Пряме заповнення водойм поширене в мілководних басейнах.

ЛЕКЦІЯ 7.

ТЕМА: Гідрологія боліт.

1. Болота. Фізико-географічні фактори що визначають процес утворення та поширення боліт.

2. Основні типи боліт, які зустрічаються на Земній кулі.

3. Термічні властивості боліт та їх впливи на мікроклімат.

4. Вплив боліт на режим річок. Як проявляється закон зональності на поширення та які їх властивості.

Болота – надмірно зволожені ділянки суходолу із шаром торфу не менше 0,3 м.

Болото – одна зі складових внутрішніх вод. Це ділянки земної поверхні, які характеризуються великим застійним, слабко проточним зволоженням верхніх шарів ґрунтового покриву. Болота є регуляторами водного режиму і водного балансу території.

Функції:

1. Болота регулюють стік рік (уповільнюють і зменшують річковий стік),

2. знижують висоту весняної повені і збільшують її тривалість

3. зволожують атмосферне повітря,

4. є місцями мешкання багатьох видів тварин і рослин.

5. На болотах розробляють торф, що використовується як добриво, паливо і хімічна сировина.

6. очищення атмосферного повітря.

7. впливають на процеси грунтоутворення

Фізико-географічні фактори:

1. Кліматичні умови (холодного та теплого клімату на рівнинах і гірських схилах)

2. орографічних умовах залежить від двох основних чинників: зволоженості території та кількості тепла. Орографічні особливості місцевості впливають на процеси болотоутворення як через кліматичні відмінності, так і безпосередньо через форми рельєфу, що, в свою чергу, створює різні джерела водного живлення боліт.

3. тип рослинності.

4. геологічною будовою місцевості.

5. історією розвитку території.

6. особливостями рельєфу

7. Переважання опадів над випаровуванням

8. мала водопроникність порід є причинами заболочення

В Україні болота найбільш поширені в Поліссі, в заплавах Дніпра І Прип'яті.

По окремих географічних зонах болота розподілені таким чином: у зонах тундри й лісотундри вони займають близько 70%, у зоні лісів – до 30%, у зоні мішаних лісів – 10%, у лісостеповій – 4%, а в степовій – лише 2% території.

Під прогулянки вологим лісом досить часто можна потрапити до заболочених ділянок річок та озер. Їх одразу можна помітити за специфічними рослинами: м’який, неначе зелена пухнаста ковдра, мох, очерет, рогоза, тростина. Що ж таке болото? Як і чому воно утворюється?

Болотом називають надмірно зволожені території суходолу, на яких сформувався шар торфу понад 30 см. Якщо товщина торфу менша, йдеться про заболочену місцевість. Болота займають 2% площі суходолу й мають особливу рослинність та тваринний світ. Вони переважно утворюються в районах з вологим кліматом там, де неглибоко залягають ґрунтові води. Болото може з’явитися й на місці озера або старицях річок внаслідок їх заростання. Загальною ознакою всіх боліт є недостатня кількість кисню та надлишок вологи. В таких умовах відмерлі рослини повністю не розкладаються. З року в рік вони накопичуються й поступово перетворюються на торф, який являє собою однорічну масу, що має коричневий або чорний колір. У торфі містять цінні речовини. Тому його використовують, як органічне добриво, паливо, у медицині.

Болота утворюються двома шляхами:

у першому випадку заболочуванням певних ділянок суші внаслідок надмірного зволоження:

- Затоплення

- Підтоплення

 Затоплення відбувається з двох причин. По-перше - внаслідок переважання опадів над випаровуванням при відсутності належного дренажу, по-друге, - затопленням певних територій поверхневими водами річок, озер, морів. Так утворюються болота на берегах річок, озер та морів.

 Підтоплення певної території пов’язане з підвищенням рівня ґрунтових вод.

