Задать вопрос юристу

О ПРИРОДЕ ГРЯДОВО-МОЧАЖИННЫХ КОМПЛЕКСОВ

  С.              В. Васильев
Институт почвоведения и агрохимии СО РАН, Новосибирск
Вопрос о генезисе грядово-мочажинных комплексов (ГМК) занимает исследователей уже около века. В качестве причин их возникновения видят явления солифлюкции, [1,12.16,22], неравномерного распределения снежного покрова [8].
сезонного промерзания и протаивания [1.13.18]. ГМК рассматриваются как перигляциальные явления [19]. Формирование ГМК объясняют биологическими причинами, связывая с постепенным обеднением торфяной залежи минеральными элементами [7], с возрастающим обводнением или. напротив, иссушением торфа [5]. На гетеротрофных болотах типа аапа предполагают эффект подпруживания стока по мере их роста вверх по склону [2,3]. Согласно [20,21] развитию мочажин способствует накопление метана в торфяной залежи и выход его на поверхность. Предполагается [4] наследование болотом рельефа минерального дна. В вопросах происхождения и развития ГМК нет единства взглядов и окончательных теорий [17].
Все это косвенным образом свидетельствует о множественности механизмов их образования, однако распространенность явления и постоянство таких свойств, как связь с определенными уклонами поверхности болота ц параллельность гряд, вытянутых перпендикулярно уклону предполагает не* которую общность условий в которых они формируются. ГМК развиты i различных про трофности болотах, с различным ботаническим составом сообществ и торфа. Следует полагать, что ведущей причиной их устойчивости является гидрология фильтрующегося потока воды. В этом аспекте собран большой материал [6,9], позволяющий рассмотреть это подробней.
Согласно закону Дарси скорость фильтрации (v) жидкости в пористой среде определяется пьезометрическим уклоном (/) и коэффициентом фильтрации (к): v=ki. Установлено [6,9], что под грядами образуется торф, коэффициент фильтрации которого во много раз (от 10 до 200) меньше, чем мочажинах. Согласно условию неразрывности течения жидкости расход воды по длине потока при отсутствии бокового притока и расхода остается постоянным. Предположим в начале неизменность толщины слоя фильтрующейся воды, тогда скорость ее фильтрации в грядах и в мочажинах должна оставаться одинаковой, а именно v0=k2i2=kMiM, где /г, iM — частные уклоны поверхности потока в гряде и мочажине, кг, км — средние по толщине фильтрующего слоя коэффициенты фильтрации в торфе гряды и мочажины. Так как коэффициенты фильтрации в грядах и в мочажинах различны, равенство может быть достигнуто только при эквивалентной разнице в уклонах. Иными словами, отношение уклона водного потока в гряде к уклону потока в мочажине обратно пропорционально отношению коэффициентов фильтрации: C=i/iM= kjk2. Это означает, что уклоны потока воды в грядах в 10-200 раз больше, чем уклоны в мочажинах, а ГМК представляет собой каскад, где мочажины — «террасы», а гряды — «уступы», что и установлено нивелировкой [9].
ГМК развиваются при уклонах от 0,004 до 0,0008. При различных уклонах соотношение гряд и мочажин по площади, а равно и по суммарной длине в профиле стока, различно. Простые геометрические рассуждения позволяют определить долю гряд р2 по длине профиля стока: рг= (Cio-iJ/fCie-iJ, а учитывая, что C=i/iM, это можно записать и иначе p2=fio-iJ/(h-iJ-
Отсюда следует тривиальный вывод, что отсутствие гряд в ГМК наблюдается тогда, когда общий уклон равен уклону в мочажинах, а отсутствие мочажин — тогда, когда общий уклон равен уклону водного потока в гря-

