 |
|
|
Сукачёв. БОЛОТОВЕДЕНИЕ И ПАЛЕОБОТАНИКА |
БОЛОТА, ИХ ОБРАЗОВАНИЕ, РАЗВИТИЕ И СВОЙСТВА. Заторфовывание водоемов
|
Смотрите также:
Биографии ботаников, почвоведов
|
Образование болот на месте ранее бывших озер, прудов или рек и ручьев с медленно текущей водой — очень распространенное явление ж состоит в сущности в том, что водоем все более и более заторфовывается ж покрывается растительностью, пока вовсе не исчезнет открытая водная поверхность. Остановимся ближе на рассмотрении жизни водоемов.
Представим себе озеро, в котором еще не успела развиться растительная и животная жизнь, озеро молодое. Такие озера возникали, например, после отступания ледников в северной половине России (а в исключительных случаях могут встречаться и в настоящее время).
В то время откладывались на дне таких озер осадки, почти начисто состоявшие из минеральных веществ, которые вносились в озеро либо реками и ручьями, либо ветрами в виде пыли, либо попадали в воду при размывании волнами берегов. В наиболее глубокие части водоемов сносился более тонкий озерный ил, который и осаждался по озерному ложу. Часто при этом смывалось с берегов или ручьями вносилось то меньшее, то большее количество извести в виде двууглекислого кальция, в значительной части в растворе, который постепенно также осаждался на дно. В силу этого первые озерные слои очень часто заключают много извести, бурно вскипают от кислоты и представляют собою так называемый озерный мергель. Поэтому нередко на дне озер под слоем ила лежит слой озерного мергеля; то же можно встретить и на дне глубоких торфяников, развившихся путем зарастания озер. Но такие почти исключительно минеральные отложения накопляются очень недолго. Вскоре же в озере пробуждается органическая жизнь. У берегов селится прибрежная растительность, а еще раньше и богаче развивается так называемый планктон, т. е. свободновзвешенные в воде растительные и животные организмы; причем последние играют несравненно более значительную роль, чем жервые. Среди растений наиболее распространены в планктоне водоросли, грибы же и бактерии отступают на второй план. Впрочем, роль бактерий здесь временами может быть очень велика, но в настоящее время она далеко еще не достаточно выяснена.
Из водорослей можно прежде всего отметить синезеленые, которые часто своим массовым появлением вызывают так называемое цветение водоемов (например, АпаЪаепа flos aquae, Aphanizomenon flos aquae и др.). Значительную роль подчас играют в планктоне диатомовые и зеленые водоросли (например, Chlamydomonos, Volvox, Eudorina, Pandorina, Pediastrum, Scenedesmus и др.). Из животных распространены корненожки (впрочем, главным образом в морском планктоне), коловратки и особенно различные ракообразные. Эти организмы, отмирая, падают на дно и сме- жшваются с минеральными отложениями. Постепенно они, однако, начинают все более и более доминировать в составе отлагающихся слоев, н спустя некоторое время озерные отложения почти начисто состоят из трупов этих организмов.
Таким образом, на дне образуется отложение, носящее по-шведски название гиттии (Gyttja), по-немецки, печеночного торфа (Lebertorf), К. Вебером же называемое муддой (Mudde). Некоторое участие в этом отложении принимают также остатки высших растений. С течением времени на дне водоема (если он не слишком глубок) начинают развиваться некоторые цветковые растения, харовые водоросли и мхи; развивается так называемый бентос. Мхи при этом иногда появляются на очень значительной глубине (например, Thamnium на глубине 660 м в Женевском оз.). В бентосе появляются из цветковых роголистник (Ceratophyllum de- mersum), наяда (Najas minor) и др. Затем сюда могут заноситься течением или волнением куски стеблей и листьев у берега растущих растений, их семена, плоды; наконец, с суши ветром в озеро могут приноситься те же части сухопутных растений, а также пыльца, особенно таких растений, как сосна и ель, которые как ветроопыляемые развивают массу легкой, сухой пыльцы, далеко уносимой ветром.
Но все эти остатки в отложении не играют большой роли, главным образом оно состоит из остатков планктонных растительных и животных организмов, особенно же прошедших через пищеварительный канал мелких водных животных и отложившихся в виде экскрементов (Post, 1864). Насколько значительно здесь количество экскрементов, может показать исследование Тримбома, произведенное над подобными отложениями в Финляндии. Он обнаружил, что на долю не прошедших через пищеварительный канал растительных остатков приходится 5%, на долю таких же животных остатков также 5%, на долю глины и тонкого песка 15%, а экскременты составляют 75% (цит. по: Andersson, 1898, стр. 25, 185).
Все эти вещества гниют здесь в совершенно иных условиях, чем на суше. X. Потонье (Potonie, 1912), называя процесс, который происходит при этом, битуминизацией, характеризует его как восстановительный, в результате которого образуется вещество, называемое им сапропелом. Более старый сапропель, часто являющийся уже полуископаемым и принявший твердостуднеобразный характер, Потонье называет сапроколлом. В отличие от настоящего торфа сапропель, образовавшись из планктонных организмов, относительно более богатых белковыми и воскообразными веществами и жирами, и сам содержит последних значительно больше, чем торф, будучи относительно богат азотом. Однако мнение X. Потонье, что в сапропеле большую роль играют жиры, оспаривается К. Вебером (Weber, 1907а). Все те отложения, в которых преобладает сапропель и в которых минеральная часть, если она есть, носит иловатый характер, Потонье предлагает назвать сапропелитами. Этого названия мы и будем придерживаться дальше.
Таким образом, сапропелит есть продукт главным образом планктона, остатки которого падают на дно и накопляются постепенно.