Другий шлях утворення боліт – Підтоплення території пов'язане з підвищенням рівня ґрунтових вод (після спорудження, наприклад, гребель на річках або внаслідок надмірного зрошення значних територій) заростання водойм. Розрізняють такі випадки:

- пряме заповнення водойми відкладами з наступним заростанням рослинністю; За типами рослинного покриву, особливостями болотних утворень товщиною торфу в зоні надмірного зволоження виділяються три основи болотні зони:

1. арктичних мінеральних осокових боліт,

2. горбистих боліт,

3. опуклих оліготрофних боліт.

Пряме заповнення водойм поширене в мілководних басейнах.

 Водойма поступово заповнюється змитими з берегів мінеральними наносами і сапропелем. Сапропель - це відклади, що утворилися на дні водойм із органічної маси відмерлих рослин тварин, екскрементів і трупів риб, пилку і т.д. Зовні сапропель нагадує драглисту масу зеленувато-бурого або блакитно-сірого кольору. Коли відклади намулу або сапропелю заповнять озеро майже до поверхні починає розвиватись рослинність, в першу чергу рогіз, очерет та ін. Все це утворює на поверхні своєрідну сітку, що називається сплавиною. Поступово озеро перетворюється на болото.

- поступове заповнення водойми відкладами і насуваня з боку берега, рослинності, що формується на мінеральному дні.

Надлишок вологи в ґрунті спричинює погіршення кисневого і мінерального живлення рослин, внаслідок чого порушуються процеси розкладання відмерлих органічних решток рослин, відбувається виділення гумінових кислот і консервація органічного матеріалу. Останній ущільнюється, деформується і поступово перетворюється в органічну породу – торф, який характеризується значною водопроникністю і вмістом води (88–97% за об'ємом).

Болото можна ототожнити з торфовищем, котре має шар торфу не менше 30 см і вкрите специфічною рослинністю. Надмірно зволожені ділянки земної поверхні з шаром торфу завтовшки менше 30 см називають заболоченими землями.

2.

Низинні болота виникають у місцях близького залягання або виходу на поверхню підземних вод. Таких боліт багато в Поліссі, на заплавах рік, по берегах озер. Мають багате мінеральне живлення і характеризуються різноманітною рослинністю: мохи, осоки, злаки, вільха, береза.

Через накопичення торфу поверхня низинних боліт поступово підвищується. На певній стадії поверхня болота може сягнути такої висоти, на якій болотяна рослинність уже не може використовувати підземні води і переходить на живлення атмосферними опадами. Так низинне болото перетворюється на верхове.

Верхові болота характернідля тайги, тундри, – вони лежать на вододілах, не пов'язані з підземними водами і живляться тільки атмосферними опадами. Верхові живляться атмосферними опадами, бідні на мінеральні солі, розташовані на вододілах або на терасах річок, рослинність відзначається різноманіттям видового складу. Переважають сфагнові мохи.

Перехідні болота займають проміжне положення між верховими і низинними і мають виположену або слабоопуклу поверхню з рослинністю, що вимагає помірного мінерального живлення /мезотрофи/. Це береза, рідше сосна, осоки, сфагнові мохи.

Болота різняться за розмірами, а їх рослинність дуже неоднорідна за флористичним складом і стратиграфією.

Кожному з цих трьох типів боліт властивий свій біоценоз, що разом з геоморфологічними рисами створює специфічний мікроландшафт.

За місцезнаходженням болота поділяють на кілька типів:

1) замкнених котловин;

2) схилів;

З) стічних котловин;

4) річкових плесів /на місці проточних озер/;

6) приозерні

7) дельтові.

Більшість боліт земної кулі вкриті шаром торфу різної товщини. Швидкість наростання рослинної маси, що утворює торф, регулюється швидкістю випаровування вологи, а на останнє впливає температура. На півночі розклад органіки сповільнений внаслідок низьких температур, але ріст рослин сповільнений ще більше, і тому ріст торфовищ дуже повільний, і вони незначні. На південь потужність торфу зростає. Наприклад, в Арктиці потужність торфу становить 25-30 см у тайзі - 3-4 м, на півдні лісової зони 8-10 м. Далі на південь сухість клімату підвищується і потужність торфу знову зменшується.

