big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Образование грядово-мочажинных комплексов

Грядово-мочажинные комплексы весьма характерны для выпуклых верховых и аапа торфяников, но встречаются также на переходных и низинных. Для возникновения их необходимы значительная обводненность болота и достаточный уклон поверхности, преимущественно в пределах 0,001—0,004, обеспечивающий поверхностный и внутризалежный сток по верхнему, малоразложившемуся слою торфа. Наиболее важной особенностью гряд и мочажин является закономерная ориентировка их продольных осей перпендикулярно уклону болота, так что они «следуют с поразительной точностью за направлением горизонталей и сами по себе, в сущности, отражают план болотного массива в горизонталях» (Иванов, 1956, с. 59).

Причину возникновения грядово-мочажинного микрорельефа и характерную для него ориентировку пытались объяснить многие исследователи, начиная с первых лет нынешнего столетия. Обзоры различных гипотез и собственные предположения изложены в работах ряда авторов (Богдановская-Гиенэф, 1936, 1969; Кац и др., 1936; Пьявченко, 1953; Иванов, 1956; Романова; 1961; Ниценко, 1964; Конойко, 1974, и др.).

Очевидно, нет необходимости снова обращаться ко всем предложенным ранее гипотезам. Достаточно будет рассмотреть лишь последние по времени взгляды, пока не подвергавшиеся критике. Гипотеза К. Е. Иванова (1956) касается как первичной дифференциации микрорельефа, так и ориентации гряд и мочажин перпендикулярно уклону. Согласно ей первичная дифференциация поверхности болота на кочки и понижения возникает беспорядочно вследствие различий в усадке и темпах разложения торфа под пятнами растительности. Неодинаковая плотность создает и различия в фильтрации: под плотными кочками она в верхних слоях замедляется. Поэтому в понижениях токи фильтрующейся воды сгущаются, количество ее больше, а по бокам их — разреживаются и воды проходят меньше. Близ повышений наблюдается обратное явление. Вследствие этого растительность по бокам понижения будет получать меньше кислорода и питательных веществ, прирост будет уменьшаться и западина начнет как бы расползаться в стороны, вытягиваясь перпендикулярно уклону. При образовании гряд имеет место обратный процесс: они расползаются в стороны вследствие сгущения токов фильтрации и усиления роста растений по бокам повышений.

Связь комплексности с уклоном поверхности К. Е. Иванов объясняет следующим образом. При больших уклонах уровень грунтовых вод находится глубоко и фильтрация происходит на таких глубинах, где уже не должно быть разности в скоростях, а если она и есть, то корневые системы не реагируют на эти различия, так как расположены выше основного тока. При малых же уклонах сток уже не фильтрационный, а поверхностный, а потому равномерный. Зависимость между уклонами поверхности и расстояниями между грядами Иванов не рассматривает.

И. Д. Богдановская-Гиенэф (1969) видит причину образования мочажин в избытке воды при недостаточном ее стоке. Соотношение площади гряд и мочажин определяется количеством притока и стока воды. Закономерно увеличение размеров мочажин от верхней части склона к нижней. Ссылаясь на данные других авторов (Кац, Руофф, Аарио), Богдановская-Гиенэф делает вывод об устойчивости гряд, полагая, что при возникновении в переходных и верховых шейхцериевых топях они сразу принимают характерную форму й ориентировку, перпендикулярную уклону. Причину ориентировки Богдановская-Гиенэф связывает с влиянием одностороннего притока воды, особенно при таянии снега и после сильных дождей, а также с неравномерностью замерзания и оттаивания. Однако механизм названного процесса она не раскрывает.

В работе Е. А. Романовой (1961) дифференциация поверхности болота на повышения и понижения объясняется сильной увлажненностью торфяного субстрата, которая обусловливает и дифференциацию растительности: часть ее усиленно развивается, другая часть отмирает. Дальнейшее развитие гряд и мочажин связано с биологическими особенностями самих сфагновых мхов, занимающих соответствующие элементы микрорельефа. Ориентация гряд и Мочажин перпендикулярно уклону и соотношение площади гряд и мочажин зависят от величины среднего уклона поверхности болота: чем больше уклон, тем больший процент площади занимают гряды. Так, с увеличением уклона от 0,001 до 0,05 доля гряд возрастает от 20 до 80%, а мочажин соответственно уменьшается (рис. 6).

