5. Экосистемы болот

Болота и заболоченные земли есть во всех географических зонах, но особенно много их в тайге. В нашей стране они занимают около 9,5% всей площади, т. е. 2,1 млн. км². Особую ценность представляют торфяные болота. На территории СССР находится более 70% от общей площади болот на Земле (около 1 млн. км²), в которых сосредоточено свыше 60% мировых запасов торфа.

По определению Н. И. Пьявченко (1971), "болотные биогеоценозы являются в современных природных условиях важнейшими аккумуляторами и хранителями колоссальных запасов связанной воды, органического вещества и потенциальной солнечной энергии. В связи с этим их следует относить к особому типу аккумулирующих систем биосферы с декомпенсированным обменом веществ и энергии, в котором аккумуляция органического вещества превалирует над его распадом" (с. 73). Своего рода сводкой современных представлений о болотах СССР являются сборники "Генезис и динамика болот" (1978), в которых структурно-функциональные организации болотных экосистем обсуждаются широким кругом специалистов и с самых разнообразных позиций.

К сожалению, мы до последнего времени относились к болотным массивам как к объектам, которые надо обязательно осушать. Резюмируя мировой опыт использования болот в условиях урбанизированных ландшафтов, Ю. Одум (1975) приходит к выводу, что "болота в большинстве случаев... гораздо выгоднее использовать в качестве хранилищ воды и местообитаний диких животных, чем пытаться использовать их для сельского хозяйства" (с. 537).

По данным Е. Д. Сабо (1966), потенциальный гидролесомелиоративный фонд СССР, исключая тундровую зону (!), составляет около 3,0 млн. км²; из них 1,7 млн. км² представлены заболоченными лесами, а 1,3 млн. км² - собственно болотами, расположенными преимущественно также на территории гослесфонда. Естественно, что эти цифры в настоящее время следует существенно уменьшить с учетом перспектив и последствий промышленного освоения территорий, проектируемого гидротехнического строительства и потребности сохранить до ¹/₃ поверхности урбанизированных ландшафтов в ненарушенном, естественном состоянии. Особенно осторожного отношения требуют болотные массивы водораздельных пространств. Некоторые болотные массивы европейской части СССР, и в частности Урала, по примеру Прибалтийских республик должны быть объявлены заповедными.

Болота водораздельных междуречных пространств называются верховыми. По характеру залегания они могут быть водораздельными, водораздельно-склоновыми и котловинными. Болота, тяготеющие к речным долинам, называются низинными. Среди них выделяются пойменные и притеррасные болота, а также болота староречий. По способу водного питания болота могут быть четырех типов: намывного (паводкового) питания - в поймах, глубинного питания - в ложбинах и в пунктах выклинивания подземных напорных вод; грунтового питания - в понижениях водораздельных пространств, сложенных водопроницаемыми породами; атмосферного питания - в замкнутых понижениях, подстилаемых водоупорными породами. Разумеется, на практике встречается множество переходных типов болот как по характеру залегания, так и по способу питания. Каждому типу болот соответствует особый тип растительного покрова и его динамики, что вызывает необходимость биогеоценологической и генетической классификации болот.

Детальный обзор истории, состояния и принципов биогеоценологической классификации болот проделан Н. И. Пьявченко (1973). Им же предложена и наиболее отвечающая интересам экологии классификация болот (рис. 5). Как подчеркивает Н. И. Пьявченко, "дальнейшее развитие и углубление комплексного изучения болотных биогеоценозов даст возможность подойти и к разработке классификации их как функционально-энергетических систем" (с. 187). В связи с развитием аэрокосмических методов исследования и инвентаризации природных ресурсов особый интерес представляют принципы генетической классификации болотных ландшафтов, предложенные Е. А. Галкиной (1946, 1959, 1978).

Торфонакопление - удивительнейший геологический и биологический феномен, аналогичный во многих своих чертах процессу углеобразования. Не углубляясь в вопросы генезиса и классификации торфов, следует заметить, что совершенно неудовлетворительны представления о торфяной залежи как о целостном физическом теле, т. е. об ее интегральных физических и геофизических свойствах не только в динамике, но даже и в статике.