Низинні болота

На теренах України переважають низинні болота з евтрофною рослинністю. Вони надзвичайно різноманітні за своєю природою, що пояснюється умовами водно-мінерального живлення. Оскільки такі болота розвиваються на низинних торфах і торфових покладах, наведемо дані про вміст поживних елементів у їх складі.

Низинні торфи містять:

 1,82–3,46% азоту,

1,42–3,90% кальцію,

 0,26–0,42% фосфору,

 0,19–0,51% калію.

Болота, які розміщуються в заплавах річок, живляться багатими алювіальними водами,

 а болота, які розміщуються на других терасах, приозерних западинах, стічних улоговинах – делювіальними і джерельними водами. Крім того, всі геоморфологічні типи боліт додатково живляться ще й атмосферними опадами.

За умов багатого водно-мінерального живлення та періодичного підсихання низинні болота мають:

- різноманітний видовий склад,

- добре виявлену горизонтальну і вертикальну почленованість

- високу продуктивність.

На них росте більше 200 видів квіткових і вищих спорових рослин. Багато з них знаходять тут оптимальні умови і нормально розвиваються. Однак у складі евтрофної рослинності та її флори відбувається диференціація видів за здатністю в цих умовах інтенсивно акумулювати і трансформувати енергію і речовину, створюючи специфічні групи болотних видів та їх фітоценотичні взаємозв'язки. Ці види є едифікаторами рослинних угруповань. Вони визначають будову та видовий склад кожного фітоценозу, ранг синтаксонів, за їх участі формуються певні асоціації, котрі становлять флористичне ядро синтаксона.

Залежно від ступеня зволоження, проточності і застійності болотних вод, на болотах розвиваються різні типи рослинного покриву.

Мало обводнені болота вкривають лісові болотні угруповання.

Дуже обводнені болота населяють рідколісні угруповання з низькорослим і пригніченим деревостаном або крупнотравні безлісні болотні угруповання – очерету, рогозу, схенусу озерного тощо.

Менш зволожені болота зайняті трав'янистими безлісними угрупованнями (при проточному водно-мінеральному живленні), або трав'янисто-гіпновими чи трав'янисто-сфагновими угрупованнями з суцільним моховим покривом (при застійному водному живленні). Особливістю останніх типів рослинних угруповань є не тільки домінування, але й зміна фітоценотичної ролі мохового покриву, який у даному випадку виступає як головний едифікатор рослинних угруповань, що визначає суть і природу еволюції болотних синтаксонів.

Залежно від фітоценотичної ролі певної життєвої форми рослин у складі евтрофної рослинності виділяють:

лісові,

чагарникові,

трав'янисті

трав'янисто-мохові підтипи.

Лісові болота – це надмірно зволожені ділянки поверхні Землі зі специфічною болотною (гелофітною) рослинністю, добре розвинутим деревостаном із зімкнутістю крон не менше 0,3, шаром торфу не менше 0,5 м, насиченим кореневими системами лісоутворюючих порід.

Постійно або тимчасово надмірно зволожені ділянки поверхні зі специфічною болотною рослинністю та шаром торфу менше 0,3 м в неосушеному стані або без нього називають заболоченими землями. Вони з розвинутим деревостзком і зімкнутістю крон 0,3–1,0 утворюють заболочені ліси і являють собою одну із стадій формування лісових боліт. Залежно від участі у формуванні синтаксонів лісоутворюючих порід у складі лісових боліт виділяють три групи – хвойнолісову, листянолісову та хвойно-листянолісову.

На дуже зволожених болотах розвиваються вільхово-осокові ліси.

