra), береза низкая (Betula nana) в большом количестве. На возвышениях в изобилии можно встретить багульник болотный (Ledum palustre), из трав преобладают пушица узколистная (Eriophorum angustifolia) и осоки, но в другом наборе видов – осока волосистоплодная (Carex lasiocarpa), осока желтая (Carex flava) и др. Гипновые мхи постепенно сменяются представителями рода Сфагнум (Sphagnum).

Багульник болотный Береза низкая Сфагновый мох

Болото нарастает вверх, связь корней растений со слоями богатого низинного торфа ослабевает. В дальнейшем в наиболее приподнятой части подушки торфа складываются условия для олиготрофного, или верхового, болота. Здесь нет подпитки грунтовыми и поверхностными стекающими с рельефа водами, питание и снабжение водой происходит только за счет атмосферных осадков.

Низинные болота

Низинные болота – как следует из их названия – образуются в поймах рек, по берегам озер и искусственных водоемов, а также в понижениях рельефа, часто ледникового происхождения. Они питаются грунтовыми водами и стоками поверхностных вод. Таким образом, низинные болота постоянно имеют приток вод, как правило богатых питательными веществами, состав которых и определяет ассортимент видов растений конкретного болотного сообщества.

Растения болот низинного типа предпочитают достаточно богатые почвы и одновременно способны выносить длительное затопление водой. По отношению к влажности почвы и воздуха они принадлежат к гигрофитам, а по отношению к богатству почвы в большинстве своем — к эвтрофам.

Среди древесных видов следует выделить представителей рода Ива, часто кустарниковой формы роста, и ольху черную (Alnus glutinosa). Из трав встречаются вахта трехлистная (Menyanthes trifoliata), дремлик болотный (Epipactis palustris), сабельник болотный (Comarum palustre), белокрыльник болотный (Calla palustris), пушица широколистная (Eriophorum latifolium), осоки, вейники. Из мхов преобладает группа гипновых мхов, в частности виды рода Дрепанокладус (Drepanocladus), Палюделла (Paludella), Каллиергон (Calliergon), Скорпидиум (Scorpidium) и др.

Белокрыльник болотный Сабельник болотный

Условия формирования

В зоне умеренного климата огромные площади болот находятся в Евразии и Северной Америке.

Одно из самых обширных болот расположено в Сибири – это Васюганье (54 000 км2).

Также значительные болотистые площади лежат на северо-западе и в центральной части России, в Белоруссии, Финляндии и Скандинавии.

В любой из климатических зон образование болота связано с избыточным и застойным увлажнением, которое имеет несколько причин. В первую очередь это гумидный климат, в котором осадков выпадает больше, чем испаряется влаги с поверхности суши, и при определенных особенностях рельефа происходит застой влаги или полностью отсутствует сток воды. Равнинный рельеф с небольшими понижениями и близким стоянием грунтовых вод вызывает заболачивание. Способствует этому характерный для тяжелых почв уплотненный оголенный горизонт, так называемый ортштейн, который препятствует просачиванию воды вниз по профилю. Усугубляет ситуацию на значительной территории умеренного климата вечная мерзлота (не оттаивающие даже летом грунты), которая также выполняет функцию водоупора.

От леса к болоту

Иной тип заболачивания — от леса к болоту — также происходит в несколько этапов, причем эвтрофная стадия может выпасть или сразу при определенном рельефе идти по верховому типу – в условиях поступления влаги и минеральных веществ исключительно из атмосферы. Тогда образуются типичные верховые болота – господство сфагновых мхов, которые способны существовать без субстрата. Образуя плотную подушку, они нарастают вверх, при этом нижняя их часть постоянно отмирает с образованием бедного зольными веществами кислого торфа.

Помимо сфагнума в таких условиях произрастает ограниченный ассортимент видов, большинство из которых олиготрофы. Из древесных растений – в основном сосна обыкновенная (Pinus sylvestris) в угнетенном состоянии. В особую группу специализированных кустарников и кустарничков из семейства вересковые входит подбел обыкновенный (Andromeda polifolia), мирт болотный (Chamaedaphne calyculata), клюква (Oxycoccus) и некоторые другие. Из травянистых растений часто встречаются

Пушица влагалищная Клюква на кочке Подбел многолистный

(Eriophorum vaginatum), oсока топяная (Carex limosa).

Сукцессия

Болота интересны тем, что в истории их формирования наглядно можно проследить этапы сукцессии (смены) растительных сообществ, иногда этот процесс происходит в течение нескольких лет и его буквально можно наблюдать: например, заболачивание берега пруда, старицы в пойме реки или небольшого озерца. Процессы заболачивания более масштабные по площади происходят не так быстро и зависят от многих причин, в частности периодических многолетних колебаний климата и гидрологических изменений, антропогенных воздействий на природу (прокладывание дорог, отведение воды, осушение).

Зарастание водоема

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании проведенного обзора публикаций и опыта авторов предлагается:

1. В качестве одного из основных критериев разделения почв естественных болот на эвтрофные
и олиготрофные использовать современную растительность (растения-индикаторы трофности),
как правило, одновременно обусловливающую и ботанический состав торфа поверхностного
торфяного горизонта.

2. Пограничное значение мощности торфа для отделения торфяных почв от минеральных
установить на уровне 30 см.

3. Ввести таксон мезотрофных торфяных почв как типа, в растительной индикации которого
участвуют мезотрофные виды и, возможно, сочетание эвтрофных и олиготрофных видов.

4. Исключить на современном этапе из диагностических критериев аналитические данные
по элементам питания (N, P, K, Ca, Mg), сохранив в качестве дополнительных: рН, зольность,
плотность твердой фазы, влагоемкость, степень разложения

Важность почвенно-физических
параметров подчеркивается, в частности, тем обстоятельством, что их отсутствие в диагностике
торфяных почв классификации WRB расценивается как один из основных ее недостатков
[]. Указанные параметры могут быть ранжированы для трех типов почв, включая мезотрофные
почвы

Так, западносибирские торфа хорошо разделяются на три типа по значениям зольности
[].