15 мая 2020

ПРОЦЕСС ЗАБОЛАЧИВАНИЯ НА ВАСЮГАНСКОМ БОЛОТЕ

В условиях увеличения содержания углерода в атмосфере наиболее ценными являются биогеоценозы, которые способны поглотить больше CO2 из атмосферы и как можно меньше возвратить обратно. Таковыми и являются болота. Растущие болота являются уникальными экологическими системами, связывающими на длительный период CO2 атмосферы.

^{Рисунок.  Углеродный баланс в болоте}

Прирост торфа разделяют на “долговременный средний” и “кратковременный средний прирост”. Первый включает прирост торфа за весь период существования болота (периоды в тысячу лет и более), второй - прирост торфа за временной интервал в несколько десятилетий, столетий. Наиболее сложным представляется оценить текущее связывание углерода болотами. Поэтому часто используют долговременные оценки накопления углерода болотами. Долговременная скорость накопления углерода характеризует усредненную годичную скорость депонирования углерода атмосферы болотами, в то время как текущее связывание углерода, при постоянстве внешних условий, становится меньше по сравнению с начальными стадиями болотообразовательного процесса.

Учет прихода и расхода углерода в болотных экосистемах позволяет рассчитать баланс углерода. Положительный баланс свидетельствует об интенсивно протекающем процессе болотообразования, нулевой - о сбалансированности экосистемы, отрицательный - о разрушении болотных экосистем. Основным вопросом, интересующим исследователей, является вопрос о том, какой процесс преобладает в настоящее время: депонирование углерода или же выделение его в виде парниковых газов.

Васюганское болото (ВБ) - самое огромное болото в мире, захватило Обь – Иртышский водораздел и раскинулось между 55°40'-58°60' СШ и 75° 30' - 83°30' ВД с протяженностью с запада на восток 573 км и с севера на юг около 320 км. Ранее было уже отмечено, что площадь ВБ составляет 5269437 га, из которых 36,9% относится к разведанной территории и 63,1% приходится на прогнозные ресурсы. На ВБ сосредоточено 18,7 млрд.  т торфа, что составляет 16% от запасов торфа всего Сибирского региона. Проведенные расчеты показали, что содержание депонированного углерода в ВБ составляет 5,1 млрд. т или 12% от депонированного углерода в торфяных залежах  Сибирского региона.

^{Рисунок. Васюганское болото}

Процесс болотообразования на ВБ всегда представлял для ученых загадку. Так ВБ занимает самую высокую часть Западно-Сибирской низменности - Васюганскую гряду. Основная часть ВБ находится в области тектонического поднятия (суммарная амплитуда новейших поднятий колеблется от 100 до 125м). К тому же самое большое ВБ располагается на  территории  южно-таежной и лесо-степной подзон, характеризующихся невысокой увлажненностью климата. При этом отмечается высокая обводненность располагающихся в самой возвышенной части территории ВБ гипново-осоковых болот. Возможно, эти низинные болота возникли во впадине, которая затем была приподнята современными тектоническими движениями выше окружающей периферии, занятой сейчас верховыми болотами?

^{Рисунок. Загадочное болото}

Или эти болота образовались на уже существовавшей возвышенности, поверхность которой изобилует понижениями и они явились очагами заболачивания? Получается, что современное тектоническое движение не препятствует процессу заболачивания. По всей вероятности, оно меньше, чем скорость торфонакопления (сток углерода) на ВБ.

Массовое развитие болот на Западно-Сибирской равнине относится к началу атлантического периода, характеризующегося оптимальными климатическими условиями для процесса торфообразования. В атлантический период отмечается и формирование ВБ, которое 500 лет назад состояло из 19 отдельных болот, сейчас, вследствие разрастания этих участков, образовался единый массив, где 25 % занимаемой территории имеет возраст не более 500 лет при нижнем пределе возраста 9000 лет.

Рассмотрим прирост торфа на ВБ за весь период голоцена. Скорость накопления торфа на ВБ в раннем голоцене была равна 0.5 мм/год; в среднем голоцене 0.4 – 0.7 мм/год, а в позднем – 0.88 мм/год. Был установлен пик аккумуляции углерода – 70 г См-2год-1 при величине прироста 1,79 мм/год в бореальный период (9000–8000 лет наазад). В условиях постепенного потепления климата на территории ВБ величина прироста очень четко реагировала на серию похолоданий субатлантического периода (2000–1700 лет назад, 1500–1400 лет, 700–600 лет назад), увеличиваясь в отдельных торфяниках до 1,5–2 мм/год.