При слабопроточних і застійних водах, погіршенні аерації та мінерального живлення розвиваються вільхово-папоротево-гіпнові, вільхово-очеретяно-гіпнові, вільхово-осоково-гіпнові та вільхово-осоково-сфагнові асоціації. їх особливістю є рясний розвиток гіпнів і сфагнів. Внаслідок сповільненого стоку води у весняно-осінній період та через наявність у наземному покриві гіпнових і сфагнових мохів розвиток деревостану погіршується, а кількість видів скорочується. Бонітет деревостану вільхи знижується до IV класу. Цей екологічний ряд знаменує подальший ступінь мезотрофності вільшняків і зближення їх з перехідними лісовими болотами.

Чагарникові болота

За останні десятиріччя площа чагарникових боліт помітно зростає, оскільки значно зменшено сінокосіння на болотах, а також розчищення сінокосів і пасовищ від чагарників. Ці рослинні угруповання часто трапляються на долинах малих річок, де малі притоки і верхів'я річок майже повністю покриті чагарниками. їх окремі ділянки трапляються на заплавних, долинних і староруслових болотах, часто вони повністю покривають торфорозробки.

До чагарникових боліт відносять болота, в яких чітко виділяється ярус чагарників, а їх зімкнутість становить не менше 0,3 або 30% загального покриття.

Трав'янисті болота

На низинних болотах Полісся та Лісосепу переважають відкриті трав'яні рослинні угруповання. В їх сучасному складі виділяються дві групи:

1. природні болотні угруповання, що розвиваються на неосушених або вторинно заболочених болотах, та штучні болотні угруповання, які сформувалися на осушених болотах,

2. новоутворені або природновідновлювані в процесі постмеліоративних змін.

Трав'яні болотні угруповання характеризуються рядом еколого-ценотичних, біологічних і господарськи цінних ознак, а саме:

– трав'яні болота не мають будь-якого виявленого деревного або чагарникового ярусу;

– всі трав'яні угруповання утворені виключно трав'янистими видами квіткових або вищих спорових рослин, котрими визначаються ценотичні взаємозв'язки між ценоелементами, їх фізіономічність, структурна почленованість і продуктивність;

– оптимальні умови для свого розвитку трав'янисті види знаходять на долинних, староруслових, заплавних, улоговинних болотах з проточними, хоча б тимчасово болотними водами;

– домінуючими едифікаторами травостою є осоки і злаки, меншою мірою види болотного різнотрав'я, хвощі та папороті. їх щільність та фітомаса є лімітуючими факторами, якими визначається взаємозв'язок як між компонентами фітоценозів, так і між останніми та торфовим субстратом з його тепловим і гідрологічним режимом;

– проточність ґрунтових вод, алювіальність і делювіальність обумовлюють те, що трав'яні ценози бідні за видовим складом, малоструктуровані, мають слаборозвинутий моховий покрив.

Трав'янисто-мохові болота

На болотах помітне місце в рослинному покриві займають трав'яно-мохові ценози. Характерною їх ознакою є відсутність будь-якого вираженого деревостану або чагарникового ярусу. Трапляються окремі дерева або біогрупи, окремі кущі чи їх невеликі плями. їх особливістю є безлісність, відкритість і непорушність фітоценозів.

Порівняно з трав'яними, трав'яно-мохові угруповання відрізняються рядом еколого-ценотичних і господарсько цінних ознак:

1. На трав'янисто-мохових болотах поширені тільки трав'янисто-гіпнові болотні угруповання. Трав'янисто-сфагнові угруповання трапляються невеликими ділянками на староруслових болотах (долина р. Супій). Із мохів тут відмічено ряд сфагнів евтрофної екології, але їх проективне покриття (15–50%) неоднорідне.