Происходящий при этом процесс носит своеобразные черты. Как указывает В. JI. Оме- лянский (1925), сначала белки подвергаются энергичному разложению с образованием сероводорода, аммиака и других продуктов глубокого распада белковой частицы, с одной стороны, и каких-то устойчивых азотистых соединений — с другой. Образовавшийся таким образом сапропель представляет собой достаточно устойчивое образование даже при свободном доступе воздуха. Причиной указанной устойчивости его X. Потонье считает недостаток кислорода и задерживающее влияние высоких давлений на больших глубинах под значительной толщей воды. Однако В. JI. Омелянский указывает, что вряд ли эти причины имеют здесь место, так как, во-первых, в отсутствие кислорода могут проявить свое действие анаэробные гнилостные виды, а, во-вторых, высокое давление может проявить губительное действие на бактерии лйшь в очень глубоких водоемах. По исследованиям Омелянского, гнилостные бактерии встречаются в сапропеле, откладывающемся в озерах, во всей его толще и до значительных глубин. По его мнению, причиной замедления гнилостных процессов в сапропеле может служить накопление в застойных водоемах вредных продуктов обмена, препятствующих, деятельности гнилостных бактерий. Разложение в этом случае не доходит до конца, так как среда становится непригодной для дальнейшего произрастания микробов и проявления их биохимизма.
Верхний слой этих отложений в водоеме, в котором (слое) много живых форм, С. М. Вислоух предложил называть биопелем, т. е. живым илом, а Б. В. Перфильев — сапрогеном (цит. по Таганцеву, 1920а, стр. 73).
Сапропелит представляет почти однородную массу первоначально мягкой консистенции; впоследствии же на дне торфяников он делается плотным и приобретает желатинообразный, упругий характер, в изломе несколько маслянистый. Чаще всего он оливкового цвета, но иногда встречается с красноватым оттенком или почти светло-серый. Обилие извести делает его почти белым. Будучи высушенным, он сильно темнеет, уменьшается в объеме, делаясь твердым, как камень, и снова уже не размягчается при намачивании. Нередко куски сапропелита, будучи подвергнуты действию мороза и высушены, распадаются на тонкие слои. Это прекрасно видно на сапропелитах, добываемых со дна торфяников при разработке болот под Ленинградом. Отложения сапропелита иногда бывают значительной толщины, достигая до 10—15 м и более. Такие толщи известны в Германии, в России же пока наибольшая толщина ископаемых сапропелитов была констатирована в 5 м.
Сапропелиты вообще до сих пор были мало изучены. Лишь в последнее время на них обращено значительное внимание, между прочим, и у нас в СССР. При Академии наук имеется Сапропелевый комитет, ныне Сапропелевый отдел Комиссии по изучению естественных производительных сил, поставивший своей задачей объединение научных работ по сапро- пелитам и содействие их организации. Этот комитет организовал специальную станцию для изучения сапропелитов близ ст. Академическая (близ г. Бологое).
Наиболее изучен из наших сапропелитов сапропелит из Толполов- ского болота под Ленинградом. Г. И. Ануфриев дает ему следующую характеристику: «Сапропелит Толполовского болота отличается весьма характерными свойствами. Он представляет собой однородную массу илотностуднеобразной консистенции, довольно легко разделяющуюся на горизонтальные слои толщиной в несколько миллиметров. Масса сапропелита легко режется ножом, причем вырезанные куски прочно сохраняют форму. В свежем состоянии сапропелит иногда пахнет сероводородом, не пристает к рукам, не пачкает и в тонких прослойках слегка просвечивает. При намачивании сапропелит не изменяет заметно ни объема ни консистенции; при медленном высушивании чрезвычайно сильно сокращает объем, чернеет и становится твердым, как камень. При высушивании, соединенном с промораживание^ легко расслаивается на тонкие листочки, последние волнообразно искривляются, местами отстают друг от друга, но в общем вырезанный кусок сохраняет свою форму и не рас- мадается. В зависимости от толщины высушенных слоев (толщина их колеблется от нескольких миллиметров до десятых долей его) последние мли принимают вид прочных и твердых корочек, или превращаются в тончайшие листочки, легко ломающиеся при прикосновании» (19256, стр. 28).
Посторонних примесей в сапропелите очень мало; изредка встречаются вертикальные тонкие корешки тростника, а на поверхности слоев иногда имеются отпечатки листьев березы, осины, ив. Минеральных примесей также немного, зольность сапропелита в некоторых пробах равнялась всего 8.42, чаще 15—20%. Влажность около 80%.
В состав сапропелита входят главным образом остатки и продукты разложения водных животных и водорослей; среди последних довольно часты диатомовые и десмидиевые. Кроме того, в нем обнаружены, по сообщению Б. В. Перфильева, остатки водоросли Gleocapsa.
Цвет сапроколла обычно красновато-бурый, довольно чистого тона, но нередко внизу, при приближении к минеральному грунту, эта окраска сменяется на оливково-бурую. Впрочем, такое соотношение наблюдается не везде; иногда вся толща сапроколла до грунта окрашена в красноватый цвет, а изредка оливковый сапроколл налегает на красноватый или переслаивает его. В общем слой оливкового сапроколла там, где он присутствует, обладает незначительной мощностью, всего в несколько сантиметров. .
Относительно альгологического состава обоих слоев имеется лишь краткое указание в заметке В. Н. Таганцева (19206), а именно что, по исследованиям С. М. Вислоуха, в красноватом сапроколле преобладают десмидиевые водоросли, тогда как в нижнем, оливковом, много синезеленых и диатомовых.