На современном этапе факторы заболачивания, отмеченные выше, сохраняются.

Как обстоят дела с процессом заболачивания на ВБ в настоящее время?

На основании исследований за разные по погодным условиям вегетационные периоды  можно сделать вывод о преобладании аккумуляции углерода в торфяной залежи и соответственно прогрессирующем торфообразовательном процессе на ВБ в современный период. Современная скорость аккумуляции углерода (при среднем содержании углерода в абсолютно сухом веществе 51,7 %) колеблется от 10,3 г См-2год-1 в полигональных болотах до 51,7 г См-2год-1в низинных травяных болотах.

В настоящее время во многих странах разрабатываются программы, направленные на охрану болотных экосистем с целью, прежде всего, сохранения видового биоразнообразия планеты. Но в  результате таких мероприятий должна увеличиться нетто-аккумуляция диоксида углерода из атмосферы.

11 мая 2018

БОЛОТНЫЕ БИОГЕОЦЕНОЗЫ

Васюганское болото, как тип ландшафта отличается большим своеобразием. Положение его в переходной полосе от зоны лиственных лесов к таежной обусловили большую пестроту растительности и торфяных залежей, основной причиной этого является, по всей вероятности, различная степень засоленности и выщелоченности грунтов.

Важным фактором, надо полагать, является образование низинных гипново-осоковых болот на самой вершине водораздела с наивысшей для этого района отметкой – 146 м над уровнем моря.

Другой особенностью Васюганского болота является наличие особых веретьево-топяных сетчато-полигональных низинных болот. Характерная особенность этих болот – полигонально-ячеистый рисунок поверхности и высокая степень обводненности. Границы их распространения очень хорошо прослеживаются с самолета и по аэрофотоснимкам. Сопоставления этих данных с материалами наземной инструментальной съемки показывают, что полигональные болота приурочены к блюдцеобразным понижениям на вершине водораздела, лишенной стока. Склоны водораздела, имеющие хотя бы незначительный уклон, заняты либо низинными болотами с грядами, ориентированными перпендикулярно уклону, либо верховыми грядово-мочажинными.

Не менее оригинальными являются мозаичные и комплексные переходные болота, определенно напоминающие аапа-комплексы северо-западных областей европейской части России. Следует особо отметить, что Васюганское болото является, видимо, единственным местом широкого распространения переходных болот.

На Васюганском болоте можно выделить следующие типы растительности:

Верховой – 1. Грядово-мочажинный, 2. Грядово-озерковый, 3. Сосново-сфагновый, 4. Фускум.

Переходный – 1. Древесно-осоковый, 2. Древесно-сфагновый, 3. Сосново-сфагновый, 4. Осоковый, 5. Сфагновый, 6. Осоково-гипновый, 7. Лесной.

Низинный – 1. Лесной 2. Древесно-осоковый.

Количество различных фитоценозов на Васюганском болоте достаточно велико. На различных типах болот они состоят из определенной цепочки растительных группировок, характеризующей состояние развития и возраст отдельных участков Васюганского болота. Мы остановимся лишь на некоторых обобщенных типах болотной растительности Васюганского болота.

Сосново-кустарничково-сфагновые фитоценозы широко распространены на Васюганском болоте. Они приурочены к окрайкам болот или к хорошо дренированным склонам с уклонами поверхности 0.001-0.006 [23]. Занимают они и наиболее выпуклые центральные участки болота, часто чередуясь с грядово-озерковыми и грядово-мочажинными комплексами, и создают мозаичный рисунок поверхности Васюганского болота.

В болотоведении сибирские олиготрофные болота с сосново-кустарничково-сфагновыми группами формаций принято называть рямами (рис.5).

Рямы встречаются и среди обширных эвтрофных осоково-гипновых топей, где их возникновение и развитие связано с условиями обедненного водно-минерального режима и питания атмосферными осадками.

На Васюганском болоте встречаются следующие варианты таких рямов: 1 -рямы с Pinus sylvestris f. и Iuiginosa и 2 -рямы с Pinus sylvestris f. litwinowii.

