Болото или топь — это заболоченная территория , которая накапливает торф в виде отложения мертвых растительных материалов — часто мхов , обычно сфагнума . [1] Это один из четырех основных типов водно-болотных угодий . Другие названия болот включают болото , мхи, трясину и мускус ; щелочные болота называются болотами . [ необходимы разъяснения ] Залив — это еще один тип болота , встречающийся в лесах штатов побережья Мексиканского залива в Соединенных Штатах. [2] [3] Они часто покрыты вереском или кустами вереска, укорененными в сфагновом мхе и торфе. Постепенное накопление разложившегося растительного материала в болоте действует как поглотитель углерода . [4] [5]
Болота возникают там, где вода на поверхности земли кислая и с низким содержанием питательных веществ. Болото обычно находится на пресноводной мягкой губчатой почве, состоящей из разложившихся растений, известных как торф. Обычно они встречаются в более прохладном северном климате и образуются в бассейнах плохо дренируемых озер. [6] В отличие от болот , они получают большую часть воды из осадков, а не из богатых минералами грунтовых или поверхностных вод. [7] Вода, вытекающая из болот, имеет характерный коричневый цвет, обусловленный растворенными в торфе дубильными веществами . В целом низкое плодородие и прохладный климат приводят к относительно медленному росту растений, но разложение происходит еще медленнее из-за низкого уровня кислорода в насыщенных болотных почвах. Таким образом, торф накапливается. Большие площади ландшафта могут быть покрыты торфом на глубину несколько метров. [1] [8]
Болота характеризуются характерным сочетанием видов животных, грибов и растений и имеют большое значение для биоразнообразия , особенно в ландшафтах, которые в противном случае заселены и обрабатываются.
Болота широко распространены в холодном умеренном климате , преимущественно в бореальных экосистемах Северного полушария . Крупнейшими водно-болотными угодьями в мире являются торфяники Западно- Сибирской низменности в России , занимающие площадь более миллиона квадратных километров. [9] Большие торфяники также встречаются в Северной Америке, особенно в низменности Гудзонова залива и в бассейне реки Маккензи. [9] Они менее распространены в Южном полушарии, крупнейшим из которых является Магелланова болотистая местность , занимающая около 44 000 квадратных километров (17 000 квадратных миль) на юге Южной Америки. Сфагновые болота были широко распространены в Северной Европе [10] , но их часто расчищали и осушали для нужд сельского хозяйства. В докладе, проведенном Грэмом Т. Суиндлсом в 2019 году, показано, что торфяники по всей Европе за последние столетия подверглись быстрому высыханию из-за антропогенного воздействия, включая осушение, вырубку и сжигание торфа. [11] Экспедиция 2014 года, отправившаяся из деревни Итанга в Республике Конго , обнаружила торфяное болото «размером с Англию », которое простирается до соседней Демократической Республики Конго . [12]
Как и в случае со всеми водно-болотными угодьями, трудно дать четкое определение болотам по ряду причин, включая различия между болотами, промежуточный характер водно-болотных угодий как промежуточного звена между наземными и водными экосистемами, а также различия в определениях между системами классификации водно-болотных угодий. [13] [14] Однако есть характеристики, общие для всех болот, которые дают широкое определение: [7]
Поскольку все болота содержат торф, они представляют собой разновидность торфяника. Как экосистема, производящая торф, они также классифицируются как болота наряду с болотами. Болота отличаются от болот тем, что болота получают воду и питательные вещества из богатых минералами поверхностных или грунтовых вод, а болота получают воду и питательные вещества из осадков. [7] Поскольку болота снабжаются богатой минералами водой, они имеют тенденцию быть от слегка кислых до слегка щелочных, в то время как болота всегда кислые, потому что осадки бедны минералами. [7]