В результате критического существующих гипотез возникновения грядово-мочажинного микрорельефа А. А. Ниценко (1964) пришел к следующему выводу. Первичный микрорельеф может возникнуть как вследствие стихийных причин, так и под влиянием оползания по уклону торфяной массы с образованием отдельных разрывов. Дальнейшая дифференциация возможна под воздействием размыва понижений, расширения

Связь площади гряд в грядово-мочажинном комплексе с уклоном поверхности болота

их льдом и «взвешивания» мерзлых повышений в оттаявшей окружающей массе, а также большей осадки понижений вследствие скрепления повышений корнями и усиления торфонакопления. Вытягивание гряд и мочажин перпендикулярно уклону происходит в результате более интенсивного размыва понижений в горизонтальном направлении.

Допуская солифлюкцию как первичное нарушение рельефа, Ниценко обращает внимание на то, что это явление происходило не в современный период, когда уже существуют мощные толщи малоразложившегося волокнистого торфа, а раньше, когда еще маломощные слои сфагнового торфа могли свободно скользить по подстилающей поверхности более разложившихся низинных или переходных торфов или же сильноразложившемуся «пограничному» горизонту.

В качестве дополнительной причины автор допускает и появление отдельных трещин-разрывов, которые не приходится наблюдать из-за малых размеров и быстрой заплываемости их торфяным илом. «Такие явления мне приходилось наблюдать, — пишет Ниценко,— причем именно в зачаточных, грядово-мочажинных комплексах — вытянутые заиленные мочажинки шириной всего в несколько десятков сантиметров» (1964, с. 83).

В углублении мочажин играет роль и размыв, и меньший прирост массы, и меньшая осадка вследствие скрепления повышений корнями; возможна и неравномерная скорость фильтрации, отмечавшаяся Ивановым. Что касается вытягивания гряд и мочажин в определенном направлении, то, по мнению Ниценко, оно лишь отчасти может зависеть от параллельности первоначальных складок, их уплотнения водой или льдом. В большей степени он связывает это с заиливанием проксимальной стенки гряд мельчайшими частицами торфа, несомыми водой. Натыкаясь на этот барьер, токи воды направляются в стороны, обходя гряду с обеих сторон, и она постепенно разрастается.

Изучая грядово-мочажинные комплексы Белоруссии, распределение их растительности, строение торфяной залежи, М. А. Конойко (1974) установила, что при уклонах 0,001—0,0026 в контактных зонах гряд и мочажин стебли Sphagnum magellanicum и S.fuscum на проксимальных краях гряд направлены навстречу току воды, а на дистальных — по ходу воды, т. е. в обоих случаях обращены в сторону мочажины. При фильтрации воды по мочажине количество кислорода возрастает, причем, если оно увеличивается с 3. до 5 мг/л, сфагновый мох редеет или исчезает. Возникшие водоемы у проксимальных берегов заселяются корневищными растениями (Scheuchzeria palustris и Сагех limosa). В результате разложения их остатков в воде накапливается углекислота, при этом появляются мочажинные, а на них грядовые сфагновые1 мхи. Все это, по мнению, Конойко, определяет ориентированное продвижение гряд и мочажин вверх по склону выпуклости болота навстречу току воды.

Проксимальный край гряды сверху до глубины 0,5—1 м обычно сложен фускум-торфом, ниже залегает шейхцериево-сфагновый торф повышенной степени разложения. Под ним часто находятся сильно обводненный торф или водяные линзы. Дистальные берега гряд сложены плотным пластом фускум-торфа мощностью около 3 м.

Обзор последних работ, посвященных проблеме образования грядово-мочажинного микрорельефа на болотах, показывает, что только в работе К. Е. Иванова (1956) содержится принципиально новая гипотеза возникновения и развития этого процесса. Однако, рассматривая эту гипотезу, А. А. Ниценко (1964) писал, что в ней недостаточно объяснены причины сгущения и разреживания токов под мочажиной и грядой или кочкой. Если при больших уклонах водные токи проходят в торфяной залежи ниже распространения корней, то растениям нечем питаться и они не могут реагировать изменением прироста на сгущение или разреживание потока, какой бы ни был уклон.