дах.
Используя величины /г=0,004 и /*=0,0008 в качестве предельных, получаем простую линейную зависимость с помощью которой можно рассчитать среднее соотношение гряд и мочажин по суммарной длине вдоль профиля стока исходя из среднего уклона поверхности болота:
"средний уклон (по [9])              :              0,0037 0,003 0,0025 0,0017 0,0009
Наблюдаемая доля гряд в площади ГМК, %              80              70              60              30              10
Расчетная доля гряд по длине профиля стока              91              69              53              28              3
При столь грубых рассуждениях, полученное соответствие эмпирических и расчетных данных надо признать хорошим. Тем не менее, реальные уклоны в ГМК существенно варьируют. Этому имеется объяснение. Соотношение гряд и мочажин определяется водным балансом конкретного участка болота. При одном и том же общем уклоне частный уклон водного потока в грядах может быть больше или меньше. Больший уклон на грядах соответствует большему уклону в мочажинах при сохранении отношения С, что отвечает большей скорости потока фильтрующейся воды и большему расходу. Пропорциональный рост частных уклонов при сохранении общего уклона поверхности болота с увеличением стока влечет уменьшение доли гряд и увеличение доли мочажин. Сам расход в конкретной точке профиля стока определяется внешними факторами: количеством падающих осадков, испарением, грунтовым стоком и площадью дренируемого бассейна. При одном и том же среднем уклоне поверхности болота доля мочажин возрастает вниз по профилю стока, так как увеличивается площадь водосбора, сток с которого проходит через данный участок профиля. Такой же эффект имеет и гуми- дизация климата: на болотах Эстонии [10,11] больше всего мочажин сформировалось во влажные периоды голоцена. ГМК распространены в более гумидных районах. На верховых болотах подтаежной зоны и северной лесостепи Западной Сибири ГМК не развиты.
Равенство единичных расходов по длине стока при разных коэффициентах фильтрации достигается не только за счет изменения частных уклонов, но и за счет изменения толщины слоя фильтрации, согласно чему меняется скорость водного потока. Толщина слоя фильтрующейся воды минимальна у верхнего края мочажины. Здесь же максимальна скорость горизонтальной фильтрации, за счет чего происходит насыщение текущей воды кислородом. Согласно [14,15] на участке от верхнего края мочажины к середине количество растворенного ССЬ снижается до 26 мг/л, а концентрация О2 увеличивается до 4 и 6 мг/л. Это способствует аэробному разложению торфа. К нижнему краю мочажины за счет подпруживания стока грядой толщина слоя фильтрации увеличивается, а скорость водного потока снижается. На обращенный вверх по склону берег гряды со стороны мочажины в верхнем 5 см слое поступает вода с высоким содержанием углекислоты (80-90 мг/л), а
37

концентрация 02 снижается до 1-0,2 мг/л [15], что способствует автотрофным процессам и снижает активность аэробных гетеротрофов. Можно предполагать. что именно на этом участке стока происходит опережающий рост торфяной залежи и формирование гряд, а с другой стороны, у верхнего края мочажин, где скорость тока воды максимальна — их деградация. Это подтверждает микростратиграфия: гряды и мочажины по мере роста «смещаются» вверх по склону в сторону выпуклости болота [15,17].
Наблюдения [15] находятся в согласии с рассмотренными особенностями стока болотных вод и свидетельствуют о наличии положительной обратной связи между растительностью и торфом, который она формирует, с одной стороны и скоростью водного потока — с другой. Любая неоднородность, вызванная самыми разными причинами, приводит к дифференциации уклонов потока фильтрующейся воды, а разница в скоростях фильтрации провоцирует дальнейшую дифференциацию растительности гряд и мочажин и рост контраста условий микроместообитаний. Каков конкретный механизм, приводящий к возникновению первичной неоднородности, не столь важно.
[ 1 ] Auer V Uber die Entstehung der Strange auf der Torfmooren // Acta forestalia Fen- mca 1920 Issue 12. P. 1-145. [2] Foster D.R , et al. Origin of string patterns in boreal peatlands // Nature. 1983. V. 306. P. 256-258. [3] Foster D.R., et al Bog development and landform dynamics in central Sweden and south-eastern Lamrador, Canada // J. Ecology. 1988. V. 76. P. 1164-1185. [4] Бахнов B.K. Биогеохимические аспекты болотообразовательного процесса. Новосибирск: Наука, 1986. 193 с. [5] Богдановская-Гие- неф И Д Закономерности формирования сфагновых болот верхового типа на примере Полистово-Ловатского массива Л: Наука, 1969. 188 с. [6] Болота Западной Сибири их строение и гидрологический режим. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. 448 с. [7] Вильямс В Р Почвоведение. М.. Сельхозгиз, 1949. 471 с. [8] Гришин И.С Влияние снежного покрова на формирование микрорельефа торфяных месторождений верхового типа и их природных комплексов // Изучение состава и свойств торфа в целях его использования в народном хозяйстве. М.: 1977. С 109-123. [9] Иванов К Е. Основы гидрологии болот лесной зоны и расчеты водного режима болотных массивов.- Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 500 с. [10] Карофельд Э.К. О временной динамике грядово-мочажинного комплекса на верховых болотах Эстонии // Ботан. ж. 1986 Т. 71. № И. С. 1535-1542. [11] Карофельд Э.К. Об образовании мочажин на верховых болотах Эстонии // Структура и развитие болотных экосистем и реконструкция палеогеографических условий. Тез. док . Таллинн: АН ЭССР, 1989. С. 70-74. [12] Кац Н Я , Кириллович М М, Лебедева Н.В Движение поверхности сфагновых болот и формирование их микрорельефа // Землеведение. 1936. Т 38. Вып. 1 С Г 32 [13] Кац Н.Я Болота и торфяники. М • Учпедгиз, 1941. 400 с [14] Конойко М.А. Условия развития верховых болот Белоруссии // Генезис и динамика болот. Вып. Г М.: МГУ, 1978. С. 157-162. [15] Конойко М.А. Методика и результаты исследований грядово-мочажинного комплекса // Структура и развитие болотных экосистем и реконструкция палеогеографических условий. Тез. док. Таллинн: АН ЭССР, 1989. С. 75-80. [16] Краснов И.И. О болотной солифлюкции и современной трансгрессий

