Текст книги "Мир зеленого безмолвия"

Автор книги: Наталья Березина

Соавторы: Станислав Самсонов,Ольга Лисс
сообщить о нарушении

Текущая страница: 2 (всего у книги 13 страниц)

НАД БОЛОТАМИ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Деление болот на низинные, верховые и переходные ни в коей степени не исчерпывает их бесконечного разнообразия. Поэтому существуют более дробные классификации. По разным признакам болота делятся на целый ряд типов. Наглядным примером может служить богатейшая «коллекция» болотных массивов Западно-Сибирской равнины. Болотоведы считают, что на ее просторах можно увидеть практически все типы болот, которые встречаются в северном полушарии.

Посмотрим на сибирские болота с высоты и как бы совершим над ними воздушное путешествие. Оно начнется с Крайнего Севера, от берегов Карского моря, а завершится над степями Барабинской низменности.

Западно-Сибирская равнина по своим очертаниям напоминает трапецию: широкое ее основание смотрит на юг, узкое – на север. Она состоит из двух плоских чашеобразных впадин, между которыми раскинулись в широтном направлении Сибирские Увалы – невысокие возвышенности до 175—200 м высоты. Как естественная физико-географическая область Западная Сибирь имеет очень четкие границы. На западе – склоны Уральских гор, на севере – Карское море, на востоке – долина Енисея и обрывы Средне-Сибирского плоскогорья. На юге природные рубежи выражены слабее. Край равнины, постепенно повышаясь, переходит в Тургайское плато и казахский мелкосопочник.

Край этот очень богат большими и малыми реками, но наиболее характерная его черта – изобилие болот. По условиям возникновения, развитию, качеству и количеству торфяной залежи, растительности и другим особенностям они сильно отличаются друг от друга. Эти отличия тесно связаны с природной широтной зональностью и обнаруживают довольно четкую закономерность.

...Среди безграничного зеленого безмолвия болот чувствуешь себя песчинкой в океане. Появляется ощущение заброшенности, оторванности от всего земного. Словно рвутся все связи с привычным миром. Где-то вдали – линия горизонта, а вокруг – болота, болота без конца и края, пронизанные реками, перемежающиеся озерами, кое-где с островками лесной растительности.

Болота очень красивы. Как огромный пестрый ковер, сочный, золотисто-красный с зелеными и бурыми пятнами. Нередок и постепенный, плавный переход к темно-коричневым тонам. На этом фоне вкраплены бесчисленные голубые озера и озерки самой причудливой формы, иногда большие, площадь которых достигает десятков и даже сотен квадратных километров, иногда всего считанные метры. Синева озер с парами белых лебедей и стаями уток, кочки, покрытые клюквой в таком изобилии, что их поверхность кажется красной, янтарные поля спелой морошки, сверкающие алмазами капли росы на ресничках росянки... Для болотоведа нет на земле ландшафтов более привлекательных и более прекрасных.

Итак, начнем путешествие на самолете, испытанном АН-2, с которого все великолепно видно. Под нами зона арктических болот. К северу от полярного круга на много километров раскинулись заболоченные пространства тундры. С высоты нашего полета хорошо заметны участки, похожие на многоугольники гигантских пчелиных сот. Будто неведомый землемер неизвестно зачем расчертил землю на участки – полигоны почти правильной формы. Этот своеобразный тип полигональных болот очень характерен для тундры. Размеры «сот» различны – от пяти до двадцати метров в поперечнике. Зимой с поверхности болот снег сдувается ветром, и во время сильных морозов они покрываются глубокими трещинами глубиной до 80 см. Их окаймляют выпуклые валики со слоем торфа, образующиеся при неравномерном промерзании, таянии многолетней мерзлоты и вспучивании грунта. Валики затрудняют сток, и значительная часть полигона постоянно переувлажнена. Накопление торфа на таких болотах невелико, но оно имеет поистине огромное значение: торф обильно покрыт лишайниками (знаменитый ягель – кормовая база оленеводства), а также кустарниками и мхами.