С болотной средой обитания связано множество узкоспециализированных животных, грибов и растений. Большинство из них способны переносить сочетание низкого уровня питательных веществ и заболачивания. [1] : глава 3 Сфагнум обычно встречается в изобилии вместе с вересковыми кустарниками. [15] Кустарники часто вечнозеленые, что может способствовать сохранению питательных веществ. [16] В более засушливых местах могут встречаться вечнозеленые деревья, и в этом случае болото сливается с окружающими просторами бореального вечнозеленого леса. [17] Осока — один из наиболее распространенных травянистых видов. Хищные растения, такие как росянка ( Drosera ) и кувшинчатые растения (например, Sarracenia purpurea ), приспособились к условиям с низким содержанием питательных веществ, используя беспозвоночных в качестве источника питательных веществ. Орхидеи приспособились к этим условиям благодаря использованию микоризных грибов для извлечения питательных веществ. [1] : 88 Некоторые кустарники, такие как Myrica Gale (мирт болотный), имеют корневые клубеньки , в которых происходит фиксация азота , тем самым обеспечивая еще один дополнительный источник азота. [18]
Ряд правительственных и природоохранных агентств признают болота важным/специфическим типом среды обитания. Они могут обеспечить среду обитания для млекопитающих, таких как карибу , лоси и бобры , а также для гнездящихся видов куликов, таких как стерхи и желтоногие . В болотах обитают виды уязвимых рептилий, такие как болотная черепаха. [19] На болотах даже обитают характерные насекомые; Английские болота являются домом для желтой мухи, называемой волосатой канарейкой ( Phaonia jaroschewski ), а болота в Северной Америке являются средой обитания бабочки, называемой болотной медью ( Lycaena epixanthe ). В Ирландии на болотах обитает живородящая ящерица , единственная известная рептилия в стране. [20]
Соединенное Королевство в своем Плане действий по сохранению биоразнообразия определяет болотные места обитания в качестве приоритета для сохранения. Россия имеет крупную резервную систему на Западно-Сибирской низменности . [21] Самый высокий охраняемый статус имеют заповедники ( категория IV МСОП ); Двумя яркими примерами являются Гыданский [22] и Юганский . [ нужна цитата ]
Болота являются хрупкими экосистемами, и их состояние быстро ухудшается, как недавно обнаружили археологи и ученые. По данным первых анализов, проведенных в 1940-х годах, костный материал, обнаруженный в болотах, разлагался быстрее. [23] Было обнаружено, что это связано с колебаниями уровня грунтовых вод и увеличением кислотности [24] в нижних частях болот, что влияет на богатый органический материал. Многие из этих областей до минимума пропитаны кислородом, который высушивает и растрескивает слои. Были некоторые временные решения, направленные на решение этих проблем, такие как добавление почвы на верхушки находящихся под угрозой исчезновения территорий, но они не работают в долгосрочной перспективе. [23] Экстремальные погодные условия, такие как засушливое лето, вероятно, являются причиной, поскольку они уменьшают количество осадков и уровень грунтовых вод. Предполагается, что эти проблемы будут только усугубляться с повышением глобальной температуры и изменением климата. Поскольку на формирование и создание богатого торфа, который используется в качестве ресурса, болотам требуются тысячи лет, после их исчезновения их чрезвычайно трудно восстановить. Арктические и субарктические круги, где многие болота нагреваются на 0,6 °C за десятилетие, что вдвое превышает средний мировой показатель. Поскольку болота и другие торфяники являются поглотителями углерода, при нагревании они выделяют большое количество парниковых газов. [25] Эти изменения привели к серьезному сокращению биоразнообразия и видовых популяций торфяников по всей Северной Европе. [23]
Болотные местообитания могут развиваться в различных ситуациях, в зависимости от климата и топографии [26] (см. также гидросерная сукцессия ).