Фауна обоих слоев, по данным В. М. Рылова (1923), носит почти однородный характер и не дает оснований для их подразделения. В нижнем слое сапроколла, в непосредственной близости к минеральному грунту, сильно возрастает примесь минеральных частиц, содержание которых доходит до 80%. Здесь же сосредоточена большая часть дрифтового материала растительного происхождения; изредка встречаются обломки древесины, обрывки тканей водных растений, сосновые шишки, плодики Potamogeton natans, Р. perfoliatus и др., Scirpus lacustris и семена Comarum palustre. Наряду с остатками водорослей этот слой содержит небольшие количества пыльцы сосны, ели, березы, а также иглы губок.
Средние слои сапроколла, окрашенные большей частью в красноватый цвет, являются наиболее чистыми и однородными. Посторонние примеси встречаются редко; среди них можно отметить минеральные частицы, плодики Potamogeton natans, Р. perfoliatus, Р. gramineus*, Р. lucens, jP. pusillus, Ceratophyllum demersum, Nuphar lutea, кусочки древесины сосны, очень редко остатки гипновых и сфагновых мхов. Большая часть примесей, особенно минеральные частицы и крупные растительные остатки, располагается на поверхности слоев, как бы перестилая сапроколл. В таких случаях чаще всего попадаются прекрасно сохраняющие очертания и нервацию отпечатки листьев таких древесных растений, как береза, ива и осина.
По мере приближения к верхней границе сапроколл обогащается тонкими вертикальными корешками, а затем и корневищами Phragmites communis и, наконец, переходит в слой, промежуточный между чистым сапроколлом и вышележащим тростниковым торфом. Этот переходный горизонт чаще всего имеет характер сапропелевого торфа со слоистым строением, т. е. полосчатого торфа (по терминологии X. Потонье), так как он состоит из тонких слоев сапроколла, чередующихся с прослойками остатков тростниковых корневищ. От нижней границы переходного слоя к верхней количество тростника все увеличивается и соответственно утончаются полоски сапроколла; наконец, сапропелевый торф незаметно переходит в чистый тростниковый.
Переходный слой отличается чрезвычайно грубой структурой, зависящей от скопления крупных и широких тростниковых корневищ светло- желтого цвета, очень хорошо сохранившихся. Часто он весь пронизан густым войлоком корешков тростника, а в некоторых случаях обнаруживается более однородное строение, причем сапроколл и торфянистые остатки перемешаны без слоистости. В последнем случае он приближается к разновидности сапропелевого торфа, обозначенной X. Потонье как Sumpftorf.
Мощность сапропелевого торфа в разных местах болота различна, большей частью 20—24 см, с колебаниями от 10 до 40 см. Таблица 3 Количество, в % от сухого веса Местонахождение зола вещества, нерастворимые в НС1 (кремнезем и др.) Fe203 СаО MgO so3 Оз. Белое Оз. Перегородное 17.35 78.19 72.8 8.8 15.1 3.4 8.8 72.5 1.5 2.4 3.0 3.2
Химический состав сапропелитов вообще довольно непостоянен. Для иллюстрации можно привести анализы, сообщенные в работе В. Н. Таган- нева (1920а), для сапропелитов двух озер Вышневолоцкого у. Тверской губ. (табл. 3). При образовании сапропелита биологические процессы в нем с глубиной прекращаются, о чем можно судить по уменьшению количества гнилостных и иных микроорганизмов (Омелянский, 1925), но продолжают идти процессы векового геохимического характера. О тех изменениях, которые происходят при этом, могут дать представление данные анализа сапропелита из разных глубин со дна оз. Белого Вышневолоцкого у. (табл. 4). Образцы были добыты при бурении льда озера зимой 1916 г. (Таганцев, 1920а).
Таблица 4 Глубина от поверхности ила, в м Зола В % от воздушно-сухого веса золы гигроскопическая вода с н Поверхностный ил 18.60 12.19 40.51 6.20 3.5 27.64 11.53 36.2 5.02 4.5 32.72 10.20 33.10 4.63 5.5 48.28 8.34 25.36 3.15 6.75 58.14 6.70 18.28 3.18
Приведу еще данные Б. В. Вызова (1925) для ископаемого сапропелита вз Толполовского торфяника, в % от воздушно-сухого веса которого содержалось: С - 50.68, Н - 3.55, S — 4.42, N - 2.88, О — 38.47.
Крайне интересные сапропелевые образования описывает В. Я. Толмачев (1915) в торфяниках у оз. Шигирского близ Нейво-Рудянского завода Свердловского у. Здесь при исследовании искусственных разрезов и при закладывании шурфов обыкновенно под торфом находят мощные слои сапропелитов (по местному бузга), подстилаемые серо-голубыми «ашнами (мяснига). Среди собственно сапропелитов различаются обычно |*а слоя: озернуга — студневидная, несколько землистая, оливковая »сса и трясуга — желтоватая или розоватая также студневидная масса.
Озернуга занимает верхние горизонты, и мощность ее 0.25—1.8 м, ша медленно высыхает, значительно уменьшается в объеме и весе, в выкушенном состоянии имеет твердость свежей кости. Трясуга имеет мощность 0.35—0.70 м, при высушивании очень медленно теряет воду, в су- жом виде приобретает твердость сухой глины и светло-розовый цвет. Интересны химические анализы (табл. 5), исполненные Е. П. Сысоевой Ш приводимые В. Я. Толмачевым (1915).