На берегу Карского моря встречаются еще приморские болота, заливаемые морской водой при нагонных ветрах. Изредка по долинам рек попадаются островки чахлого лиственничного леса и ивняка. Сильную заболоченность тундры можно объяснить тремя главными причинами: уже упомянутым близким к поверхности расположением мерзлого слоя, препятствующего проникновению воды вглубь, равнинностью территории и тем, что количество атмосферных осадков здесь превышает испарение.

К югу от полигональных начинается зона плоскобугристых болот. Мозаичный ландшафт сложен из невысоких (не более двух метров) холмиков, разделяемых обводненными понижениями – мочажинами. Площадь некоторых возвышений может достигать нескольких десятков и даже сотен метров. Многолетняя мерзлота образует здесь сплошной панцирь. Вершины холмов покрыты лишайником, склоны одеты мхами. Цветковых растений мало, они угнетены и низкорослы. В мочажинах – ковер гипновых или сфагновых мхов.

На севере Западной Сибири мерзлые торфяники протягиваются примерно до 64-й параллели. Южнее, между 64-м и 62-м градусами северной широты, многолетняя мерзлота занимает только отдельные участки. Это главным образом зона крупнобугристых болот. Бугры тоже чередуются с мочажинами, но размеры тех и других значительно больше: бугры высотой до восьми метров. Похожие на древние скифские курганы, беловато-серые от покрывающих их лишайников, они создают неповторимый своеобразный ландшафт. Оба типа болот нередко соседствуют. Крупнобугристые обычно тяготеют к долинам рек, старым руслам, а плоско-бугристые располагаются на водоразделах. Четкую границу между ними провести довольно трудно.

Мочажины покрыты увлажненными осоковыми сообществами или опять-таки моховым покровом. Иногда растительность развита слабо, и проглядывает голый торф. В течение лета торф оттаивает до дна и тогда болота становятся совершенно непроходимыми. С трудом можно пробраться лишь там, где среди мочажин встречаются кочки или небольшие повышения.

По мере роста бугров их все яростней обдувают зимние ветры; вершины полностью освобождаются от снега и на них погибают даже стойкие северные растения. Обнажающиеся пятна торфа под действием морозного выветривания покрываются трещинами, которые и дают убежище угнетенным, но упорно выживающим арктическим кустарничкам, карликовой березе, водянике, багульнику, болотному мирту. Гораздо лучше им живется на подветренных склонах бугров. У подножия они даже образуют сомкнутые заросли, в которых часто преобладает карликовая березка.

Бугры на болотах пытались раскапывать: было интересно узнать, что находится внутри. Под слоем торфа, служащим великолепным изолятором, хорошо сохраняется многолетняя мерзлота, а в ней, как в скорлупе, лежит ядро из песка и суглинка, тоже надежно спаянное льдом словно цементом и пронизанное многочисленными ледяными прослойками.

По поводу происхождения бугров высказывались самые различные предположения. В итоге главной причиной стали считать неравномерное промерзание почвы. Оно приводит к вспучиванию грунта, затем присоединяется работа воды и ветра. В результате постепенно возникает столь своеобразный рельеф.

Продвигаемся все дальше к югу. За сибирскими увалами раскинулись выпуклые верховые болота. Их огромное количество. Практически они занимают около половины всей равнины. В северной тайге господствуют так называемые сфагновые озерково-грядово-мочажинные болота. Это действительно закономерное сочетание гряд, мочажин и озер. Растения на них типично олиготрофные, приспособившиеся к жизни на почвах крайне бедных питательными веществами. Накопление торфа идет достаточно интенсивно, залежи его достигают 2-метровой толщины.

По мере перехода к южной тайге среди болот становится все меньше и меньше озер, пока они не исчезают совсем. Болота становятся грядово-мочажинными, нередко чередуются с сосново-кустарничково-сфагновыми. Природа создала здесь оптимальные условия для накопления торфа. Средняя его мощность 3—4 м, а в отдельных массивах торф залегает до глубины в 10—12 м.

Вот мы и на юге Западно-Сибирской равнины. Южная тайга постепенно уступает место мелколиственным, осиново-березовым лесам. Облик болот тоже меняется. Большинство из них – плоские, низинные, с обилием осок и зеленых мхов. Верховые сосново-кустарничково-сфагновые болота встречаются в виде островков. Древесная растительность занимает и невысокие гряды, протягивающиеся над поверхностью трясины. Травянистая растительность довольно разнообразна. Осоки, вахта, сабельник, ядовитый вех, зеленые мхи покрывают поверхность болота пышным зеленым ковром.