По мнению И. Д. Богдановской-Гиенэф (1969, с. 43—44), «теория, выдвинутая К. Е. Ивановым (1956), не проливает света на некоторые факты, например на линейное расположение, свойственное ряду растений различных экологических типов, поселяющихся на болотах еще до образования гряд и мочажин. Такими растениями являются схенус ржавый (Schenus ferrugineus) и пушица дернистая в Карелии, березка кустарниковая (Betula humilis) в Иркутской области. Кроме того, не приняты во внимание факты, обращающие на себя внимание опять-таки в Восточной Сибири. Там повышения могут быть различной формы: удлиненные и узкие (гряды) и четырехугольные (платообразные); особенности их рельефа наводят на мысль, что эти повышения, отличающиеся плотностью, выжимаются при замерзании из остальной массы сильновлажного торфа. Это тем более возможно, что температура там опускается очень низко (35—40°)». На плоских участках торфяника гряды образуют сплетение на фоне влажных мочажин. В местах с уменьшающимся со временем уклоном гряды часто распадаются на отдельные короткие уплощенные повышения.

Присоединяясь в целом к мнениям А. А. Ниценко и И. Д. Богдановской-Гиенэф, выскажем еще следующие замечания.

1. Характер распределения фильтрационного потока, изображенный в работе Иванова (рис. 7), возможен только при наличии сточной впадины

Распределение фильтрационного потока при наличии области с повышенной водопроводимостью

или системы впадин в виде современных мочажин, обеспечивающих быстрый сброс излишней воды, приносимой сгущающимся фильтрационным потоком. В условиях же замкнутых впадин сгущение потока не произойдет, так как скорость движения воды будет погашена малой водопроводимостью торфа окружающих впадину «кочек».

2. Несколько более обогащенная элементами питания и кислородом вода современных мочажин (на фоне крайней бедности ее в грядах верхового торфяника) не может служить источником питания олиготрофных мхов, образующим гряды по краям впадины. Известно, что такие мхи, как Sphagnum fuscum, S. magellanicum, занимают повышенные местообитания не в силу лучшей обеспеченности питанием и кислородом, а вследствие своих экологических особенностей — малой гидрофильности и способности усваивать влагу и элементы питания из атмосферы. Следовательно, возможность роста гряд и удлинения мочажин под влиянием приноса обогащенной воды фильтрационным потоком маловероятна.

3. Гипотеза К. Е. Иванова не объясняет причин образования и ориентировки грядово-мочажинного микрорельефа на низинных гипново-осоковых болотах в условиях Приуралья и Западной Сибири, где эти болота сильно увлажняются проточной водой, богатой зольными элементами и кислородом. Однако быстрее растущие мхи и травянистые растения гряд отличаются и большей степенью мезо- и олиготрофности.

4. Гипотеза не объясняет причины неориентированного расположения элементов грядово-мочажинных комплексов на плоской вершине и периферии выпуклых торфяников, а равно и сплетения гряд, упоминаемого в работе Богдановской-Гиенэф.

5. Не освещен в гипотезе и вопрос о причине закономерного изменения соотношений площади гряд и мочажин и расстояний между ними в зависимости от величины уклона поверхности болота. В ряде опубликованных работ, в том числе и в рассматриваемой работе К. Е. Иванова (1956), эта зависимость только констатируется.