Таблица 5 в % от воздушно-сухого веса Сапропелит Si02 Fe203 А120З СаО MgO MnO so8 органические вещества и вода Озёрнуга ...... Трясуга 38.04 2.56 4.63 0.51 5.27 1.52 2.72 40.64 0.92 1.17 Следы 0 2.80 0.26 45.48 51.81
Интересно отметить, как выделяется для озернуги обилие кремнезема, а для трясуги — извести. Первая приближается к тому, что X. Потонье называет сапропелевым песком, а вторая — к известковому сапропелю. Впрочем, в данном случае можно говорить и о сапроколлах, так как и озёрнуга, и трясуга встречаются в этих торфяниках в полуископаемом состоянии. Трясуга обычно имеет явно слоистый характер и состоит из слоев разных оттенков.
Окраска цветных слоев этих сапропелитов, по мнению В. Я. Толмачева, обязана присутствию красящих веществ тех глин, которые встречаются в бассейне озера. Однако мною был найден однажды при бурении болота среди песков в Бузулукском бору Самарской губ. под торфом интенсивно розовый сапропелит, цвет которого поставить в связь с коренными породами данной местности нельзя. Эти своеобразные сапро- пелиты заслуживают большого внимания.
Интересно, что в сапропелитах Шигирского торфяника наряду с богатейшими остатками доисторического человека найдены и кости таких вымерших животных, как мамонт, носорог (Rhinoceros tichorhinus) и бык (Вos priscus).
Своеобразный вид сапропелита описывают К. Вебер и Минссен (Minsseen, 1913) под названиями «Leuchtorf» и «Pollenmudde», отличающийся чрезвычайно обильным содержанием пыльцы древесных пород. Он желтоватого и серо-желтоватого цвета, в воздушно-сухом состоянии характеризуется особенной легкостью. Минеральными соединениями он беднее, чем другие виды сапропелита. Интересно, что этот пыльцевой сапропелит обладает наибольшей теплотой горения.
К озерным сапропелитам генетически близки морские илы, развитые в Азовском море, на побережье Балтийского моря и пр. Сюда же относится та своеобразная корка, которая была находима на побережье оз. Балхаш, у зал. Ала-Куль. Сапропелитовый ее характер был выяснен М. Д. Залесским (1914). Оказалось, что она образована планктонной водорослью Botriococcus brauni. Осадки, отлагающиеся на дне заливов, при сильной волне выбрасываются на берег и заносятся песком. В условиях полупустынного климата Семиречья эти органические сапропелитовые отложения превращаются в резиноподобную корку с небольшим (от 1 до 3%) содержанием воды даже в естественном состоянии. По мнению В. Н. Таганцева (1920а), который предложил называть это образование балхашитом, оно является не сапропелитом в собственном смысле слова, но продуктом его дальнейших изменений и превращений, быть может, в озокерит и т. д.
В то время как идет развитие планктона и накопление сапропелитов на дне озера, начинает все более и более развиваться прибрежная водная растительность. Присматриваясь к тому, как распределяется растительность в водоемах со стоячей или медленно текущей водой, ясно видимт что главным фактором, от которого зависит распределение растений, является глубина, или, что то же, высота водной толщи. От этого, а равно и от прозрачности воды зависят интенсивность освещения и температура нижних слоев воды. Движение воды и свойства дна, хотя подчас и играют большую роль, все же должны быть поставлены на второе место. Так как в общем распределение глубин в водоемах идет зонально, то понятно, что и в распределении растительности замечается известная зональность. Изучая ближе эту зональность, можно установить несколько зон (1).
В наиболее глубоких местах, куда проникает мало света, могут существовать лишь немногие растения, и то низшие споровые. Здесь кроме планктона в толще воды дно покрывают так называемые микрофиты, главным образом синезеленые водоросли, немногие зеленые и диатомовые. На несколько более мелких местах находим уже более богатую растительность из крупных растений, но также исключительно споровых — здесь больше играют роль зеленые водоросли: Vaucheria, Cladophora н др. Как та, так и другая растительность образуют одну зону — зону микрофитов. За этой зоной ближе к берегу идет так называемая зона макрофитов, т. е. растений более крупных, частью споровых, а главным образом уже цветковых. Здесь находим целые подводные луга из харовых водорослей (Chara, Nitella), роголистника (Ceratophyllum demersum), узколистных рдестов (Potamogeton obtusifolus, P. mucronatus*), некоторых мхов (Calliergon giganteum). Еще ближе к берегу следует зона широколистных рдестов (Potamogeton perfoliatus, P. praelongus, P. lucens). Здесь глубина не более 4—5 м, чаще же меньше. Кроме рдестов, которые часто образуют очень густые подводные заросли, здесь растут урути (Myrio- phyllum), ежеголовка (Sparganium natans*), а также сюда часто заходят такие растения предыдущей зоны, как роголистник, харовые водоросли. В этой же зоне, в более мелких ее частях, развиваются и водяные лилии (Nymphaea), и водяные кувшинки (Nuphar), а также плавающий рдест (Potamogeton natans). Если ранее упомянутые виды имели погруженными все свои части, за исключением цветков, которые большинство из этих растений выставляло из воды, то такие растения, как водяные лилии ж кувшинки, а также плавающий рдест, имеют листья с широкими округлыми пластинками, которые распростерты по поверхности воды. Иногда эти растения растут столь обособленно от рдестов, что можно сказать, что и они образуют особую зону.