Болота есть и на самом южном краю Западной Сибири, хотя это своего рода парадокс – здесь начинается зона недостаточного увлажнения. Конечно, характер болот иной, они часто травяные – с преобладанием тростника или осоки. Широкие заболоченные полосы тянутся по долинам рек, занимают междуречья, южнее захватывают озерные котловины, старицы и другие понижения там, где близкие грунтовые воды создают постоянное местное переувлажнение верхних слоев почвы.

Травяные болота (их чаще называют займищами) иногда простираются без перерыва на десятки километров. Ветер колышет травы, и по поверхности болота перекатываются зеленые волны. В целом это и называют Барабинской степью, хотя болотами и занято свыше четверти ее территории. Широко раскидываются займища на междуречье Ишима и Тобола, особенно в их среднем течении. Заболоченные травянистые пространства окружают широким кольцом озера, спускаются в низины и старые русла. Происходит и образование торфа. Залежи достигают 1,5-метровой толщины.

Растительность займищ своеобразна. Аборигены их – тростник, вейник, тростянка, различные осоки. Они принадлежат к солевыносливым растениям. Тростянка, растущая по краям и даже за пределами болот, в зоне переменного увлажнения, служит геоботаническим индикатором смешанного хлоридно-сульфатного засоления. Вообще солей в почвах Барабы много, особенно на незаболоченных участках, где существуют благоприятные условия для капиллярного поднятия к поверхности засоленных грунтовых вод. В таких местах пятна солей – явление обычное. Некоторые грунтовые дороги в Барабинской степи от соли становятся совсем белыми и летом производят странное впечатление: они будто покрыты нетающим снегом.

Еще одна любопытная особенность: нередко в займища вкраплены небольшие участки верховых болот, так называемые рямы. Их растительность совершенно не выносит засоления и может существовать только при полной изоляции от остального болота благодаря подстилающему рям основательному слою торфа. Выпуклая поверхность рямов с несимметричными склонами обычно возвышается над травяным покровом займища. На них растут сосны, у их корней обычны сфагнум и болотные кустарнички. Площадь рямов колеблется от 4—5 до нескольких сот га. Как возникают рямы среди засоленных почв западносибирской лесостепи? Ответ довольно прост. В лесостепи при сильных ветрах снежный покров с открытых пространств сдувается, торфяная залежь промерзает, соли перераспределяются. Сверху образуется слой пресного льда. Процесс этот повторяется неоднократно, и при интенсивном промерзании идет опреснение отдельных, наиболее обводненных центральных участков болот. На них затем поселяются сфагновые мхи и другие растения верховых болот. Возраст рямов различный. Они возникали в течение всего голоцена (послеледникового времени), образуются и сейчас.

Западная Сибирь – обширная кладовая полезных ископаемых. Помимо торфа известны месторождения угля, железных руд, но главная ценность состоит в запасах нефти и газа. Край этот богат лесом, рыбой, пушным зверем, грибами, ягодами. Для успешного хозяйственного освоения столь заболоченного региона необходимо знать о болотах как можно больше, предельно полно восстановив историю их формирования и динамику развития в настоящее время.

С помощью современных методов исследования не так уж трудно перенестись на тысячелетия назад, чтобы детально выяснить, как и когда возникали болота.

БОЛОТА – ЛЕТОПИСЬ ПРИРОДЫ

Постоянные естественные изменения, неторопливо протекающие в природе, обычно оставались незаметными для отдельных поколений людей. Их жизнь слишком коротка для этого. Правда, сейчас, к сожалению, приходится нередко замечать, как под влиянием интенсивной хозяйственной деятельности человека, сравнявшейся по масштабам со стихийными геологическими процессами, меняется лик Земли.

Но в данном случае опять-таки речь о тех переменах, которые в течение тысячелетий происходят в природных ландшафтах. Поговорим об истории болот. Не надо забывать, что проникновение в прошлое даст реальную основу для прогнозирования будущего.