Обратимся к разбору нерешенных или сомнительных деталей образования и ориентировки гряд и мочажин с позиций предлагаемой автором гипотезы, опубликованной впервые около 30 лет назад (Пьявченко, 1953) и дополненной в результате последующих исследований и наблюдений. Первоначально названная гипотеза сводилась к следующему. В согласии с И. Д. Богдановской-Гиенэф (1936) мочажины грядово-мочажинных комплексов признавались вторичными, возникающими под влиянием дифференциации склонов выпуклого торфяника на положительные и отрицательные элементы микрорельефа. Было предположено, что при осеннем замерзании верхнего слоя сильновлажных болот сначала сковывается вся или почти вся поверхность болота, которая при этом несколько повышается вследствие расширения. При наличии значительных уклонов напор воды из повышенной части болота продолжается и под мерзлой коркой, что подтверждено наблюдениями И. Д. Богдановской-Гиенэф (1969). Вследствие этого, особенно во время оттепелей, происходит местное протаивание (прорыв) мерзлого слоя и осадка оттаявшего торфа с возможным выходом воды на поверхность. Необходимо подчеркнуть, что здесь речь идет об осадке оттаявшего грунта, а не о давлении мерзлоты и льда, как это считает К. Е. Иванов (1956, с. 63). Такие явления возникают на отрезках склона равного высотного уровня вследствие одинаковой мощности водного напора.

С усилением морозов эти проталины снова замерзают, но образовавшиеся понижения в той или иной степени сохраняются. Весной они быстрее оттаивают и служат сетью поверхностного стока воды, тогда как сильнее промерзшие повышения, дренируемые оттаявшими и осевшими низинами, выходят из сферы увлажнения талыми водами и оттаивают гораздо медленнее. После их оттаивания некоторая разница в высоте между повышениями и понижениями сохраняется из-за более сильной осадки торфа в понижениях. В последующем этот процесс повторяется и дифференциация микрорельефа усиливается. Одновременно с этим происходит и дифференциация растительности: на повышениях распространяются грядовые сфагновые мхи, карликовая береза, багульник, голубика, водяника, а в понижениях формируются гидрофильные пушицево-шейхцериево-сфагновые сообщества.

Последующие исследования и наблюдения автора в Западной и Средней Сибири позволили прийти к выводу, что первопричиной образования гряд на сильновлажных гипново-осоковых болотах служат, морозобойные трещины, образующиеся в деятельном слое торфяной залежи. Такие грядово-мочажинные комплексы автор наблюдал на левобережье Иртыша, южнее Тобольска; в междуречье Томи и Оби, на территории Томской области; на левобережье Енисея, в районах сел Казачинского и Бирилюсс. Гряды распространены или по всей поверхности, или же на отдельных сильнее обводненных участках болот. Они сплошные или прерывистые, иногда образуют сплетения в виде ячеистой сети, однако общая ориентация их — перпендикулярно уклону поверхности. При наличии на болотах озер гряды располагаются параллельно их берегам, т. е. также перпендикулярно общему уклону несколько вогнутой поверхности болота.

Ширина гряд обычно 2—4 м, максимальная высота 20—30 см, склоны пологие. Сложены они бурым мхом Tomenthypnum nitens с участием видов Drepanocladus, иногда Sphagnum warnstorfii, S. centrale. В растительном покрове гряд, помимо названных мхов, распространены кустарниковые березы (Betula humilis, В. nana), болотные кустарнички (Chamaedaphne calyculata, Andromeda polifolia, Oxycoccus pal.), осоки (Сагех lasiocarpa и др.). Обычно на грядах растут группы древесной растительности — березы, сосны, иногда сибирского кедра, ели и лиственницы (рис. 8).

Подробное изучение гряд показало, что вдоль каждой достаточно выраженной гряды проходит морозобойная трещина, обычно замаскированная сверху мхом и травяной ветошью. Эти трещины дренируют прилегающую полосу торфяного грунта в период вегетации, что обусловливает смену гидрофильных мхов и травянистых растений названными выше мезофильными и менее гидрофильными, быстрее растущими и продуцирующими

Гряды на гипново-осоковом болоте, покрытые древесной растительностью

большую фитомассу. Это же благоприятствует поселению на грядах древесной растительности. На таких облесенных грядах особенно хорошо выражены размытые водой трещины (рис. 9).

С позиций изложенной гипотезы, вернее, фактических данных становится ясным и отмеченное Богдановской-Гиенэф линейное расположение таких растений, как схенус ржавый, пушица, береза кустарниковая, поселяющихся на болотах до образования гряд и мочажин вдоль возникающих трещин и знаменующих собой начало формирования гряды. «Сплетение» гряд на фоне плоских мочажин, наблюдавшееся Богдановской-Гиенэф в Восточной Сибири и автором на левобережье Иртыша (Пьявченко, 1955а), не что иное, как следствие слабой ориентации трещин и гряд на открытых низинных болотах с малым уклоном поверхности.