Но это все растения, которые не возвышаются над водою. Следующая же зона, зона камышей, состоит из высоких растений, надвод- шые части которых значительно возвышаются над водою; это будут трост- мнк (Phragmites communis), камыш (Scirpus lacustris), трезубка (Scolochloa festucacea), водяной хвощ (Equisetum limosum*) и др. Сюда, впрочем, могут заходить и растения предыдущей зоны, если заросли камышей не слишком густы. Обычно здесь не глубже 2—3 м. На конце между этой камышовой зоной и урезом воды имеем мелководную зону, ее глубина редко превосходит 1 м. Состав растительности здесь менее постоянен, более разнообразен; обычны, например, осоки (Carex gracilis* и др.), ситник (Heleocharis palustris), стрелолист (Sagittaria sagittifolia), водяной подорожник (Alisrna plantago*), водяная гречиха (Polygonum amphibium)? кизляк (Naumburgia thyrsiflora), рдест (Potamogeton gramineus*), водяные лютики (Ranunculus circinnatus и др.), водяная сосенка (Hippuris vulgaris) и мн. др. Кроме этих растений, распределенных в общем зонально, в водоемах почти всегда имеются растения, которые нельзя отнести ни к какой зоне. Это растения, не прикрепленные ко дну, а свободно плавающие. Одни из них погружены целиком в воду (за исключением лишь цветков), как например пузырчатки (Utricularia) и турча (Hottonia palustris), другие плавают на поверхности воды, как например ряски (Lemna), особенно L. minor и L. polyrrhiza*, лягушечник (Hydro- charis morsus-ranae). Сюда же относится телорез (Stratiotes aloides), который над поверхностью воды выставляет концы своих острозубчатых листьев. Эти растения помещаются там, где тихо, где нет волнения.
Таким образом, если оставить последнюю категорию растений в стороне, то мы можем наметить следующие 6 зон растительности: 1) мелководная зона, 2) зона камышей, 3) зона водяных лилий, 4) зона широколистных рдестов, 5) зона макрофитов, 6) зона микрофитов.
Мы видели, что в озере за озерным мергелем начинает отлагаться сапропелит; в более глубоких озерах его отложение может продолжаться очень долго. Место отложения сапропелита будет соответствовать зонам микрофитов и макрофитов, если растительность в этих зонах негуста. В каждой из следующих зон будет идти отложение уже совершенно другого рода. Если в зоне макрофитов очень часто остатки планктонных организмов еще доминируют над остатками растений, свойственных этой зоне, так что по своим физическим и химическим свойствам отложение этой зоны мало отличается от чистого сапропелита, то уже в зоне широколистных рдестов, а тем более в зоне водяных лилий остатки высших растений начинают брать решительно верх над остатками планктонных организмов. Хотя здесь также остатки листьев и стеблей таких растений, как рдесты или водяные лилии, в значительной степени измельчены водными животными, тем не менее химический состав этих отложений иной: в них преобладают углеводы, жиров же и протеинов относительно меньше, а потому они беднее азотом. Если вспомнить, что это места в водоемах более мелкие, куда доступ кислорода относительно более легок, то станет ясно, что здесь уже теряются условия, необходимые для битуминизации, которая приводит к сапропелю, и здесь мы имеем начало тех процессов, благодаря которым получается торф. В этих двух зонах происходит как бы смешение двух процессов — битуминизации и торфообразования — и условия таковы, что эти процессы могут быстро сменять друг друга как в пространстве, так и во времени. Поэтому в общем отложение, здесь образующееся, имеет промежуточный характер между сапропелем и настоящим торфом, и его можно назвать сапропелевым торфом (по К. Ве- беру, Torfmudde, по-шведски Dy или Dytorf, по X. Потонье, допплери- товый сапропель). Он состоит из сапропеля со значительной прибавкой гумусовых кислот и намытого и отмученного торфа, причем последний происходит из торфа, залегающего на берегу, а первый образовался из намытых частей высших растений. Обычно сапропелевый торф имеет вид темного ила, иногда почти черного, далеко не такого однородного, как сапропелит: в нем попадаются подчас значительные куски отдельных частей растений, а иногда целые куски корневищ (например, Nymphaea я Nuphar) и плоды. Он не обладает такой желатинообразной консистенцией, как сапропелит.
В следующей зоне камышей количество падающих на дно остатков стеблей и листьев тростника и камыша столь велико, что остатки не только планктонных организмов, но и других растений этой зоны совершенно теряются среди них. Здесь уже образуется настоящий торф, чему способствует и меньшая толщина водного слоя в этих местах. Так как обыкновенно тростник и камыш не образуют смешанных зарослей, а растут чистыми сообществами, то торф бывает составлен из остатков либо одного камыша, либо одного тростника, т. е. образуется либо камышовый, либо тростниковый торф. Крупные неразложившиеся остатки этих растений, переполняющие такой торф, позволяют уже простым глазом различать эти два вида торфа. В мелководной зоне точно так же, мало-помалу, на дне накопляется слой из отмерших остатков населяющих ее растений. Так как наибольшее количество растительной массы дают осоки, то часто торф, откладывающийся в этой зоне, является осоковым. Он обыкновенно в свежем состоянии представляет собою буро-желтую волокнистую массу, состоящую в значительной части из остатков стеблей, листьев и корневищ осок, а также других растений, свойственных этой зоне.
Итак, мы видим, что каждой зоне или, вернее сказать, каждой растительной ассоциации, в озере соответствует определенный вид отложения: вначале откладываются сапропелевые слои, а затем торф. При этом понятно, что этот процесс постепенно ведет к смене растительных ассоциаций в озере. Так, в зонах микрофитов и макрофитов с течением времени накопляется столько сапропелита, что здесь начинают селиться отдельные представители зоны широколистных рдестов, которые, отмирая, дают большую массу остатков, в силу чего поднятие дна идет быстрее и представители этой зоны все успешнее и успешнее развиваются.