2. У травостої переважають ті ж види злаків і осок, що і в трав'янистих рослинних угрупованнях. У цьому виявляється генетична спорідненість двох класів формацій рослинних угруповань. Трав'янисто-мохові угруповання мають і певні ценотичні відмінності. Трав'янисті види домінують у структурі травостою, а їх участь у проективному покритті фітоценозів зменшується. Знижуються фітоценотична роль цих видів від едифікатора до субедифікатора, а в деяких ценозах до рівня асектатора.

3. Основними домінантами трав'янисто-гіпнових боліт є такі купинні види осок. Перші два види властиві надмірно зволоженим або обводненим ділянкам, а останній – періодично надмірно або постійно зволоженим екотопам. Рідше в складі цих угруповань субдомінантами виступають види болотного різнотрав'я.

4. Флористичний склад трав'янисто-гіпнових болотних угруповань бідніший і одноманітніший, ніж у трав'янистих угрупованнях. Особливо зменшується кількість трав'янистих видів. Тому в окремих ценозах налічується не більше 15–20 видів вищих спорових і квіткових рослин.

5. Види трав'янисто-мохових, а фактично трав'янисто-гіпнових і навіть осоково-гіпнових угруповань гірше ростуть і розвиваються в разі погіршення азотного та мінерального живлення. їх висота знижується до 60–80 см, а проективне покриття – до 40–60%, у зв'язку з чим помітно послаблюється фітоценотична роль основних фітоценотилів квіткових і вищих спорових рослин.

6. У складі трав'янисто-гіпнових угруповань все більшу едифікаторну роль відіграють не трав'янисті види, а гіпнові мохи. На періодично підсихаючих болотах зростає участь у моховому покриві таких видів гіпнів. Значна участь гіпнових мохів у фітоценозах, їх ценотична активність і структурно-екологічні властивості – ось фактори, під впливом яких послаблюється едифікаторна роль трав'янистих видів. Це у свою чергу призводить до спрощення та збіднення флористичного складу рослинних угруповань.

7. У результаті осушення та впровадження інтенсивних технологій освоєння й експлуатації торф'яного фонду регіону в трав'яному покриві порушених болотних масивів сталися істотні зміни флористичного складу та ценотичної структурованості. В структурі рослинного покриву багатьох боліт замість осоково-гіпнових сформувалися злаково-осоково-гіпнові, рідше злаково-гіпнові угруповання, що помітно позначилося на продуктивності та якості травостою кормових угідь меліорованих боліт і перезволожених земель.

Отже, сучасні трав'янисто-мохові болота та їх рослинний покрив під впливом господарської діяльності людини зазнали істотних змін і потребують, з одного боку, реструктуризації меліоративного фонду, а з іншого, – удосконалення методів поліпшення природних угідь і торфовищ з метою раціонального використання рослинницької і торфової сировини.

Перехідні лісові болота

За режимом зволоження, рівнем мінерального живлення, характером геоморфологічної приуроченості та іншими властивостями перехідні лісові болота займають проміжне положення між низинними та верховими типами, а тому й поєднують у собі ознаки обох типів. Це виявляється як у рослинному покриві, так і в стратиграфії торфовищ та фізико-хімічних властивостях торфів. Особливістю рослинного покриву також є поєднання у ньому видів, характерних для боліт низинного і верхового типів.

За едифікаторною роллю лісоутворюючих порід, структурою деревостану, флористичним складом виділяємо березові, сосново-березові, соснові, сосново-ялинові і сосново-ялиново-вільхові лісові болота.

Верхові болота

Рослинність верхових лісових боліт є дуже характерною ознакою ландшафту Волині, Рівненщини та Житомирщини. Вони розміщені по зниженнях межиріч та других терасах річок. Основним джерелом їх живлення є атмосферні опади, разом з якими на болота потрапляє атмосферний пил, збагачений зольними елементами.

 Про акумуляцію цих сполук у торфах і потенціальну забезпеченість сучасних угруповань поживними речовинами свідчать такі дані:

вміст азоту верхового торфу становить 0,53–1,31%,

кальцію 0,19–0,98%,

калію 0,03–0,12%,

фосфору 0,02–0,32%,

зольність торфу 1,71–5,02%.