ГЕНЕЗИС, ДИНАМИКА (В ПРОШЛОМ. НАСТОЯЩЕМ)              II
                            —
болот на равнинах в зоне тайги // Проблемы физической географии. 1941. Вып. 10. С 3-34. [17] Кузьмин Г.Ф. Болота и их использование. Спб.: ВНИИ торфяной промети, 1993. 140 с. [18] Пьявченко Н.И. К вопросу познания природы грядово-моча- ^ннных комплексов карельского типа // Тр. Ин-та леса АН СССР. 1953. Т. 13. С. 130-147. [19] Уошборн А.Л. Мир холода. Геокриологические исследования. М.: 1^1ир, 1988. 384 с. [20] Фриш В.А. Торфяная тектоника // Изв. ВГО. 1978. Т. 110. Вып. 2. С. 108-112. [21] Фриш В.А. Торфяная тектоника и динамика ландшафтов И Изв. РГО. 1993. Т.125. Вып. 2. С. 66-73. [22] Цинзерлинг Ю.Д. Растительность болот// Растительность СССР. М.: АН СССР, 1938. Т. 1. С. 355-428. 
<< | >>
Источник: С.Э. Вомперский. Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования. Материалы совещания. 1999

Еще по теме О ПРИРОДЕ ГРЯДОВО-МОЧАЖИННЫХ КОМПЛЕКСОВ:

  1. К ВОПРОСУ О ПРОИСХОЖДЕНИИ ГРЯДОВО-МОЧАЖИННЫХ КОМПЛЕКСОВ
  2. СТРУКТУРА ПРИРОДНЫХ КОМПЛЕКСОВ ЮГО-ЗАПАДАПОЛИСТОВО-ЛОВАТСКОГО БОЛОТНОГО МАССИВАИ ИХ АНТРОПОГЕННОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ М. И. Мартынова
  3. Общий комплекс поведения
  4. Динамика микробных комплексов
  5. ГЕНЕЗИС И ФИТОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИЧЕРНООЛЬХОВОГО КОМПЛЕКСА
  6. СТРОЕНИЕ БИОТОПИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ В ПЕЛАГИАЛИ
  7. КОМПЛЕКС МИКРОСКОПИЧЕСКИХ ГРИБОВ В БОЛОТАХСЕВЕРНОЙ ТАЙГИ
  8. ПРОТОТИПИЧЕСКОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ АРХИТЕКТОНИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ В ОКЕАНСКОЙ ПЕЛАГИАЛИ
  9. Дорсальный прозональный комплекс. Бедренная группа
  10. Вентральный прозоналъный комплекс. Запирательная группа
  11. Дорсальный метазональный комплекс. Малоберцовая группа
  12. Вентральный метазоналъный комплекс. Большеберцовая группа
  13. ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКСА АГРОМЕЛИОРАТИВНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ АЗОТНЫХ УДОБРЕНИЙ