Выявленная связь грядообразования с морозной трещиноватостью в условиях континентального климата Сибири, благоприятствующего отчетливому проявлению этой связи, вносит ясность в непонятные ранее детали формирования грядово-мочажинного микрорельефа на выпуклых верховых торфяниках. В общих чертах этот процесс рисуется следующим образом.

Зимой под промерзшим тонким слоем выпуклого торфяника (или аапа-болота) продолжается фильтрационный сток воды от вершины к подошве под значительным напором, констатированным прямыми наблюдениями И. Д. Богдановской-Гиенэф (1969) на Полистовском болотном массиве.

Морозобойная трещина вдоль гряды на низинном болоте

Под влиянием напряжений, создаваемых напором воды, в мерзлом слое торфяника, толщина которого под снегом обычно невелика, образуются разрывы различной протяженности, приблизительно параллельные, как и гряды, горизонталям поверхности выпуклого торфяника. Эти разрывы-трещины делят выпуклость на отрезки (слои) примерно одинаковой высоты, с равновеликим гидростатическим напором, обусловливающим изменение расстояний между разрывами в зависимости от уклона поверхности. Так, при больших уклонах расстояние между разрывами будет меньше, а дренируемая ими площадь больше; при меньших уклонах наоборот (рис. 10).

Естественно, эти приблизительно параллельные разрывы-трещины анастомозируют между собой. Весной они заполняются талой водой и, служа сетью поверхностного и внутрипочвенного стока, в какой-то степени разрабатываются. Летом они дренируют проксимальные (по отношению к вершине выпуклости) края блоков, что благоприятствует поселению и развитию на них грядовых сфагнов с сопутствующими им кустарничками. На дистальных же краях дренаж почти не проявляется: через них стекает вода в лежащие ниже по склону разрывы и здесь продолжается развитие более гидрофильной растительности.

С течением времени — сотен и тысяч лет — под действием первичного дренажа и последующей дифференциации растительности проксимальные края гряд становятся более высокими и крутыми, чему способствует как нарастание толщи грядового сфагнового торфа, главным образом из Sphagnum fuscum, так и подмыв их текущей водой. На слабодренируемых дистальных краях блоков развиваются сфагны смешанного грядово-мочажинного состава, переходящие в мочажинные (рис. 11).

Распределение трещин в деятельном слое участков торфяника с одинаковым водным напором, обусловленным уклоном поверхности

Грядово-мочажинный комплекс верхового типа на Онежско-Беломорском водоразделе

На участках переувлажненных болот, где уклон поверхности не выражен или очень мал, разрывы деятельного слоя происходят реже и беспорядочно. Это наблюдается на плоских вершинах выпуклостей и у подножия склонов, где формируются неориентированные гряды и целые площадки (бугорки) с грядовой растительностью. На таких грядах иногда заметны трещины, что автор наблюдал на окраине верхового торфяника близ с. Шуерецкого в Прибеломорье в 1980 г.

В процессе развития болот растут и гряды и мочажины. Но последние отстают в росте от гряд вследствие сильной обводненности, вымокания сфагнов и усиленного разложения растительных остатков в периоды летнего подсыхания. Таким образом, дифференциация микрорельефа до известного предела усиливается. Этот предел определяется высотой капиллярного поднятия воды в малоразложившемся сфагновом торфе, которая обычно не превышает 35—40 см, что и регулирует высоту гряды. Гряды большей высоты характерны для регрессивной стадии, когда торф мочажин интенсивно разлагается и подвергается эрозионному выносу.

В странах Западной Европы с теплым влажным климатом, исключающим систематическое образование морозных трещин-разрывов, типичные грядово-мочажинные комплексы не образуются. В этих условиях обычны комплексы округлых или лопастных кочек и мочажин (Кац, 1971). По-видимому, эти комплексы развиваются из первичных неровностей микрорельефа под влиянием избытка стекающей влаги.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.