Рис. 5. Биогеоценологическая классификация болот (по Н. И. Пьявченко, 1973)

Многие вопросы относительно торфонакопления вполне разрешимы даже при самой примитивной технике исследования, например каковы тепловые свойства торфяного монолита (теплопроводность, теплоемкость, теплоотдача), каковы его свойства в замороженном, оттаявшем, водонасыщенном и в переосушенном состоянии по отношению к механическим нагрузкам (растяжению, сжатию и пр.); каковы физические свойства торфяного пласта в водопогруженном или погребенном состоянии; насколько физические свойства естественного торфяного пласта отличаются от свойств механически переотложенной и перемешанной толщи торфа; каково поведение торфяного пласта на склоне; как взаимодействует торфяник с его ложем (с подстилающим грунтом); каковы его электромагнитные свойства... Все эти вопросы диктуются интересами промышленного освоения громадных заболоченных территорий на севере и востоке Сибири, интересами сознательного отношения к преобразованию и использованию колоссальных торфяных ресурсов страны.

Биохимики в настоящее время определяют в лишайниках более 300 биохимически активных веществ, из которых 75 специфичны только для этой группы организмов (Равинская, Вайнштейн, 1975). Надо полагать, что разнообразие биологически активных веществ в действующем торфянике еще более велико, поскольку в их состав непременно входят и пресловутые "лишайниковые вещества", а следовательно, в связи с грандиозными затоплениями, подтоплениями и осушениями торфяников возникает задача определения валового содержания в них. упомянутых специфических веществ и характера их поведения в смежных водных экосистемах.

Естественная влажность торфяных болот достигает 88 - 91%, т. е. в 1 м³ торфа содержится 915 - 930 л воды. По данным М. А. Шапошникова (1978), в болотах Западной Сибири аккумулируется около 490 км³ воды, что на 20% превышает среднегодовой сток Оби. В болотах европейского Северо-Запада содержится около 200 км³ воды, что также существенно превышает объем годового стока его рек. "Болота выполняют функцию кибернетических регуляторов стока: в катастрофически маловодные годы, при быстром и значительном понижении уровней воды в реках, болота автоматически срабатывают часть своего водного запаса (до 25% аккумулированного объема воды). В последующие периоды, и в частности, в многоводные годы болота восстанавливают свои водные ресурсы, регулируя паводки и предотвращая сброс огромных масс воды в моря Мирового океана" (Шапошников, 1978, с. 122).

Торфяные болота аккумулируют в себе значительные запасы тепла. Например, С. М. Новиков (1976) для Сургутского Полесья вычислил, что при понижении уровня воды на болотах лишь на 0,5 м запасы тепла в них уменьшаются в пересчете на 1 см² площади на 250 кал. Таким образом, при обводненности болот автоматически регулируется и тепловой режим, и радиационный баланс заболоченных территорий. При осушении торфяников температура приземного слоя воздуха зимой несколько понижается, а летом - повышается, что в целом увеличивает амплитуду колебаний местного климата. Связь торфяников с многолетнемерзлыми грунтами более сложная. Считается, что торфяники как бы "консервируют" многолетнюю мерзлоту (Крючков, 1975).

Мировые запасы торфа оцениваются в 265 млрд. т условного топлива (Берковский, 1978). Теплопроводная способность его колеблется от 1500 до 4000 ккал/кг. Энергетическое потребление торфа составляет 20 млрд. кВт/ч в год, но к 2000 г. прогнозируется его увеличение в 50 раз. Для сравнения заметим, что увеличение потребления древесного топлива прогнозируется всего в 1,5 - 2 раза. И все-таки надо полагать, что в будущем прямое сжигание торфа в качестве топлива будет столь же неэффективным, как и сжигание угля и нефти, поскольку уже сейчас он находит более выгодное применение (в сельском хозяйстве в качестве основного компонента комплексных удобрений и подстилки для скота, в химической, фармацевтической и парфюмерной промышленности, в строительстве и пр.). По данным Института торфа АН Белорусской ССР, в виде топлива низинный торф дает прибыль всего 6 руб. на 1 т, а в виде гранулированных комплексных удобрений - 122 руб.