Но затем усилившееся накопление сапропелевого торфа на дне делается столь значительным и дно так поднимается, что здесь находят возможным селиться представители уже следующей зоны, зоны растений с плавающими на воде листьями. Вначале появляется водяная лилия (Nymphaea) или водяная кувшинка (Nuphar) единично, но затем по мере дальнейшего поднятия дна они начинают господствовать и вытеснять зону широколистных рдестов. Остатки массивных корневищ, стеблей и листьев этих растений, накопляясь на дне, еще более ускоряют процесс обмеления в этом месте водоема, чем они сами подкапываются под свое существование, так как на глубине 1—1.5 м они уже вытесняются камышами и тростником. Густой лес стеблей этих растений дает еще большую растительную массу, падающую к концу лета на дно водоема, и, кроме того, задерживает взмученный в воде и наносимый волнами ил, как растительный, так и минеральный, создавая этим условия для внедрения сюда элемента мелководной зоны: осок, ситника, болотного хвоща и других растений.
Таким образом, мы видим, что каждая зона в конце концов подготовляет почву для следующей зоны, и в силу этого наблюдается постепенное надвигание растительности в глубь озера. Если последнее не слишком глубоко, то в конце концов наступит момент, когда озеро сплошь зарастет растительностью и на месте открытой водной поверхности появится болото, в котором будут господствовать осоки и другие однодольные растения, реже двудольные. Этот момент совпадает с полным заторфовы- ванием озера. В это время вода покрывает сплошным слоем поверхность почвы только в исключительных случаях: либо весною после таяния снегов, либо после сильных дождей. Так возникает на месте озера или ему подобного водоема осоковое, или травяное болото.
Нарисованный выше процесс в некоторых своих частях несколько схематизирован. В природе наблюдается нередко, что некоторые зоны вовсе выпадают, местами совмещаются две зоны в одну или же, напротив, одна из описанных зон ясно расчленяется на две или несколько новых. Различен также темп этого процесса. На скорость его влияют многие условия: глубина водоема, волнуемость, состав воды, характер дна, принос минеральных или органических веществ ручьями и речками и проч.
Часто среди описанных выше слоев озерных и болотных отложений вклиниваются торфянистые слои из остатков, не отложившихся in situ, а принесенных сюда реками и ручьями или намытых нрибоем. Такой намывной торф имеет часто очень неопределенный состав: то в нем могут преобладать обработанные водою остатки травянистых растений, то окатанные куски древесины, то остатки мхов.
В зарастающих озерах иногда можно встретить свободно плавающие на воде острова, покрытые той же растительностью, что растет у берега, или же почти голые. По-видимому, такие плавучие острова возникают следующим образом. При процессе разложения растительных остатков на дне водоема в торфянистых отложениях накопляются газы, благодаря которым слои этих отложений, особенно если они связаны корневищами растений, поднимаются на поверхность воды и некоторое время плавают на ней. Впрочем, могут возникать такие острова и иным путем, о чем я скажу ниже. Заторфовывание таким способом может происходить и в ручьях и речках. Понятно, что медленность течения в них является необходимым для этого условием.
Этот способ образования болот может быть назван зарастанием, так как здесь процесс заторфовывания идет параллельно с зарастанием растительностью, главным образом коренящейся в дне водоема. Но заторфовывание водоема и превращение в болото может происходить и другим способом, к рассмотрению которого теперь и переходим.
В более северной части СССР, а также и в некоторых других местах в заполнении водоемов торфом и превращении их в болото играют часто роль растения, не коренящиеся в дне, как было описано выше, но образующие плавающий на поверхности воды ковер (2). Чаще всего этот процесс начинается, во-первых, там, где значительная сразу от берегов глубина мешает развиться таким растениям, как осоки, тростник, камыш, и, во-вторых, TaM,v где водоем или по крайней мере части его защищены от ветров, вызывающих волнение. Начало этого процесса кладут либо такие растения, как трифоль (Menyanthes trifoliata), сабельник (Comarum palustre), белокрыльник (Сalia palustris) или осоки, либо мхи из родов Calliergon, Drepanocladus, Sphagnum и др. Наиболее обычен тот случай, когда в авангарде надвигающегося ковра идет либо трифоль, либо сабельник, реже белокрыльник.
Эти растения, поселяясь первоначально у берега, близ самого края воды, простирают свои длинные, горизонтально стелящиеся стебли навстречу открытой водной поверхности. Корни, отходящие от междоузлий этих стеблей, свешиваются в воду, не укореняясь в дне водоема.
Эти стелящиеся стебли, сплетаясь друг с другом, дают возможность поселиться на них другим растениям, чаще всего осокам (Carex rostrata, С. lasiocarpa, С. limosa), водяному хвощу (Equisetum limosum*), кизляку (Lysimachia thyrsiflora*), болотному лютику (Ranunculus lingua), веху (Cicuta virosa), болотному папоротнику (Aspidium thelypteris*), реже ирису (/m pseudacorus), стрелолисту (Sagittaria sagittifolia), водяному подорожнику (Alisma plantago*), шлемнику (Scutellaria galericulata) и некоторым другим. Надвигающиеся на водную поверхность Menyanthes и Comarum подготовляют, таким образом, дальнейшее поступательное движение полосы с описанной смешанной растительностью. Все представители ее обладают корневищами, которые, все более и более сплетаясь, постепенно придают плотность плавающему на воде ковру. Отмирающие остатки этих растений значительной частью остаются на этом ковре, заполняя промежутки между корневищами, и, таким образом, этот ковер делается бодее толстым и сплошным.
По мере того как эта полоса растительности завоевывает все новые ж новые части водноц поверхности, на ее место приходит уже другая растительная ассоциация, несравненно более бедная видовым составом. Обыкновенно немного растений, чаще всего одно или два, господствуют ж дают фон этой ассоциации, немного видов и среди подчиненных растений. То в этой ассоциации берут верх осоки, постепенно образуя сплошное осоковое болото, то, напротив, большинство растений вытесняется либо мхами Calliergon и Drepanocladus, либо Sphagnum, т. е. развивается либо осоковое болото, либо моховое.