Торфяные болота – самый благодатный объект для изучения прошлого Земли. Ежегодно отмирая, растения болот сохраняются в виде торфяных отложений. Определив по остаткам растений в торфе, к каким видам они принадлежали, можно узнать прошлое болот и условия, в которых они существовали, исследуя их слой за слоем, словно бы читая страницу за страницей. Эту возможность нам предоставляет ботанический анализ торфа. В торфах низкой степени разложения растения сохраняют свой облик почти полностью. Но даже в очень сильно разложившемся торфе находят остатки образовавших его растений: обрывки стеблей и листьев трав и мхов, обуглившиеся кусочки древесины; совершенно неизменными остаются семена.

О климате и растительности прошлых эпох, смене ландшафтов можно узнать и с помощью спорово-пыльцевого анализа, также одного из методов палеоботанических исследований.

Способность растений производить пыльцу и споры поистине изумительна. Одна мужская шишка сосны образует около шести миллионов пылинок, одно соцветие дуба – 500 тысяч. Громадное количество пыльцы уносится ветром и оседает на почву, на поверхность рек, озер, морей и болот. Но лишь в донных отложениях и в болотах оно сохраняется там, куда попало первоначально.

Споры и пыльца – наиболее неизменные из остатков живших когда-то растений. На дне водоемов, в толще ила и песка, пыли, глины или торфа спорово-пыльцевые комплексы сохраняются тысячи и даже миллионы лет.

Первые упоминания об ископаемой пыльце принадлежат немецкому ученому Гепперту и относятся к 1836 г. Методика спорово-пыльцевого анализа была разработана шведскими учеными Лагерхеймом и Ленартом фон Постом.

Ленарт фон Пост посвятил свою жизнь изучению антропогена – последнего в истории Земли геологического периода, который продолжается и сейчас. Великие оледенения этого времени сыграли огромную роль в истории ряда стран. На севере Швеции находился центр, от которого начиналось развитие материковых оледенений, покрывших потом большую часть Европы.

В России спорово-пыльцевой анализ был впервые применен академиком В. Н. Сукачевым. В 1903 г. В. Н. Сукачев стал отмечать наличие пыльцы при ботаническом изучении торфа.

Почти в одно время со шведскими учеными в России работал крупнейший болотовед и палеоботаник В. С. Доктуровский. Изучая болота и различные торфы, он по наличию пыльцы устанавливал присутствие тех или иных растений в отдаленные от нас эпохи. В 1917 г. он впервые начал проводить количественный учет пыльцевых зерен, а в 1923 г. была опубликована его работа «Метод анализа пыльцы в торфе». В ней изложены основные принципы этого метода, даны изображения пыльцы древесных пород, наиболее распространенных в северных широтах. Тогда же В. С. Доктуровский совместно с В. В. Кудряшовым опубликовал определитель пыльцы растений.

В. С. Доктуровский изучал межледниковые отложения и руководил изучением торфяных месторождений во многих географических зонах нашей страны в период, когда развернулись работы по осуществлению ленинского плана электрификации России (ГОЭЛРО).

В развитии палинологии – науки об ископаемой пыльце и спорах – имели значение работы советского торфоведа Д. А. Герасимова. На основе анализа спорово-пыльцевых спектров он сделал интересные выводы о направленности изменения климата и растительности России в голоцене.

Как проводится спорово-пыльцевой анализ? Отдельные пыльцевые зерна имеют небольшую величину; они измеряются сотыми и тысячными долями миллиметра (микронами). Форма пылинок у разных растений различна. У березы они похожи на диски, сплюснутые по краям, с тремя порами, расположенными по экватору. У сосны – на эллипс с двумя воздушными мешками по бокам. Каждому семейству, роду, а иногда и виду растений соответствует пыльца определенной формы, размеров и строения.

Оболочки пыльцы и спор удивительно устойчивы к внешним воздействиям. Они выдерживают нагревание до 300°, обработку щелочами и концентрированными кислотами. Их не повреждают механические воздействия – удары, перетирания и т. п. Правда, все, что находилось когда-то внутри оболочки, – цитоплазма, ядро, различные органоиды клетки – не сохраняется. Неизменными остаются лишь оболочки – своеобразные наружные скелеты пылинок.