 У його формуванні бере участь близько 30 видів, але тільки дев'ять з них належать до типово оліготрофних.

На верхових болотах з оліготрофною рослинністю сфагнові мохи є едифікаторами рослинних угруповань, а лісоутворююча порода – сосна болотна займає другу позицію.

Хвойнолісові оліготрофні болотні угруповання найбільш поширені на болотах України. Оліготрофна рослинність представлена головним чином лісоболотною і рідколісною рослинністю, оскільки відкритих безлісних верхових боліт практично немає. Трапляються лише окремі ділянки чагарничково-сфагнових, трав'янисто-сфагнових і сфагнових ценозів. У переважній більшості це сосново-сфагнові (у Карпатах ялиново-сфагнові) угруповання монтанного типу. У рівнинній частині Полісся ялинові оліготрофні угруповання нами не виявлені.

Соснові лісоболотні оліготрофні угруповання характеризуються типовими ознаками.

По-перше, фізіономічність рослинних угруповань визначає лісоутворююча порода, яка тут представлена головним чином трьома болотними формами – сосною Литвинова, формою улігіноза і низькорослою формою.

По-друге, домінуючим едифікатором рослинних угруповань є моховий покрив і пануючі в ньому види сфагнових видів оліготрофної та мезотрофної екології.

 По-третє, вони мають бідний і одноманітний флористичний склад, обумовлений омброфітним способом водно-мінерального живлення.

За типом водопостачання розрізняють болота:

· джерельного,

· річкового,

· атмосферного живлення.

За хімічним складом води, що надходить, болота поділяються на:

· оліготрофні, вода яких, а в зв'язку з цим і торф, що на них утворюється, характеризуються малим вмістом мінеральних солей (зольність торфу звичайно менша як 5%);

· мезотрофні — перехідні між оліготрофними і евтрофними (зольність торфу 4—8%);

· евтрофні — із значним вмістом мінеральних солей (зольність торфу 8—17%);

· алкалітрофні — з надмірним вмістом мінеральних солей, зокрема карбонатів (зольність торфу 18—40% і більше).

Існують ще так звані приморські болота. Вони розташовуються на морських узбережжях з вологим кліматом.

На болотах ростуть вологолюбні рослини, з яких найпоширенішими є мохи, осокові (різні види осоки, пухівки, ринхоспора), деякі злаки (очерет, куничник), рогіз, шейхцерія, бобівник, журавлина, буяхи, багульник, верби, вільха, береза. Залежно від водного режиму та характеру мінерального живлення ці рослини утворюють різні угруповання з переважанням мохів і трав'янистих рослин або кущів і дерев. Трав'янисті рослини утворюють на болотах сплавину, в якій зрідка зустрічаються прогалини — болотні вікна.

Болота також поділяють за прохідністю:

 - прохідні болота – це болота зі щільним торф’яним покривом, а також лісові сфангово-соснові на піщаних грунтах;

- важкопрохідні – осоково-вільшані у притерасних пониженнях пойм;

- непрохідні – утворилися при заростанні озер.

Найбільша кількість боліт зосереджена на континентах Євразія та Північна Америка.

• В арктичній тундрі знаходяться виключно низинні болота, ближче до півдня збільшується кількість верхових і перехідних боліт. Найбільш сприятливі умови для утворення боліт у зоні лісів, де міститься 80% всіх запасів торфу. В лісостепу, степу і вологих субтропіках на невеликих площах розвинуті заболочені землі і низинні болота. В пустелях і пониженнях рельєфу замість боліт утворюються солончаки.

• Площа одних лише торфяних боліт у світі складає більш ніж 1млн квадратних км.

• В 1967р. ЮНЕСКО була створена спеціальна міжнародна організація захисту боліт.

• Лише на Поліссі заповідними оголошено 60000 га боліт.