Однако нередко в авангарде растительности, затягивающей водную поверхность, идут прямо виды Нурпасеае или Sphagnum. Их нежные стебли, плавая на воде или у поверхности воды, вначале дают лишь весьма зыбкий, очень непрочный ковер, но с течением времени по мере их развития на них поселяются осоки, чаще всего Carex limosa, шейхцерия (Scheuchzeria palustris), реже другие растения. Под влиянием корневищ этих растений первоначально очень слабый моховой ковер делается более плотным, и на нем постепенно поселяются обычные представители пшнового и сфагнового болота. Значительно реже в авангарде растительности наблюдаются непосредственно осоки.
Причины, которые определяют собой участие того или другого растения в авангарде плавающего на воде ковра, получившего название сплавины, в настоящее время не вполне еще нам известны. В общем ма основании имеющихся данных можно сказать, что моховая полоса марастания связана с постоянно спокойной водной поверхностью, так как нежные ковры, образуемые этими растениями, совершенно не могут выдержать подчас даже слабого волнения. С последними более успешно могут справиться крепкие стебли и корневища таких растений, как Menyanthes, Comarum, Calla или Сагех. Участие сфагнума и гипнума определяется, нужно думать, химизмом воды. Сфагнум может развиваться лишь в особенно мягких водах (об этом см. ниже), напротив, многие гип- нумы могут выносить более жесткую воду.
Если сравнительно слабое волнение уже исключает возможность нарастания мохового ковра, то более сильное вовсе не дает возможности развиваться сплавине. Хотя этот способ образования болота на месте водоема, способ, который можно назвать нарастанием в отличие от ранее рассмотренного зарастания, и приурочен к более защищенным местам от ветра, тем не менее и зарастанию может также мешать сильное волнение. Поэтому в общем замечается, что в озерах, более открытых, зарастание или нарастание начинаются с той стороны, откуда дуют господствующие ветры в данной местности. Так, в северо-западной части СССР и в Прибалтике зарастание и нарастание начинаются с северозападной части озер, так как здесь господствующими летом ветрами являются северо-западные. Такие ветры гонят воду с северо-запада на юго-восток, и волны, ударяясь о юго-восточный берег и размывая его, мешают расти прибрежным растениям. Такой берег будет песчаным от вымытого и выброшенного прибоем песка. Эта зависимость направления нарастания и зарастания озера от направления господствующих ветров первоначально была замечена И. Клинге (Klinge, 1890) в Прибалтике и поэтому получила название закона Клинге.
Сплавина из болотных растений, разрастаясь все более и более в ширину, в то же время и приобретает большую толщину благодаря ежегодному нарастанию растений. Часть остатков растений в нижних слоях сплавины разбухает от воды и, становясь тяжелее воды, опускается на дно под ковром сплавины. Эти оторвавшиеся растительные остатки, имеющие уже торфянистый характер, накопляясь на дне, образуют слой мелкого бурого ила, называемого карелами муттой (Гримм, 1904). Понятно, что эта мутта откладывается либо прямо на минеральное дно бассейна, либо на слои уже известных нам сапропелита или сапропелевого торфа.
Таким образом, ход заполнения водоема торфом при нарастании сложнее, чем при зарастании. Заторфовывание идет от берега внутрь водоема и от поверхности ко дну, а одновременно отложение торфянистых остатков под сплавиной повышает дно. Этот процесс заторфовывания осложняется следующим обстоятельством.
В более открытом или значительном по величине озере, где есть возможность разгуляться волнам, последние, ударяясь о берега, вымывают из почвы мелкие или более легкие частицы глины или органических веществ, а также неразложившиеся остатки растений, попавших в воду, и выносят в озеро. Если бы прибой равномерно действовал на все берега, то эти вымытые частицы падали бы на дно более или менее равномерно. Но, как отмечено выше, по крайней мере во многих местах этого нет, и господствующие летом ветры гонят волны до преимуществу в одном направлении, противоположном от сплавины. Но понятно, что наряду с таким движением воды должно быть обратное подводное течение, которое и несет отмытые от юго-восточного берега частицы. Глубина этого нижнего обратного течения зависит от высоты взволнованного слоя воды, и в том случае, когда озеро очень мелко, это обратное течение может касаться дна, в противном же случае глубокие части водоема должны остаться в покое. По исследованиям на оз. Пестово Новгородской губ. О. А. Гримма (1904), обратившего, насколько мне известно, впервые на это внимание, главная масса уносимых от места прибоя взвешенных в воде частиц сносится к противоположному берегу, в данном случае — западному, и только более тяжелые и крупные частицы постепенно падают на дно на всем протяжении озера. Механический анализ мутты из-под сплавины и сапропелита со дна озера на глубине 15 м, произведенный К. К. Гильзеном (1907), дал следующие результаты (табл. 6).
Таблица 6 Тип отложения Удельный вес Крупнозем, в % Мелкозем, в % Корни среди крупно- зема 3—1 мм 1—0.5 мм 0.5—0.25 мм 0.25- 0.05 мм 0.05- 0.01 мм менее 0.01 мм Сапропелит . . . Мутта 2.214 1 157 11.40 0.14 13.08 6.25 30.50 8.39 22.96 1.42 13.26 43.13 5.72 21.20 2.75 19.47
Как можно видеть, эти данные вполне подтверждают описанную выше последовательность отложения отмытых частиц по дну водоема. Таким образом, у того берега, где расположена сплавина, отлагаются на дне не только остатки отмерших растений, растущих на сплавине, но и тот материал, который приносится нижним течением во время волнений. Конечно, этот процесс в той или иной мере имеет место не только при нарастании, но и при зарастании.