По внешнему облику различаются и споры. Поскольку размеры пыльцы и спор ничтожно малы, их изучают с помощью оптических и электронных микроскопов. Существует целый ряд методик извлечения спор и пыльцы из вмещающих их горных пород и подготовки для дальнейшего определения их систематического положения. Но это уже сугубо специальная область. Стоит лишь отметить, что получаемые в итоге сведения о прошлом растительного мира могут считаться достоверными лишь в том случае, если образцы для анализа взяты вполне квалифицированно.

Исследователи всегда помнят главное требование – брать материал из тех слоев и горизонтов, которые накапливались постепенно и непрерывно. Идеально соответствует этому условию торфяная залежь. Обычно ежегодный прирост торфа – 0,5—1 мм. Нетрудно подсчитать, что для накопления толщи, измеряемой метрами, потребуются тысячелетия. Таким образом, строго последовательное изучение извлеченных из нее спорово-пыльцевых комплексов может дать подробную картину развития растительности интересующего нас района, а также историю формирования болота и окружающего его ландшафта за достаточно длительный промежуток времени.

Образцы на анализ отбирают с различной степенью детальности, с интервалом 1—2, 5—10 и более сантиметров. Иногда отбор ведется и сплошной колонкой – при необходимости установления не только общих закономерностей формирования современных ландшафтов, но и уточнения того, что происходило в какой-то конкретный исторический этап. Например, из древних хроник известно, что середина первого тысячелетия до нашей эры отличалась относительной увлажненностью и похолоданием климата, причем это наблюдалось и в более позднее время, но значительно слабее. Подобные явления не могли не отразиться на развитии растительности, в том числе и болотной, чувствительной к колебаниям влажности. В этих случаях предельно подробное изучение торфяной залежи оказывается необходимым.

Но возвратимся непосредственно к нашим болотам. Независимо от решения задач по изучению глобальных изменений природных условий прошлого спорово-пыльцевой анализ играет существенную роль в исследовании путей формирования конкретного торфяника. Устанавливаются изменения в составе растительных сообществ, происходивших в соответствии с колебаниями климата.

Растения очень чутко реагируют на любое изменение природной среды. Одни виды начинают испытывать угнетение и даже исчезают за сравнительно короткий срок, другие приходят им на смену. Образуются новые растительные группировки. Остатки тех и других сохраняются в залежи торфа и свидетельствуют о минувших событиях. Интересно бывает сравнить данные, полученные при изучении болот на достаточно обширной территории. Это позволяет узнать о прошлом природы ушедших эпох в масштабе целого региона.

Есть возможность установить возраст каждого изученного торфяного слоя в абсолютном летосчислении. Этому помогают археологические находки или применение радиоуглеродного метода.

Радиоуглеродный метод очень молод. Широко применять его стали только после второй мировой войны, хотя первые опыты проводились еще в конце 30-х годов. Определение абсолютного возраста торфяных отложений основано на следующем. В природе встречаются несколько изотопов углерода. В основном его масса состоит из стабильного изотопа C¹². Примесь радиоактивного C¹⁴ ничтожна, после гибели организма он начинает распадаться.

Период полураспада радиоактивного изотопа C¹⁴ – 5780±40 лет. Он и используется для исследований. C¹⁴ образуется в верхних слоях атмосферы на высоте 12—16 км под действием нейтронов, порождаемых космическими лучами, и распадается с испусканием β-частиц, превращаясь в стабильный изотоп C¹².

C¹⁴ в атмосфере образуется непрерывно, но непрерывно идет и его радиоактивный распад. Возникает динамическое равновесие, и концентрация изотопа в природе практически остается постоянной.

Как стабильный, так и радиоактивный изотопы одинаково окисляются кислородом атмосферы, превращаясь в двуокись углерода (CO₂). Разница только в том, что и последняя тоже будет радиоактивна. И та и другая усваиваются растениями в процессе фотосинтеза, попадают со съеденными растениями в организм животных, растворяются в воде различных водоемов. Таким образом, радиоактивная двуокись углерода равномерно распределяется в атмосфере, биосфере и гидросфере.

Зная период полураспада и определив количество C¹⁴ в органических остатках, можно определить время, истекшее с момента гибели организмов.

Таким путем исследователь может достаточно точно установить абсолютный возраст куска торфа, поскольку его масса в основном состоит из остатков растений.