Первые рямы приурочены к наиболее выпуклым центральным участкам массива. В этих так называемых “рослых рямах” высота деревьев 6-10 м, диаметр стволов 8-15 см, сомкнутость крон 0.5 – 0.8. Примесь Pinus sylvestris f. litwinowii и P. sibirica незначительна. Кустарничковый ярус развит очень пышно. Степень проективного покрытия кустарничками нередко достигает 70-80%. Доминантами являются Ledum palustra (рис.6) и Chamaedaphne calyculata, довольно обильно Oxycoccus microcarpus. Микрорельеф кочковатый. В моховом ярусе доминирует Sphagnum fuscum (рис.7). На вершинах кочек встречаются пятна зеленых мхов: Pleurozium schreberi, Dicranum polLisetum, D. аffine. У основания кочек и в межкочечных понижениях обычны пятна из Sphagnum fuscum, густо пронизанные стеблями Mylia anomala.

В рослых рямах на периферийных зонах Васюганского болота древесный ярус также состоит из Pinus sylvestris f. uliginosa. Подрост представлен в основном Pinus sylvestris, встречается Betula pubescens. В травяном покрове окрайковых рямов характерно обилие Carex globularis. Доминантами мохового покрова являются Sphagnum magellanicum и Sph.angustifolium. На вершинах кочек высотой более 40 см и на приствольных буграх поселяется Sph.fuscum. На стволах и ветках сосен, на стволиках кустарников обитает значительное количество лишайников – эпифитов. Наиболее обычны Cetraria pinastri, Usnea hirta, U.comosa, Hypogymnia physodes, Parmelia olivacea.

Вариант рямов с Pinus sylvestris f. litwinowii является более широко распространенным. Его можно рассматривать, как одну из первых стадий развития безлесных олиготрофных сфагновых и травяно-сфагновых топей в облесенных фитоценозах. Они особенно характерны для склонов болотных массивов. Древесный ярус в рямах с Pinus sylvestris f. litwinowii более разреженный: сомкнутость крон 0.4-0.6, иногда снижается до 0.3-0.2. Высота деревьев 4-5 м, диаметр стволов 3-7 см. Здесь же произрастающая Pinus sylvestris f. wilrommii имеет высоту 1-2 м, диаметр 1-3 см. Степень общего проективного покрытия кустарничковым ярусом высокая – 60-80%. Количественное соотношение между отдельными видами кустарничков зависит от глубины залегания грунтовых вод. При уровнях воды ниже 50 см в кустарничковом ярусе доминирует либо только Ledum palustre, либо он растет совместно с Chamaedaphne calyculata. Индикатором более высокого уровня грунтовых вод (20-30 см) является Andromeda polifolia. Betula nana встречается редко (рис.8). Наиболее распространенными являются ассоциации Pinus Silvestris f. litwinowii – Ledum palustre – Sphagnum fuscum, Pinus sylvestris f. litwinowii - Ledum palustre + Chamaedaphne calyculata - Sphagnum fuscum.

В моховом покрове доминирует Sph. fuscum; Sph. magellanicum и Sph. angustifolium, которые приурочены к основанию кочек и межкочечным понижениям. Их участие в сложении мохового покрова не превышает 3-5%. На периферии рямов этих типов межкочечные понижения заняты Sphagnum angustifolium, на склонах кочек резко возрастает участие Sph. magellanicum.

Таким образом, несмотря на то, что зональный тип болот подзоны осиново-березовых лесов – эвтрофные осоково-гипновые болота, в современном растительном покрове Васюганского болота немалую площадь занимают олиготрофные сосново-кустарничково-сфагновые ассоциации. Постепенный, но постоянный переход в олиготрофную стадию – это основная современная тенденция в развитии осоково-гипновых болот.

Грядово-мочажинные комплексы (ГМК) широко распространены на Васюганском болоте. Обычно участки болотных массивов, занятые грядово-мочажинными сообществами, имеют форму длинных полос (от нескольких десятков до нескольких сотен метров ширины), расходящихся радиальными рядами от центральных частей болот по направлению к окраинам.

Грядово-мочажинный комплекс на верховых торфяниках водораздела – Ridge-hollow complex on ombrotrophic mire landscape of watershed

В озерково-грядово-мочажинных комплексах сильно обводненные мочажины чередуются с вторичными озерами или же озера занимают центральные участки крупных мочажин.

Нам представляется интересным уделить внимание такому интересному явлению – как развитие регрессивных явлений, проявляющихся во временном прекращении торфообразования и замещении растений – торфообразователей растениями, не образующими торфа (лишайники, печеночники, водоросли. Развитие регрессивных явлений в мочажинах ведет к появлению “черных мочажин”. Процесс разрушения растительности начинается с поселения на поверхности Sphagnum maius, Cladodiella fluitans. Одновременно в моховом покрове появляется Sphagnum compactum. В результате возникают ассоциации Rhynchospora alba – Sphagnum compactum – Cladodiella fluitans - Rhynchospora alba – Cladodiella fluitans.