Болота можно классифицировать по топографии, близости к воде, способу питания и накоплению питательных веществ. [27]
Они развиваются в пологих долинах или впадинах. Слой торфа заполняет самую глубокую часть долины, а по поверхности болота может течь ручей. Долинные болота могут развиваться в относительно сухом и теплом климате, но, поскольку они зависят от грунтовых или поверхностных вод, они возникают только на кислых субстратах. [ нужна ссылка ] [ нужны разъяснения ]
Они развиваются в озере или на равнинной болотистой местности на некислых или кислых субстратах. На протяжении веков происходит переход от открытого озера к болоту, к болоту ( или, на кислых субстратах, к долинному болоту) и к карру , поскольку в озере накапливается ил или торф. В конце концов, торф накапливается до уровня, когда поверхность земли становится слишком плоской, чтобы грунтовые или поверхностные воды могли достичь центра водно-болотного угодья. Таким образом, эта часть становится полностью богарной ( омбротрофной ), и образующиеся кислые условия позволяют развиваться болотам (даже если субстрат некислый). Болото продолжает образовывать торф, и со временем неглубокий купол болотного торфа превращается в верховое болото. Купол обычно имеет высоту несколько метров в центре и часто окружен полосами болот или другой заболоченной растительности по краям или вдоль берегов ручьев, где грунтовые воды могут просачиваться в заболоченные земли.
Различные типы верховых болот можно разделить на:
В прохладном климате со стабильно большим количеством осадков (более 235 дней в году) поверхность земли может оставаться заболоченной большую часть времени, создавая условия для развития болотной растительности . В этих обстоятельствах болото развивается как слой, «покрывающий» большую часть земли, включая вершины холмов и склоны. [28] Хотя сплошное болото чаще встречается на кислых субстратах, в некоторых условиях оно может развиваться и на нейтральных или даже щелочных , если над грунтовыми водами преобладают обильные кислые дождевые воды. Покровное болото может возникнуть в более сухом или более теплом климате, поскольку в этих условиях вершины холмов и наклонная поверхность высыхают слишком часто, чтобы образовался торф - в умеренном климате покровное болото может ограничиваться участками, затененными от прямых солнечных лучей. В перигляциальном климате может возникнуть узорчатая форма сплошного болота, известная как струнное болото . В Европе эти в основном очень тонкие слои торфа без значительных поверхностных структур распространены по холмам и долинам Ирландии, Шотландии, Англии и Норвегии. В Северной Америке сплошные болота встречаются преимущественно в Канаде к востоку от Гудзонова залива . Эти болота часто еще находятся под воздействием минеральных почвенных вод (грунтовые воды). Покровные болота не встречаются севернее 65-й широты северного полушария. [14]
Дрожащее болото , швингмур или свингмур — это форма плавучего болота, встречающаяся в более влажных частях долинных и верховых болот, а иногда и по краям кислых озер. Болотная растительность, в основном мох-сфагнум, закрепленный осокой (например, Carex lasiocarpa ), образует плавающий мат толщиной примерно полметра на поверхности воды или над очень влажным торфом. В этом болотном режиме может расти ель белая ( Picea glauca ). Ходьба по поверхности заставляет его двигаться — более сильные движения могут вызвать видимую рябь на поверхности или даже заставить деревья покачиваться. Болотный мат со временем может распространиться по поверхности воды и покрыть заливы или даже целые небольшие озера. Болота по краям озер могут отделяться и образовывать плавучие острова . [29]
Катарактовое болото — редкое экологическое сообщество, образовавшееся там, где постоянный ручей течет по обнажению гранита. Покрытие воды сохраняет края камня влажными, не размывая почву, но в этом опасном месте ни одно дерево или большой кустарник не могут удержаться на месте. В результате получается узкая, постоянно влажная среда обитания. [14]