При выяснении состава отложений на дне водоема при нарастании необходимо иметь в виду, что в не слишком глубоких водоемах, одновременно с развитием от берегов сплавины на дне могут произрастать растения не только зон микрофитов и макрофитов, но, если глубина позволяет, и зоны широколистных рдестов и даже зоны с Nymphaea и Nuphar. Поэтому нередко можно видеть впереди надвигающейся сплавины на воде разбросанные листья водяных лилий и кувшинок, а под водой заросли рдестов и других растений. Поэтому и бывает, что мутта отлагается над довольно мощным слоем сапропелевого торфа. И так как по внешнему виду мутта похожа на последний, и так как в мутту подводным течением могут заноситься остатки планктонных организмов, то в отдельных случаях чрезвычайно трудно бывает провести границу между этими двумя видами отложений.
Поперечный разрез через сплавину показывает, что часть ее плавает на воде, другая часть, ближайшая к берегу, то покоится на дне водоема при малом уровне воды, то поднимается и лежит на воде в случае подъема последней. И так как такие колебания уровня воды в озерах встречаются нередко, то связный растительный покров прибрежной части сплавины часто подвержен разрыву и нарушению. Поэтому в этом месте сплавина бывает лишена растительности и представляется при низком уровне воды полосой бурой топкой грязи.
Так как на мутту до сих пор еще мало обращали внимания, то считаю не лишним привести некоторые данные о ней на основании исследования ее О. А. Гриммом (1904) и К. К. Гильзеном (1907).
Извлеченная со дна мутта имеет темно-коричневый цвет со слегка оливковым оттенком, в высушенном же состоянии — темно-коричневый. Сырая мутта представляет собою вязкую, весьма липкую массу, в которой легко различимы остатки высших растений. При растирании ее между пальцами ощущаются комочки и стебельки, зернистости же не замечается. При взбалтывании в воде она дает густую, темную, долго не оседающую муть. Высушенная на воздухе, она образует трудно разламываемые комья, причем края излома их неровные, с торчащими частями растений. Камешков и крупных кварцевых зерен в ней незаметно; она трудно растирается в порошок.
Анализ мутты, произведенный А. А. Лебединцевым, показал, что органических веществ в ней до 75.83%, общее количество азота (по Киель- далю) 5.78%, т. е. оказывается, что при большом количестве гумуса она содержит также значительное количество азота. Это обстоятельство вместе с общей характеристикой мутты заставляет сближать ее с сапропелевым торфом и допускать участие в образовании ее планктонных организмов, заносимых сюда извне.
Наблюдая сплавины в озерах, можно иногда видеть, как куски их волнением отрываются и затем ветром носятся в виде плавучих островов по озеру. В этом случае, следовательно, происхождение плавучих островов будет иное, чем описанное нами выше.
Если озеро не подвержено слишком сильному волнению, то сплавина, развиваясь все больше и больше, может покрыть почти всю поверхность озера, и о прежнем ее существовании будут свидетельствовать лишь разбросанные среди такого качающегося болота окна, или окнища. Понятно, что подчас при ничтожной величине таких окон глубина их может быть чрезвычайно велика. Качающийся болотный ковер обыкновенно лишь в самой первой своей молодости настолько непрочен, что не выдерживает тяжести человека. Но впоследствии, хотя и сильно качаясь под ногами, он тем не менее не представляет большой опасности при хождении по нему. С течением времени может наступить момент, когда и эти окна исчезнут, озеро умрет вовсе и лишь слой воды под сплавиной будет говорить о существовании здесь ранее открытой водной поверхности. Но пройдут годы, и этого слоя воды не станет; все под ковром будет выполнено торфом, когда накопившийся на дне слой мутты сомкнётся с торфяным слоем сплавины. Так в конце концов на месте озера путем нарастания сплавины, образуется сплошное болото.
Далеко не всегда эти два способа заторфовывания являются резко разграниченными. Часто можно видеть, что в пределах даже одного какого-либо озера или вообще водоема в разных его частях развиты оба эти процесса, в пограничных местах смешивающиеся.
Образование сплавин представляет собой очень частое явление не не только на севере, где, казалось бы, этому больше благоприятных условий, но и на юге. Так, в Курской губ. в так называемых Зоринских болотах Обоянского у. мною (Сукачев, 1906в) обнаружено было, что под слоем сфагнового торфа находится вода или жидкий торф, ниже которых залегает мутта, подстилаемая сапропелитом. Следовательно, здесь имело место заторфовывание водоема образованием сплавины. Такое же строение торфяников и их образование описывает Е. М. Лавренко (1921) в Харьковской губ.
При рассмотрении процесса заторфовывания озер нельзя не отметить еще следующее обстоятельство. Когда идет накопление растительных (а также животных) остатков в озере и этим его дно повышается, то, естественно, озеро понемногу выходит из своих берегов и его водная поверхность делается больше, что вызывает большую потерю воды путем испарения. Это явление не может не отразиться на общем режиме воды в озере, что в свою очередь влияет на ход заторфовывания его.
|
|
|
|
К содержанию книги: ПРОБЛЕМЫ БОЛОТОВЕДЕНИЯ, ПАЛЕОБОТАНИКИ И ПАЛЕОГЕОГРАФИИ
|
Последние добавления:
Шаубергер Виктор – Энергия воды
Агрохимик и биохимик Д.Н. Прянишников
Тюрюканов. Биогеоценология. Биосфера. Почвы