Явление регрессии на грядово-мочажинном комплексе Natural phenomenon of regressia on ridge-hollow complex

Постепенно на голом окисленном торфяном субстрате остаются только печеночные мхи и водоросли. Следующей стадией является образование озерков, которые, в свою очередь, начинают зарастать мхами, приспособленными к условиям регрессионной стадии развития олиготрофных болот, характеризующимися широкой амплитудой колебаний кислотности среды.

Осоково-гипновые фитоценозы. Своей южной и юго-восточной частью Васюганское болото заходит в провинцию подтаежных западносибирских атлантических эвтрофных осоково-гипновых болот. Осоково-гипновые фитоценозы приурочены на территории Васюганского болота к огромным мочажинам со сравнительно ровной поверхностью.

Травяной ярус в мочажинах довольно редкий. Из осок наиболее распространенными видами являются: Carex diandra, C. chordorrhiza, C. limosa, C. omskiana, местами C. rostrata, C. lasiocarpa. Единично встречаются C. heleonastes и Rhynchospora alba. В небольшом количестве, но значительно чаще растут Scheuchzeria palustris, Triglochin maritimum. Наибольшие скопления образует Equisetum limosum. Среди разнотравья распространенными видами являются Menyanthes trifoliata, Comarum palustre, Cicuta virosa, Epilobium palustre, Pedicularis palustris, Utricularia intermedia. В моховом ярусе господствуют Drepanocladus vernicosus и D. sendtneri. Первый преобладает в менее обводненных местах, второй занимает небольшие обводненные понижения. Здесь же растет и Calliergon trifarium.

Однообразные осоково-гипновые топи пересекают в направлении, перпендикулярном поверхностному стоку, узкие (1-2 м шириной) и длинные (до 1 км длиной) веретья. Веретья возвышаются над осоково-гипновыми топями на 10-25 см. В местах, где уклон отсутствует, веретья тянутся в различных направлениях. Расстояния между веретьями измеряются от нескольких метров до 50 – 200 м. Кроме веретий по поверхности осоково-гипновых топей разбросаны отдельные островки олиготрофных сосново-кустарничково-сфагновых фитоценозов, диаметр которых колеблется в пределах нескольких десятков метров (местное название “шеломочки”). Шеломочки возвышаются над поверхностью осоково-гипновых болот на 50-90 см.

На веретьях поодиночке или небольшими группами растут Betula pubescens и Pinus sylvestris, из кустарников Salix lapponum и S. rosmarinifolia. Кустарничковый ярус развит довольно пышно. Наиболее распространены Betula nana, Andromeda polifolia. Несколько реже растут Ledium palustre и Chamaedaphne caliculata. Травяной ярус веретий по флористическому составу мало отличается от травяного покрова осоково-гипновых понижений.

Несмотря на довольно богатый общий флористический список представителей кустарничкового, травяного и мохового ярусов (46 видов), константными для осоково-гипновых фитоценозов Васюганского болота можно назвать только два вида: Carex limosa и Carex diandra. Очень часто встречаются четыре вида: Betula nana, Andromeda polifolia, Carex chordorrhiza, Menyanthes trifoliata.

В моховом покрове веретий господствует Sphagnum warnstorfii, на более низких веретьях доминирует Tomenthypnum nitens. У основания стволов деревьев в зависимости от высоты кочек растут Sphagnum angustifolium, Sph. magellanicum, Sph. fuscum. Затянувшаяся господствующая эвтрофная осоково-гипновая стадия на Васюганском болоте обусловлена эдафическими факторами. С увеличением торфяной залежи уменьшается влияние на строение залежи подстилающих минеральных пород, снижается зольность торфов и создаются благоприятные условия для развития осоково-гипновых фитоценозов в травяно-сфагновые (веретья) и сосново-кустарничково-сфагновые (шеломочки).

Заболачивание на Васюганском болоте

15.07.2016

Продолжим познания о Васюганском болоте…

ОСОБЕННОСТИ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ

В орографическом и геоморфологическом плане Васюганское болото расположено в основном на Васюганской наклонной равнине. Абсолютные отметки Васюганской наклонной равнины колеблются в пределах 116 - 146 м. Максимальная отметка расположена в истоках р. Бакчар.