После высыхания торф используется в качестве топлива , и таким образом его использовали на протяжении веков. Более 20% домашнего тепла в Ирландии поступает из торфа, а также он используется в качестве топлива в Финляндии, Шотландии, Германии и России. Россия является ведущим экспортером топливного торфа с объемом производства более 90 миллионов метрических тонн в год. Ирландская Bord na Móna («торфяная доска») была одной из первых компаний, которые начали заготавливать торф механическим способом, использование которого постепенно прекращается. [30]
Другое основное применение высушенного торфа — это удобрение почвы (продаваемое как моховой торф или сфагновый торф ) для увеличения способности почвы удерживать влагу и обогащать почву. [4] Его также используют в качестве мульчи . Некоторые винокурни , особенно в регионе производства виски Айлей , используют дым от торфяных пожаров для сушки ячменя, используемого при производстве шотландского виски . [ нужна цитата ]
После добычи торфа восстановить водно-болотные угодья может быть затруднительно , поскольку накопление торфа — медленный процесс. [4] [31] [32] Более 90% болот в Англии были повреждены или уничтожены. [33] [34] В 2011 году правительство Великобритании объявило о планах по отказу от использования торфа в садовой продукции. [4]
Торф на болотах является важным местом хранения углерода. Если торф разлагается, углекислый газ будет выбрасываться в атмосферу, что будет способствовать глобальному потеплению. Нетронутые болота функционируют как поглотители углерода . [4] [35] [36] Например, торфяники бывшего Советского Союза, по расчетам, удаляют из атмосферы 52 Тг углерода в год. [21] : 41 Таким образом, повторное заболачивание осушенных торфяников может быть одним из наиболее экономически эффективных способов смягчения последствий изменения климата. [37]
Торфяники также играют важную роль в хранении пресной воды, особенно в верховьях крупных рек. Даже огромная река Янцзы берет свое начало в торфянике Руоэргай недалеко от ее истоков в Тибете . [1] : рис. 13,8
Чернику , клюкву , морошку , чернику и бруснику собирают в дикой природе на болотах. Мореный дуб — древесина, частично сохранившаяся болотами, — используется при изготовлении мебели . [ нужна цитата ]
Сфагновые болота также используются для отдыха на природе, включая экотуризм и охоту. Например, многие популярные маршруты на каноэ на севере Канады включают участки торфяников. Некоторые другие виды деятельности, например использование вездеходов , особенно вредны для болот. [ нужна ссылка ] [38]
Анаэробная среда и присутствие дубильных кислот в болотах могут привести к замечательной сохранности органического материала. Находки такого материала были сделаны в Словении , Дании , Германии , Ирландии , России и Великобритании . На некоторых болотах сохранилась болотная древесина, такая как древние дубовые бревна, полезные в дендрохронологии , и они дали чрезвычайно хорошо сохранившиеся болотные тела с неповрежденными волосами, органами и кожей, похороненные там тысячи лет назад после очевидных германских и кельтских человеческих жертвоприношений . Прекрасные примеры таких человеческих экземпляров включают женщину Харальдшера и мужчину Толлунда в Дании [39] и человека Линдоу, найденного в Линдоу Коммон в Англии. Толлундский человек настолько хорошо сохранился, что, когда тело было обнаружено в 1950 году, первооткрыватели подумали, что это была недавняя жертва убийства [40] , и исследователи даже смогли сказать, какую последнюю еду толлундский человек ел перед смертью: кашу и рыбу. . [41] Этот процесс происходит из-за низкого уровня кислорода в болотах в сочетании с высокой кислотностью. Эти анаэробные условия привели к появлению некоторых из наиболее хорошо сохранившихся мумий и дают много археологических знаний об обществе, жившем 8000 лет назад. [40] Поля Сейд в графстве Мейо в Ирландии, 5000-летний неолитический сельскохозяйственный ландшафт был обнаружен сохранившимся под покровным болотом , в комплекте с полевыми стенами и хижинами. Одним из древних артефактов, найденных на различных болотах, является болотное масло , большие массы жира, обычно в деревянных контейнерах. Считается, что это были продовольственные склады, где продавалось как масло , так и жир . [42]